Marketokon.ru

Маркет Окон и замков
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

По современным представлениям затвердевший бетон представляет собой сложный композиционный материал, в котором резки нарушена сплошность массы и присутствуют все три фазы: твёрдая, жидкая и газообразная.

Зёрна песка и крупной камневидной добавки образуют основу будущего бетона. Внутри этой основы происходят химические взаимодействия между цементом и водой. Часть воды связывается на поверхности материалов молекулярными силами притяжения, происходит адсорбция воды (это слабо, или, что то же, физически связанная вода). Другая часть воды производит гидролиз или разложение трехкальциевого силиката цемента на гидросиликат кальция nСаО • SiO2 • Н2O и гашёную известь Са (ОН)2 и гидратацию или химическую (обратимую) реакцию присоединения воды к некоторой части трёхкальциевого алюмината 3СаО • Аl2O3.

Во время схватывания цемента с водой образуются коллоиды. Коллоидные вещества образуют вокруг зерен цемента пористую насыщенную водой оболочку — гель или студень, главнейшая составная часть которого — кремниевая кислота H2Si2O3 (здесь также имеем дело со слабо связанной водой).

Кристаллы извести и гидроалюминатов кальция оказывают всестороннее давление на гель, уплотняют его оболочку вокруг зёрен цемента, новые поверхности которого гидролизуются за счет воды геля. Процесс его твердения приводит к образованию прочного конгломерата — цементного камня сложного химического состава и структуры, склеивающего песок и крупные добавки и, таким образом, превращающего всю массу в твёрдое монолитное тело — бетон.

С течением времени всё бульшие количества извести и гидроалюминатов кальция из коллоидного состояния переходят в кристаллическое и химически связывают воду.

Вслед за первым периодом гидролиза и гидратации цемента происходит длительный процесс старения бетона, обусловленный, главным образом, старением геля (уплотнением и ростом кристаллических образований в нем) и зарастанием пор продуктами гидратации.

Важнейшими характеристиками структуры бетона являются параметры его порового пространства, так как цементный камень и соответственно бетон по своей природе, капиллярно-пористые материалы. Поры по размерам отличаются друг от друга на несколько порядков и имеют сложную и самую разнообразную форму. Образование основного объёма пор в бетоне обусловлено избыточным количеством воды, которое вводится в бетонную смесь для придания ей необходимой подвижности (например, для химической реакции схватывания и твердения бетона требуется воды, примерно 0,15. 0,20 от массы цемента, однако для лучшей удобоукладываемости водо-цементное отношение приходится увеличивать до 0,35. 0,60). Эти поры образуют в бетоне систему соединяющихся капилляров размером от 0,1. 1,0 до 20. 50 микрон и более. Общий объем пор в обычном тяжёлом бетоне при естественных условиях твердения — 25. 40% от объёма цементного камня.

Структура бетона формируется во время приготовления, укладки и уплотнения бетонной смеси, а затем непрерывно видоизменяется в процессе длительного твердения бетона, т.е. даже при отсутствии внеш — ней нагрузки находится в неравновесном внутренне напряжённом состоянии.

Происходящие в бетоне кристаллизация и уменьшение объёма твердеющего геля, а также изменение водного баланса и развитие дефектов, наделяют этот камневидный материал своеобразными свойствами, проявляющимися в характере его поведения под нагрузкой, во взаимодействии с внешней средой и оказывающими существенное влияние на прочность и деформативность бетона.

Прочность бетона определяется его сопротивлением различным силовым воздействиям — сжатию, растяжению, изгибу, срезу, а деформативность — его способностью к упругим и неупругим деформациям при этих силовых воздействиях.

Так как бетон представляет собой неоднородное тело, внешняя нагрузка создает в нём сложное напряжённое состояние. В подвергнутом сжатию бетонном образце напряжения концентрируются на более жёстких (с большим модулем упругости) частицах, в результате чего по поверхностям их соединения возникают усилия, стремящиеся нарушить связь между ними. В то же время в местах ослаблений бетона порами происходит концентрация напряжений. При этом растягивающие напряжения действуют по площадкам, параллельным сжимающей силе (рис. 1.1, а). Поскольку в бетоне содержится большое количество пор, то напряжения у одного отверстия накладываются на напряжения у рядом расположенного отверстия. В результате в бетонном образце, подвергнутом осевому сжатию, возникают как продольные сжимающие, так и поперечные растягивающие напряжения — вторичное поле напряжений.

