Бетон, его структура и классификация.

Бетон — это искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердения правильно подобранной и уплотненной смеси вяжущего, воды, заполнителей и, в необходимых случаях, специальных добавок для улучшения свойств бетона, снижения расхода вяжущего и улучшения тех или иных качеств.

Прочность является самым важным свойством бетона. Как и природный камень, бетон лучше сопротивляется сжатию, чем растяжению, поэтому за критерий прочности принят предел прочности бетона при сжатии.

Прочность бетона нарастает в результате физико-химических процессов взаимодействия цемента с водой, которые нормально проходят в теплых и влажных условиях. Взаимодействие цемента с водой прекращается, если бетон высыхает или замерзает. Раннее высыхание или замерзание бетона непоправимо ухудшает его строение и свойства. Прочность бетона характеризуется их маркой (временным сопротивлением на сжатие, осевое растяжение или растяжение при изгибе). Марка по прочности на сжатие тяжёлых цементных, особо тяжёлых, лёгких и крупнопористых бетонов определяется испытанием на сжатие бетонных кубов со стороной, равной 100 или 200 мм, изготовленных из рабочего состава и испытанных после определённого срока выдержки. Для образцов монолитного бетона промышленных и гражданских зданий и сооружений срок выдержки при нормальном твердении (при температуре 20°С и относительной влажности не ниже 90%) равен 28 суткам.

Прочность бетона в возрасте 28 суток (R28) нормального твердения можно определять по формуле:

R28 = aRц (Ц/В - б), где:

Рц-активность (прочность) цемента; Ц/В - цементно-водное отношение; а) 0,4-0,5 и б) 0,45-0,50-коэффициенты, зависящие от вида цемента и заполнителей.

Бетон должен быть однородным - это важнейшее технологическое требование. Для оценки однородности бетона данной марки используют результаты контрольных испытаний бетонных образцов за определенный период времени, имеется в виду, что стандартные образцы твердели в одинаковых условиях одно и то же время. Прочность бетонных образцов будет колебаться, отклоняясь от среднего значения в большую и меньшую стороны. На прочности сказываются колебания в качестве цемента и заполнителей, точность дозирования составляющих, тщательность приготовления бетонной смеси и другие факторы.

Плотность бетона - отношение массы бетона к его объему (кг/м3). Плотность сильно влияет на качество бетона, в том числе и на его прочность: чем выше плотность бетона, тем он прочнее. На плотность бетона оказывает существенное влияние наличие пор. Поры в бетоне, как правило, появляются при его изготовлении: в результате испарения излишней воды, не вступившей в реакцию с цементом при его твердении, при плохом перемешивании бетонной смеси, и, наконец, при недостаточном количестве цемента.

Бетоны классифицируются по плотности, виду заполнителей, структуре, назначению. Основные свойства бетона — прочность, водонепроницаемость, морозостойкость, теплопроводность и др.

По объемному весу бетоны разделяют на пять видов:

1. Особо легкий (пенобетон, газобетон) с легкими заполнителями, плотность 500—800 кг/м3;и т. п.);

2. Легкий, плотность 1300—1800 кг/м3;

3. Облегченный (крупный заполнитель, кирпичный щебень и т. п.), плотность 1800—2000 кг/м3;

4. Тяжелый с крупным заполнителем (щебень, гравий), плотность 2100—2500 кг/м3;

5. Особо тяжелый с крупным заполнителем (применяются магнетитовые или лимонитовые железные руды, барит, металлический скрап), плотность свыше 2600 кг/м3.

По типу вяжущего вещества бетоны бывают: цементные, гипсовые, силикатные, полимербетоны и проч.

В зависимости от крупности применяемого заполнителя различают:

-крупнозернистый бетон — с заполнителем наибольшей крупностью более 10мм;

-мелкозернистый бетон — с заполнителем наибольшей крупностью до 10мм включительно;

-песчаные бетоны — с заполнителем наибольшей крупностью до 5мм включительно.

Структура бетона образуется в результате затвердевания бетонной смеси и последующего твердения бетона. В бетоне различают: макроструктуру, характеризующую систему щебень — цементно-песчаный раствор; мезоструктуру, показывающую строение системы песок - цементный камень; микроструктуру, показывающую тонкое строение цементного камня.

По своему назначению бетоны подразделяются на следующие виды:

— обычные (конструктивные), в функцию которых входит восприятие нагрузок, передающих на данный конструктивный элемент здания или сооружения;

— гидротехнические, применяющиеся для возведения сооружений, постоянно и периодически омываемых водой (плотины, шлюзы, облицовка каналов и т. п.);

— теплоизоляционные, которые должны обеспечить необходимое термическое сопротивление ограждающей конструкции здания или сооружения;

— конструктивно-теплоизоляционные, совмещающие обе перечисленные выше разновидности;

— дорожные, применяемые при строительстве аэродромных и дорожных покрытий, тротуаров, для полов;

— жаростойкие, предназначенные для промышленных агрегатов и строительных конструкций, подверженных нагреванию, и сохраняющие в заданных пределах физико-механические свойства при длительном воздействии высоких температур;

— декоративные, предназначенные для отделочных слоев конструкций и изделий;

— химические;

— бетоны для специальных защитных сооружений.

Основные характеристики качества бетона, задаваемые при проектировании конструкций и контролируемые при их изготовлении, называются его марками.