Що таке бетон

Бетон при всьому різноманітті його застосування служить перш за все матеріалом для несучих конструкцій. Основною вимогою, що пред'являються до такого матеріалу, є його міцність, т. Е. Здатність чинити опір дії напружень, що виникають в конструкції іл-й в її елементі в процесі монтажу і експлуатації.

Бетон відноситься до групи тендітних матеріалів, які значно краще чинять опір стисненню, ніж розтягування. Тому його використовують в таких конструкціях або їх елементах, які працюють переважно на стиск. Природно, що основною характеристикою якості бетону повинна бути його міцність при стисненні. Разом з тим є ряд конструкцій, в яких бетон відчуває напруження розтягу. До них відносяться резервуари і напірні труби з внутрішнім гідростатичним тиском, покриття аеродромів, дороги і т. Д. До бетону таких конструкцій пред'являють вимоги міцності не тільки при стисканні, але і при розтягуванні (осьовим або при вигині).

Бетони, що застосовуються в гідротехнічному будівництві і в ряді спеціальних споруд (градирні та ін.), Повинні бути не тільки міцними, але морозостійкими і водонепроникними, а використовувані при будівництві теплових агрегатів - жаростійкими. Бетони для конструкцій, житлових і громадських будівель, крім необхідної міцності, повинні мати найменшу теплопровідність і найкращі звукоізоляційні властивості. Нижче наводяться основні властивості бетонів, причому за основу прийнятий звичайний (важкий) бетон як найбільш поширений.

Фізичні властивості бетону

Щільність і пористість. Під щільністю зазвичай розуміють відношення маси тіла до його об'єму. При цьому для капілярно-пористих тіл розрізняють щільність справжню і уявну.

Справжня щільність р являє собою відношення маси тіла m до його абсолютним обсягом Va, т. Е. До обсягу твердої фази без урахування обсягу, займаного порами і пустотами, наявними в тілі Удавана щільність mv - це відношення маси тіла т до геометричного обсягом V, займаному тілом в просторі (об'єм твердої фази плюс обсяг пір і пустот)

Гадану щільність частіше називають об'ємною масою *. Як справжня щільність, так і об'ємна маса мають розмірність кг / м3, г / см3 або т / ж3. Експериментальне визначення істинної щільності та об'ємної маси бетону слід проводити відповідно до правил, викладених в ГОСТ 12730-67 «Бетон важкий. Методи визначення об'ємної маси, щільності, пористості і водопоглинання ».

При вивченні структури бетону нас частіше цікавить не дійсна густина цього матеріалу, а відносна, т. Е. Ступінь заповнення його обсягу твердої фазою. Відносна щільність, яку в подальшому викладі ми будемо називати просто щільністю, характеризується показником щільності Р, що є відношенням об'ємної маси бетону mv до його істинної щільності р

Правомірність цього виразу буде ясною, якщо замінити в вираженні tnv і р їх значеннями в виразах і. Показник щільності Р тоді буде дорівнює відношенню абсолютного обсягу Va до геометричного обсягом бетону V

Пористість бетону, т. Е. Ступінь заповнення його обсягу порами, можна охарактеризувати показником пористості Я, який обчислюється за формулою.

Щільність і пористість бетонів можна висловлювати в процентах, тоді відповідні показники Я і Я треба помножити на 100%. У технології бетону для оцінки щільності підібраного складу бетонної суміші користуються показником межзерновой щільності А, що представляє суму абсолютних обсягів складових бетон матеріалів (в частках цілого) в 1 ж3 затверділого бетону:

де Ц, Я, К - витрата цементу, піску і крупного заповнювача в г на 1 м3 укладеного бетону; гпуц, W-VTH MVK-об'ємні маси (в шматку) тих же матеріалів, г / і * 3; 0,2Д - кількість води, хімічно пов'язане цементом. Пористість бетону залежить від виду і призначення бетону. Звичайні бетони на щільних природних заповнювачах мають обсяг пір близько 8-10% від загального обсягу бетону. Ця величина складається з пористості цементного каменю, пористості крупний заповнювач, зазвичай невеликий (наприклад, у граніту П = 0,2-0,8%) і пористості, яка іноді виникає в зоні контакту цементного розчину з крупним заповнювачем.

Легкі щільні бетони на пористих заповнювачах мають більш значну пористість за рахунок пористості крупний заповнювач, яка буває зазвичай досить високою. Загальна пористість керамзитобетонів коливається в межах 35-62%, а пористих ще вище і досягає 75-85% від загального обсягу бетону. Питома вага бетону коливається в досить широких межах і залежить від складу бетону, роду застосованих наповнювачів і технології виготовлення. Питома вага тісно пов'язаний з пористістю; чим вище пористість, тим нижче об'ємна вага.

Водопоглинання і водонепроникність. Здатність бетону поглинати воду з навколишнього середовища залежить від кількості відкритих пір, їх розмірів і характеру зволоження.

Так, при капілярному підсосі поглинається більше води, ніж при зануренні виробу в воду. При сорбционном зволоженні (коли відносна вологість і температура навколишнього середовища вище відносної вологості і температури бетону) бетони з розвиненою відкритою поверхнею (ніздрюваті) поглинають більше вологи, ніж бетони з відносно щільною структурою (важкі на щільних заповнювачах). Бетони з гідрофобізующіх добавками при капілярному підсосі поглинають менше води, ніж без добавок, і т. П.

Ступінь водопоглинання, що визначається експериментальним шляхом, залежить від методу випробування. Так, при кип'ятінні і під вакуумом бетон поглинає більше вологи, ніж при зануренні у воду. Для порівнянності результатів випробування водопоглинання різних бетонів проводять за єдиною методикою (ГОСТ 12730-67). Водопоглинання важкого і більшості легких бетонів невелика і завжди нижче їх пористості (так як в закриті пори вода не проникає). Водопоглинання легких бетонів на пористих заповнювачах вище, ніж важких, у пористих бетонів воно може досягати 35-40% за обсягом.

Водопроникність бетону залежить від кількості і розмірів відкритих і сполучених між собою пор. Бетони, які мають в основному тільки тонкі капілярні пори, практично водонепроникні. За ступенем водонепроникності бетони ділять на марки В-2, В-4, В-б і В-8, що позначають максимальний тиск води в кг / см2, витримується бетонними зразками при випробуванні. Водонепроникність бетону можна підвищити введенням в бетонну суміш спеціальних добавок.

Поверхнево-активні добавки гідрофобізующіх дії, закупорюючи окремі капіляри, кілька знижують проникність бетонів. Ефективними добавками є алюмінат натрію (1,5% від ваги цементу), хлорне залізо (1,5-2,5% від ваги цементу), гідроокис заліза (0,5-2,0%), хлориди кальцію і натрію спільно з добавками поверхнево-активних речовин та ін. а також добавки, набухають у воді. Наприклад, зачиннення бетонної суміші на бентонітової суспензії 1,5-2,5% -ної концентрації робить бетон практично водонепроникним.

Теплофізичні характеристики бетонів. Найважливішими тепло-фізичними характеристиками бетонів є їх теплопровідність, теплоємність і коефіцієнт температурного розширення.
Теплопровідність бетону залежить від його структури, щільності, вологості і оцінюється величиною коефіцієнта теплопровідності, що має розмірність ккал / м град ч.