Так как сопротивление бетона растяжению на порядок ниже, чем сжатию, а прочность сцепления цементного камня с заполнителями может быть и того меньше, вторичные растягивающие напряжения в сжатом бетоне, ещё далёком от исчерпания прочности, местами достигают предельных значений и приводят к образованию микротрещин.

Если прочность Ra и модуль упругости Еа заполнителей больше, чем прочность Rc и модуль упругости Ес цементного камня (характерно для обычных тяжёлых бетонов), трещины развивается по границам между заполнителями и цементным камнем и по цементному камню, если меньше (характерно для лёгких бетонов) — по зёрнам заполнителей и по цементному камню. Тяжёлый бетон высокой прочности с контактирующими между собой зернами щебня разрушается, как правило, с раскалыванием зёрен щебня. С увеличением нагрузки микротрещины умножаются, объединяются в более или менее протяженные макротрещины. Затем эти трещины получают значительное раскрытие, образуются магистральные трещины (рис. 1.1, б) и образец разделяется на части — разрушается.

При одноосном растяжении процессы микротрещинообразования носят иной характер — трещины возникают, в основном, поперек усилия растяжения. Со временем сливаясь, они приводят к скорому разрушению без заметного убыстрения деформаций в конце.

Из всего сказанного, по сути, следует, что заключительная стадия деформирования бетона (его разрушение) представляет собой процесс, в котором присутствуют и начальная стадия и окончательное разделение образца на части.

Читайте так же:
Как построить стену без цемента

Используемые в настоящее время теории прочности бетона не учитывают его структуру, поэтому задача установления связи между структурой бетона и его свойствами остается открытой. Современные представления о прочности и деформативиых свойствах бетона основаны, главным образом, на многочисленных экспериментах, позволяющих получать усреднённые данные (т.е. данные, уподобляющие бетон в объёме каждого отдельно рассматриваемого элемента тела однородному и изотропному материалу), которые и используют в качестве исходных при проектировании железобетонных конструкций.
В этом отношении особый интерес представляет методика оценки структурных изменений в бетоне на основе диаграмм его состояния, получаемых по результатам ультразвуковых (рис. 1.2, б) и тензометрических (рис. 1.2, а, в) измерений.

Так как звук представляет собой механические колебания, распространяющиеся в упругой среде и, тем самым, скорость звука характеризует скорость распространения упругой деформации в твёрдом теле, она зависит от модуля упругости материала тела. В ещё большей степени скорость распространения звука чувствительна к самым незначительным нарушениям структуры материала. Диаграмма, приведенная на рис. 1.2, б, представляет собой кривую изменения времени прохождения ультразвукового импульса через бетонный образец в направлении, нормальном к оси образца, вдоль которого приложена нагрузка. Замедленное распространения ультразвука на этой диаграмме говорит об ухудшении акустических контактов, т. е. о развивающихся нарушениях структуры. В начальной стадии нагружения происходит разуплотнение наименее устойчивых структур бетона. Граница R — нижняя условная граница микротрещинообразования, которой соответствует наименьшее время прохождения ультразвука через образец. Четко прослеживаются и процессы уплотнения бетона и разрыхления его структуры — прогрессирующего микротрещинообразования с последующей интенсификацией.

Пересечение кривой с осью ординат отражает существенное изменение состояния бетона. За этой осью может быть выделена граница R — верхняя условная граница микротрещинообразования, начиная с которой процесс разрыхления структуры преобладает над уплотнением.

На диаграммах, приведенных на рис. 1.2, а, в, можно достаточно чётко проследить четыре области, разделяемых нижней и верхней границами микротрещинообразования.

Для начальной стадии характерно развитие необратимых деформаций бетона, низкие значения модуля упругости и уменьшение дифференциального коэффициента поперечной деформации.

Применение более однородной смеси без крупного заполнителя приводит к повышению границ микротрещинообразования. Для лёгких бетонов по сравнению с тяжелыми эти границы также повышаются, так как сцепление цементного камня и растворной части с пористым заполнителем лучше, чем с плотным.

Поскольку процесс структурных изменений существенно зависит от времени, изменение скорости нагружения отражается на его интенсивности, причем с увеличением скорости нагружения границы микротрещинообразования повышаются.

§ 4.2. СТРУКТУРА БЕТОНА

Структура бетонной смеси сохраняется и при затвердевании. Поэтому структуру бетона следует классифицировать по содержанию цементного камня и его размещению в бетоне.

Однако на свойства бетона определяющее влияние оказывает его плотность или пористость. При прочих равных условиях объем и характер пористости, а также соотношение в свойствах отдельных составляющих бетона определяют его основные технические свойства, долговечность, стойкость в различных условиях В этой связи целесообразно классифицировать структуру бетона с учетом ее плотности

Основные типы структур плотная, с пористым заполнителем, ячеистая и зернистая Плотная структура, в свою очередь, может иметь контактное расположение заполнителя, когда его зерна соприкасаются друг с другом через тонкую прослойку цементного камня, и «плавающее» расположение заполнителя, когда его зерна находятся на значительном удалении друг от друга.

Наибольшей прочностью обладают материалы с плотной структурой, наименьшей -с зернистой. Плотные материалы менее проницаемы, чем ячеистые, а те, в свою очередь, менее проницаемы, чем материалы зернистой структуры. Последние обладают, как правило, наибольшим водопоглощением.

Цементный камень является основным компонентом бетона, определяющим его свойства и долговечность Основной составляющей микроструктуры цементного камня являются гидросиликаты кальция. Гидросиликаты кальция создают определенную пространственную структуру, которая включает непрореагирозавшую часть зерен цемента с оболочкой новообразований в виде системы глобул и межзерновое пространство, заполненное в той или иной мере новообразованиями.

Гидросиликаты кальция имеют кристаллическое и полукристаллическое или аморфное строение. Кристаллические продукты, имеющие различные размеры кристаллитов, чаще появляются при тепловой, особенно автоклавной, обработке и при кристаллизации новообразований и межзерновом пространстве и порах. В цементном камне нормального твердения и в оболочке новообразований вблизи границы с исходным материалом, где возможности роста кристаллов ограничены, преобладают гелеобразные субмикрокристаллические продукты гидратации.

Полукристаллические и аморфные формы гидросиликата кальция обозначают С—S—Н, подразумевая неопределенность состава. Кристаллы гидроксида капьция (минерал портландит) выделяются в пбоовом пространстве между клинкерными зернами, на поверхности воздушных пор, в системе гидросиликатного геля, иногда срастаясь с кристаллами других минералов. Кристаллы различной формы образуют гидроалюминаты кальция и гидро сульфоалюминаты (минерал эттренгит и др.).

Продукты гидратации алита — основного минерала цементного камня — образуют, по современным воззрениям, две ооолочг ч: «внешнюю» — кристаллическую и «внутреннюю» — аморфную. Внешняя оболочка складывается из кристаллов различны- минералов в зависимости от условий твердения и других факторов и может содержать материалы с менее оформленной структурой, особенно если пбровое пространство ограничено. Енутренняя оболочка содержит слабозакристаллизоЕ анные продукты гидратации переменного состава, по соотношению C/S приближающиеся к ис ходному матспиалу. Граница между остаточным зерном C3S и внутренней оболочкой четкая, а граница между внутренней и внешней оболочкой расплывается. В этой зоне могут возни като микротрещиньг от усад а, нагревания и других видов воздействий.

Цемеьтный камень содержит участки с различной стру: .урой, сложенные разными минералами. Его строение отличается сложностью, многообразием и неоднородностью. Неоднородность строения обусловлена тем, что цементный камень состоит из глобул цементных зерен с постепенно убывающей к их поверхности плотностью, контактной зоны между глобулами, состоящей из различных новообразований, а также включает поры, неплотности и дефекты структуры. Необходимо учитывать и химическую неоднородность камня, т. е. то, что отдельные участки состоят из отличающихся друг от друга минералов и в некоторых местах возможно значительное увеличение содержания отдельных компонентов по сравнению с их средним значением, определяемым физико- химическим анализом. Микроструктура и неоднородность цементного камня существенно влияют на его прочность и другие свойства.

Читайте так же:
Время высыхания бетона кирпич

Свойства цементного камня зависят от его минералогического состава. Изменяя минералогический состав вяжущего и условия твердения, можно получать различные типы микроструктуры цементного камня, ячеистую, зернистую, волокнистую, сотовую или сложные структуры, состоящие из сочетания разных типов структуры. В технологии бетона используются различные вяжущие вещества, применяются разнообразные условия твердения бетона, что обусловливает различные типы микроструктуры цементного камня.

Вблизи зерен заполнителя в результате влияния его поверхностных сил и ряда других причин микроструктура цементного камня может несколько изменяться по сравнению со структурой основной массы, поэтому часто рассматривают особо микроструктуру и свойства контактной зоны между цементным камнем и заполнителем, выделяя ее в виде отдельного структурного элемента.

Рассмотренная выше классификация структур применима как к макроструктуре, так и микроструктуре бетона, а данные опытов подтверждают, что при рассмотрении бетонов особое внимание надо обращать на контактную зону цементного камня и заполнителя.

Структура бетона, как правило, изотропна, т. е. ее свойства по разным направлениям (приблизительно) одинаковы. Однако путем особых приемов формования или введения специальных структурообразующих элементов структуре бетона может быть придана анизотропность, т. е. ее свойства в одном направлении будут заметно отличаться от свойств в другом направлении. Примером может служить бетон на заполнителе с лещадными зернами, ориентированными в определенном направлении.

Для различных видов бетона характерна своя структура. Для тяжелых бетонов характерна плотная структура, для легких конструктивных— плотная структура с пористыми включениями, ячеистые бетоны имеют ячеистую структуру, крупнопористые — зернистую. Подразделение на приведенные типы структур условно, в действительности структура бетона отличается большей сложностью, например в плотной структуре тяжелого бетона цементный камень имеет значительное количество пор, в плотной структуре легкого бетона поры наблюдаются не только у заполнителя, но и в цементном камне, отдельные ячейки в ячеистой структуре могут соединяться между собой капиллярами и т. д. Однако представление о различных типах структур позволяет более четко проектировать состав бетона, используя характерные для каждого случая зависимости.

Бетоны являются искусственными каменными материалами. Известно, что прочность подобных материалов зависит от их плотности, так как она определяет плотность упаковки структурных элементов, объем и характер дефектов (пор, микротрещин и др ) Значения величины физической связи между молекулами у бетонов на различных материалах близки между собой, и прочность в основном обусловливается плотностью бетона и характером его структуры

Зависимость прочности бетонов от его структуры. При одинаковой относительной плотности прочность материала зернистой структуры значительно ниж:, чем ячеистой. Поэтому наряду с величиной пористости материалов для окончательного суждения о прочности и другие свойствах бетона необходимо знать характер пористости, определяемый его структурой.

Структура бетона неоднородна. Отдельные объемы материала могут значительно отличаться по своим свойствам, что оказывает заметное влияние на суммарные свойства материала Могут различаться по ссойствам не тольь ) цементный камень и заполнитель, но и отдельные зерна заполнители друг от друга и отдельные микрообъемы цементного камня. Выше приводился пример изменения свойств цементного камни в контактной зоне. Сама контактная зона, как основной массив цементного камни, неоднородна, в ней содержатся более или менее дефектные места, непрореагировавшие зерна, микротрещины и другие элементы, снижающие однородность материала.

Элементарная ячейка бетона. Наглядно видна неоднородность структуры, включающей плотный и прочный материал с разными свойствами, переходные зоны, пустоты. Неоднородность структуры обусловливает неоднородность прочности бетона по объему. Возможное изменение прочности бетона по сечению, подтверждающее высказанное положение. Кроме того, структура и свойства бетона могут колебаться в незначительных пределах в разных изделиях и образцах, даже изготовленных из одного и того же состава.

Неоднородность структуры и свойств требует применения к оценке бетона вероятностно-статистических методов и должна учитываться при проектировании и организации производства бетонных и железобетонных конструкций.

Бетон цементный по структуре

Тяжелый бетон применяют наиболее часто для изготовления монолитных сооружений и сборных конструкций.

Затвердевший бетон относится к материалам составного (конгломератного) типа, так как включает в себя заведомо разнородные элементы — зерна заполнителей, скрепленные цементным камнем.

Структура бетона. В ней выделяют три элемента: цементный камень, заполнитель и зону контакта между ними. Количественные соотношения и качественное различие этих элементов предопределяют характер структуры и свойства бетона. Различают макро- и микроструктуру бетона.

Макроструктура (рис. 32) зависит от соотношения между компонентами бетона, а также однородности их распределения. Надо учитывать и воздушные пустоты, возникающие вследствие недоуплотнения бетонной смеси. Большое влияние на свойства бетона оказывают также усадочные трещины, образующиеся в цементном камне и контактной зоне и нарушающие монолитность бетона.

Микроструктура затвердевшего бетона характеризуется составом и строением твердого вещества, размерами и характером пор, а также’ строением контактной зоны между заполнителем и цементным камнем. Цементный камень скрепляет все компоненты бетона в единое целое. Поэтому к важнейшим свойствам, определяющим качество цементного камня, относятся прочность и адгезия, т. е. способность к сцеплению с зернами запол-’ нителя. В состав цементного камня входят продукты гидратации цемента и многочисленные включения в виде негидратированных зерен клинкера и минераль! ных добавок. Продукты гидратации представлены в основном мельчайшими кристаллами гидросиликатов кальция и, кроме того, более крупными кристаллами гидроксида кальция.

Читайте так же:
Насосная станция для цементного раствора

Свойства бетона. Основные показатели качества тяжелого бетона — прочность на сжатие и растяжение, морозостойкость, водонепроницаемость.

Прочность бетона в проектном возрасте характер ризуют классами прочности на сжатие и осевое рас* тяжение. Отличительная особенность бетонных paJ бот — значительная неоднородность получаемого бетона. Чем выше культура строительства, лучше качество приготовления и укладки бетона в конструкции, тем меньше колебания прочности. Следовательно, важно не только получить бетон заданной средней прочности, но и обеспечить ее во всем объеме изготовляемых конструкций.

Рис. 32. Схематическое изображение макроструктуры бетона:
1 — крупный заполнитель, 2 —растворная часть, 3 — воздушные поры

Показателем, который учитывает возможные колебания качества, является класс бетона. Класс бетона— численная характеристика какого-либо его свойства, принимаемая с гарантированной обеспеченностью (обычно 0,95). Это значит, что установленное классом свойство, например прочность бетона, достигается не менее чем в 95 случаях из 100.

Понятие «класс бетона» позволяет назначать прочность с учетом ее фактической или возможной вариации. Чем меньше изменчивость прочности, тем выше класс бетона при одной и той же его средней прочности.

ГОСТ 26633—85 устанавливает следующие классы тяжелого бетона по прочности на сжатие: 3,5; 5; 7,5; 10; 12,5; 15; 20; 25; 30; 35; 40; 50; 55 и 60. Класс по прочности на сжатие обозначают латинской буквой В, справа от которой приписывают его предел прочности в МПа. Так, у бетона класса В15 предел прочности при сжатии не ниже 15 МПа с гарантированной обеспеченностью 0,95.

В необходимых случаях устанавливают также класс бетона по прочности на осевое растяжение, обозначаемый индексом В*. Для тяжелого бетона приняты следующие классы: В<0,8; В? 1,2; Вt 1,6; В<2; В* 2,4; В( 2,8 и В< 3,2. Цифра обозначает выраженный в МПа предел прочности при осевом растяжении.

На растяжение бетон работает намного хуже, чем на сжатие: предел прочности при растяжении в 10… 20 раз меньше предела прочности при сжатии. Для повышения несущей способности, в особенности при изгибе и растяжении, бетон сочетают со стальной арматурой, изготовляя железобетонные конструкции.

В соответствии со стандартом СЭВ 1406—78 класс — основной показатель прочности бетона. Для изделий и конструкций, запроектированных без учета требований этого стандарта, прочность бетона характеризуют маркой. Марка бетона — это численная характеристика какого-либо его свойства, рассчитываемая как среднее значение результатов испытания образцов. При определении марок по прочности, морозостойкости, водонепроницаемости принимают нижнее предельное значение свойств, а марку по средней плотности — по верхнему предельному значению. В отличие от класса марка бетона не учитывает колебаний прочности во всем объеме бетонируемой конструкции.

Марка по прочности на сжатие — наиболее распространенная характеристика бетона. Марку определяют испытанием на осевое сжатие (см. рис. 6) бетонных образцов-кубов размерами 15X15X15 см в установленном проектом возрасте, обычно 28 сут. Полученный при испытании предел прочности при сжатии, выраженный в кгс/см2, является численной характеристикой марки.

Установлены следующие марки тяжелого бетона по прочности на сжатие: 50; 75; 100; 150; 200; 250; 300; 350; 400; 450; 500; 550; 600; 700 и 800. В обозначении используют индекс «М». Например, марка бетона М200 означает, что его предел прочности при сжатии не менее 200 кгс/см2.

По прочности на осевое растяжение тяжелый бетон может быть следующих марок (кгс/см2): Р( 5; Р< 10; Р< 15; Pt 20; Р, 25; Р, 30; Р( 35; Р, 40; Р, 45; Р, 50;

Бетон для изготовления изгибаемых железобетонных конструкцйй дополнительно характеризуют марками по прочности на растяжение при изгибе: Ри 5; Р„10; Ри 15; Ри 20; Р„ 25; Ри 30; Р„ 35; Р„40; Ри 45; Ри 50; Рц 55; Р„60; Р„ 65; Р„ 70; Р„ 80; Рп 90; Р„ 100.

Соотношение между классами и марками бетона неоднозначно и зависит от однородности бетона, оцениваемой с помощью коэффициента вариации. Чем меньше коэффициент вариации, тем однороднее бетон. Класс бетона одной и той же марки существенно увеличивается, если снижают коэффициент вариации. Например, при марке по прочности на сжатие М300 и коэффициенте вариации 18% получают бетон класса В15, а при коэффициенте вариации 5% — класса В20, т. е. на целую ступень выше. Это подчеркивает необходимость тщательного выполнения всех технологи ческих рекомендаций, повышения технического уровня и культуры производства бетонных работ. Соотношение между классами бетона по прочности на сжатие и растяжение и его марками при нормативном коэф фидиенте вариации, равном 13,5% и характеризующем технологию бетонных работ как удовлетворительную, приведено в табл. 16.

Прочность — основная характеристика бетона как конструкционного материала. Числовое значение прочности определяется действием многих факторов. К важнейшим из них относятся качество применяемых материалов и пористость бетона.

Исследованиями проф. И. Г. Малюги в 1895 г. было установлено, что прочность плотноуложенного бетона понижается по мере увеличения количества воды в бетонной смеси. Зависимость прочности затвердевшего бетона от количества воды затворения в бетонной смеси условно показана на рис. 33. При изготовлении бетона из одних и тех же материалов, постоянном расходе цемента и одинаковой затрате энергии на уплотнение бетонной смеси зависимость изображена кривой с двумя ветвями. Левая ветвь соответствует неудобоукладываемым смесям, слишком жестким для данного способа уплотнения. Низкая прочность бетона в этой части кривой объясняется многочисленными крупными воздушными пустотами, кавернами, неплотностями, которые возникают вследствие чрезмерно высокой (для данного способа уплотнения) вязкости

Читайте так же:
Как положить правильно цемент или цемент

цементного теста и недостаточного его объема. По мере увеличения расхода воды объем теста возрастает, а его вязкость снижается, так что возможно уложить смесь весьма плотно, с наименьшим числом дефектов. Максимум на кривой прочности соответствует оптимальному для данного способа уплотнения расходу воды, при котором смесь укладывается наиболее плотно. При большем расходе воды бетонная смесь укладывается так же плотно, однако прочность бетона уменьшается (см. правую ветвь кривой) вследствие того, что лишь часть добавляемой воды (15…20% от массы цемента) связывается.

В плотноуложенном бетоне поры возникают в результате физико-химических процессов твердения цемента, а также испарения воды, которая не связывается в новообразования. Следовательно, пористость такого бетона обусловлена в основном пористостью цементного камня. Избыток воды образует в бетоне множество тонких капиллярных пор и полостей, поэтому плотность и прочность бетона снижаются.

Рис. 33. Кривая зависимости прочности бетона Re от количества воды затворения В (расход цемента и работа уплотнения постоянны) соответственно расход цемента и воды в бетонной смеси.

Коэффициент А в формуле (25) принимают равным 0,65 для высококачественных заполнителей (например, чистого фракционированного щебня из гранита и других плотных, прочных горных пород); 0,6 — для рядовых заполнителей, в частности гравия; 0,55 — для заполнителей пониженного качества (например, известкового щебня, мелкого песка).

Марку по морозостойкости назначают и контролируют для бетона в конструкциях, подвергающихся в увлажненном состоянии действию попеременного замораживания и оттаивания, например в гидротехнических сооружениях, дорожных и аэродромных покрытиях. Установлены следующие марки тяжелого бетона по морозостойкости в циклах: F 50, F 75, F 100, F 150, F 200, F 300, F 400, F 500, F 600, F 800, F 1000.

Марку по водонепроницаемости назначают для бетона конструкций, которые должны обладать ограниченной проницаемостью при одностороннем давлении воды. Установлены следующие марки по водонепроницаемости (в кгс/см2): W2, W4, W6, W8, W10, W12, W16, W18, W20.

Часто тяжелый бетон применяют для изготовления конструкций, подвергающихся в процессе эксплуатации агрессивному воздействию окружающей среды. К ним относят бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений, дорожные покры» тия. В этих случаях устанавливают дополнительные технические требования и вводят ограничения по составу бетона, учитывая условия его работы в конструкциях.

Гидротехнический бетон используют для возведения плотин, шлюзов, набережных, мелиоративных сооружений. К. нему предъявляют требования по прочности, плотности, водонепроницаемости, морозостойкости. В зависимости от расположения в гидротехническом сооружении различают бетон наружной и внутренней зоны.

Бетон наружной зоны, в свою очередь, подразделяют на подводный (постоянно находящийся в воде), бетон переменного уровня воды и надводный. В наиболее тяжелых условиях работают бетоны переменного уровня воды и надводный. Они многократно замерзают и оттаивают, увлажняются и высыхают, находясь в напряженном состоянии. Чтобы обеспечить надежную работу конструкций, применяют бетоны классов по прочности не ниже В20, марок по морозостойкости в пределах F 100…F 400, по водонепроницаемости W6… W 12.

Для достижения высокого качества бетона наружных зон сооружения используют стойкие цементы (сульфатостойкий портландцемент, цементы с органическими добавками) и высококачественные морозостойкие заполнители.

Подводный бетон подвергается физико-химической коррозии под влиянием воды и растворенных в ней веществ. Для такого бетона целесообразно применять сульфатостойкий либо пуццолановый портландцемент.

Высокая долговечность бетона наружной зоны гидротехнических сооружений во многом зависит от его пористости. Чем меньше пористость, тем меньше проницаемость бетона, больше его долговечность. Пористость бетона зависит от водоцементного отношения в бетонной смеси, которое по ГОСТ 26633—85 ограничивают.

Бетон внутренней зоны массивных сооружений не испытывает непосредственного воздействия среды. С учетом массивности бетонируемой конструкции главное ограничение в таком бетоне — возможно меньшее тепловыделение при твердении, так как возникающий вследствие экзотермии перепад температур может вызвать растрескивание конструкции. Поэтому для изготовления бетона рекомендуют цементы с умеренным тепловыделением, например шлакопортландцемент или пуццолановый портландцемент. Хорошие результаты дает замена 20…30% цемента тонкодисперсной золой ТЭС, что позволяет снизить расход цемента до 100 кг на 1 м3 бетона.

Классы по прочности такого бетона — В7,5…В 10, требования к водонепроницаемости минимальные — W2…W4.

Дорожный бетон применяют для устройства цементно-бетонных покрытий и оснований дорог, взлетно-посадочных полос аэродромов, полов промышленных предприятий. Он должен хорошо сопротивляться истиранию и комплексному физико-химическому воздействию среды: воды, мороза и одновременного влияния солей, употребляемых для очистки покрытий от льда. Важнейшие показатели качества дорожного бетона — высокая прочность, износостойкость и морозостойкость.

Бетонное покрытие дороги работает на изгиб как плита на упругом основании. Поэтому основная характеристика дорожного бетона — прочность на растяжение при изгибе. Прочность, сопротивление истиранию и морозостойкость бетона возрастают с увеличением плотности, поэтому ограничивают верхний предел во-доцементного отношения в бетоне.

Бетон для однослойных покрытий и верхнего слоя Двухслойных покрытий должен обладать высокой морозостойкостью: при эксплуатации в суровом климате— не ниже F 200, в умеренном — F150, в мягком — F100. Высокая морозостойкость бетона достигается благодаря применению высококачественных материалов, и в первую очередь цемента. Для изготовления дорожного бетона рекомендуется применять портландцемент марки 500 и более, в котором содержание трехкальциевого алюмината не превышает 10%, а также гидрофобный и пластифицированный портландцементы без минеральных добавок.

При прочности бетона на сжатие выше 30…40 МПа зерна заполнителя почти не выкрашиваются и истираемость в основном зависит от твердости заполнителя. Поэтому для дорожного бетона применяют твердые заполнители из изверженных горных пород — диорита, гранита, диабаза. Из искусственных заполнителей используют металлургические шлаки, обладающие высокой ударной вязкостью и хорошо сопротивляющиеся изнашиванию.

Читайте так же:
Как отмыть засохший цемент с металлопрофиля

Бетон — что это такое?

Бетон – это искусственный каменный материал для строительства, который получается в результате формования и затвердевания правильно подобранной смеси, включающей вяжущее вещество, воду, а также мелкие и крупные наполнители. Все это претерпевает обязательное уплотнение. В некоторых случаях используются специальные добавки, а если речь идет об асфальтобетоне, то вода вовсе не используется.

Компоненты

По своей сути бетон – это смесь цемента и воды, в результате реакции между которыми формируется цементный камень, скрепляющий в единый монолит зерна используемых наполнителей. Структура и свойства бетона зависят от этих веществ. Они изменяют его степень пористости, реакцию на воздействия нагрузок, время затвердения, а также существенно уменьшают деформацию бетона в процессе его затвердевания. Бетон стал главным строительным материалом, используемым во всех областях за счет того, что предоставляет широкие возможности для получения смесей с разными свойствами с добавлением разнообразных наполнителей. Именно эти его характеристики и открывают столь широкие возможности для применения.

Бетон – это долговечный материал с высокой степенью огнестойкости, его плотность, прочность и прочие характеристики можно изменять, придавая ему какие-то конкретные свойства. При надлежащей обработке из смеси можно изготовить конструкции необходимой формы с позиций архитектуры и строительной механики.

Характеристики

Прочность бетона – это важнейшая его характеристика, которая оказывает непосредственное воздействие на эксплуатационные параметры материала. Под этим понятием принято подразумевать способность бетона выдерживать воздействие агрессивных сред и внешних механических сил. Эта величина определяется методами контроля: ультразвуковыми и механическими. В ГОСТ 18105-86 указаны правила испытания прочности бетона на изгиб, растяжение и сжатие. Одной из характеристик служит коэффициент вариации, демонстрирующий однородность смеси.

В соответствии с ГОСТ 10180—67 определение предела прочности бетона производится при сжатии контрольного куба, имеющего размер ребер 200 миллиметров в возрасте 28 суток. Данный вид принято называть кубиковой прочностью. Кроме ГОСТов, для определения прочности используются еще и СНиПы. К примеру, минимальная распалубочная прочность бетона горизонтальных незагруженных конструкций при длине пролета до 6 метров должна быть не менее 70% проектной прочности, а при длине более 6 метров – 80% проектной прочности. В данном случае именно прочность представляет важнейшее свойство. Как и природный камень, этот материал лучше сопротивляется сжатию, а не растяжению, поэтому именно предел прочности по этому показателю выбран в качестве главного критерия.

Свойства

Бетон – это материал, для которого прочность представляет собой характеристику, нарастающую в результате физико-химических процессов взаимодействия между цементом и водой, который проходит должным образом во влажных и теплых условиях. Случись так, что материал замерзнет или высохнет, этот процесс завершится. Ранее высыхание или замерзание сказывается негативно на итоговых характеристиках материала.

Однородность

В совокупности со всеми остальными факторами однородность по прочности зависит от качества и содержания используемых заполнителей, в особенности если какие-то свойства последних не позволяют получить бетон требуемой прочности. Поэтому этот параметр связывают с предыдущим, хотя опытные данные показывают, что такая взаимосвязь не всегда имеет место. При повышении однородности бетона появляются возможности для его более эффективного применения.

Показатель однородности определяется в результате проведенных испытаний контрольных образцов, произведенных из рабочего бетона с определенными заданными свойствами. К примеру, в процессе исчисления данного показателя учитываются результаты испытания одинаковых по габаритам и условиям хранения равновозрастных образцов материала. Однородность по водонепроницаемости определяется посредством испытания образцов одинаковой толщины в условиях использования одних и тех же методов.

Плотность

Эта характеристика бетона является довольно непростой, так как она изменяется в зависимости от того, какие компоненты добавлены в смесь. Для увеличения плотности бетона можно использовать пуццолановый портландцемент, который расширяется, либо глиноземистый цемент, не образующий пустот при застывании. Оказывают влияние на этот параметр и добавки-пластификаторы, которые часто улучшают характеристики уже готовой смеси. Если состав цемента соответствует ГОСТу, то и его плотность будет величиной известной.

Классы

На данный момент существует несколько видов. Легкий бетон – это материал, плотность которого составляет 500-1800 кг/м3. К данному классу относят: пенобетон, керамзитобетон, газобетон, ячеистый, арболит, перлитовый и вермикулитовый бетон. У такой смеси несущая способность после застывания довольно мала. Обычный, или тяжелый бетон, характеризуется плотностью 1800-2500 кг/м3. В качестве наполнителя тут используется щебенка, гравий. Этот вид используется в промышленном строительстве, что обеспечивается его повышенной стойкостью к износу. Особо тяжелый класс бетона – это материал, характеризующийся плотностью более 2500 кг/м3. Такие смеси используются для строительства АЭС, так как они обладают свойствами защиты от ионизирующего излучения.

Марка бетона

Это еще одна важная характеристика данного материала. Показатель по прочности на сжатие показывает сопротивление осевому сжатию. Марка бетона относительно растяжения показывает сопротивление осевому растяжению контрольных образцов. Показатель морозостойкости демонстрирует количество циклов попеременного оттаивания и замораживания. Марка бетона по водонепроницаемости показывает, при каком одностороннем гидравлическом давлении бетон не будет пропускать воду в процессе проведения стандартных испытаний.

Выводы

При строительстве объекта любого назначения правильным решением будет покупка готового бетона, изготовленного в полном соответствии с ГОСТами, так как сложно добиться желаемого результата при изготовлении его самостоятельно и без наличия специального оборудования.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector