Основные свойства бетона. Свойства бетона


Основные свойства бетона

Бетонная смесь представляет собой грамотно составленную массу из бетонных компонентов, тщательно смешанную до начала затвердевания и схватывания. Состав определяется в соответствии с требованиями постройки. Цементное тесто является главным структурообразующим элементом.

Независимо от используемого материала, смесь должна сохранять изначальную однородность во время перевозки и укладки, а также иметь достаточную удобоукладываемость в соответствии с используемой методикой уплотнения.

Бетон под влиянием увеличивающегося усилия переносит сначала упругие деформации, а после изменения структурной прочности приобретает вид вязкой жидкости. Используется определение тиксотропии для описания характеристики разжижения при механическом влиянии и загустевания при его отсутствии.

свойства бетона

Технические характеристики

Удобство укладки является наиболее важным свойством при бетонировании конструкций и создании изделий из железобетона. Оно обеспечивает необходимое заполнение формы с сохранением прежней структуры.

Характеризуется подвижность определяемой осадкой конуса, полученного из материала, проходящего испытания. Удобоукладываемость имеет высокий параметр жесткости при нулевой осадке конуса.

Жесткость вычисляется периодом вибрирования, которое потребовалось для уплотнения и разравнивания заранее приготовленного конуса смеси в специальном устройстве.

Основные свойства бетона и однородность объекта зависят от связности смеси. Особое значение имеет однородность массы во время транспортировки, монтажа и уплотнения. В бетонной подвижной смеси при уплотнении, составляющие зерен начинают сближаться, приводя к поднятию части воды. Предотвращение расслоения подвижных материалов и увеличение способности к удержанию воды достигается путем использования пластифицирующих составов, уменьшения общего количества воды для замеса и тщательного выбора зерновых составляющих.

основные свойства бетона

Удобоформуемость

Главный фактор удобоукладываемости заключается в количестве жидкости, применяемой для затворения. Вода размещается между заполнителями и цементным тестом. От ее количества также зависят реологические свойства бетона, основанные на вязкости и максимальном напряжении перемещения.

Заполнитель приобретает большую водопотребность с повышением общей плоскости зерен, что характерно для мелких песков.

Требуется соблюдение неизменного уровня водоцементного соотношения для обеспечения прочности материала, так как его перерасход вызывается увеличением водопотребности. Применение мелкого песка рационально после добавления дробленного или природного крупного песка с пластифицирующими качествами.

Деформация

Применение бетона под нагрузкой отличается от использования металла и иных материалов с большей упругостью. От конгломератной основы зависят свойства бетона при увеличении осевой нагрузки. Он характеризуется упругими деформационными изменениями при нагрузке на небольшое время и при низком напряжении. Увеличение прочности повышает имеющийся модуль упругости, на который также оказывает влияние пористость бетона. Регулирование модуля материала возможно при управлении его структурой.

Ползучесть представляет собой повышение бетонной деформации под воздействием статической неизменной нагрузки. Такие свойства бетона зависят от окружающей влажности, условий применения, типа, состава материала и давности его изготовления, присутствия определенных заполнителей. Щебень из горных изверженных пород, относящийся к категории плотных заполнителей, и высокомарочный материал снижают общую ползучесть массы. При этом ее усиление отмечается при применении пористых заполнителей, поэтому тяжелый бетон отличается меньшей ползучестью в сравнении с легким.

Данные механические свойства бетона увеличиваются при преждевременном схватывании материала, что также негативно сказывается на структуре.

бетон свойства применение

Набухание и усадка

Усадка цемента происходит при затвердевании на открытом воздухе, в это время отмечается сжатие цемента и сокращение линейных параметров элементов. Она зависит от конструкционной и влажностной составляющей. Бетонные и железобетонные объекты при усадке бетона приобретают соответствующие напряжения, поэтому используется разрезание усадочными швами для конструкций, имеющих большую протяженность, что позволяет предотвратить образование трещин.

Массивный бетон отличается быстрым внешним высыханием, при длительном сохранении влажности внутри. Неоднородная усадка приводит к возникновению скрытых трещин на цементном камне и в местах контакта с заполнителем из-за растягивающего внешнего напряжения.

Уменьшение бетонной усадки требуется для сохранения монолитных качеств объектов и регулировки усадочного напряжения. Благодаря добавлению заполнителя в единице общего объема снижается количество связующего, также отмечается формирование своеобразного заполняющего каркаса, предотвращающего большую усадку. Именно поэтому цементный камень ей подвержен сильнее, чем бетон и растворы.

Бетон, строительные свойства которого обеспечивают использование для дорог и гидротехнических строений, подвергается систематическому увлажнению и высыханию. Изменение уровня содержащейся влаги способствует попеременным деформациям, что соответственно приводит к возникновению трещин и сокращению периода эксплуатации объекта.

бетон состав свойства

Стойкость к морозу

Определяется устойчивость к морозу при помощи попеременной заморозки и оттаивания в воде. Образцы, прошедшие тепловую обработку, подвергаются испытаниям через неделю либо через месяц при условии выдерживания в камере стандартного затвердевания. Зависит устойчивость от капиллярной пористости состава и используемых добавок. Морозостойкость и влагопроницаемость в большей степени определяются объемом капиллярных макропор. Отмечается увеличение данных характеристик при пористости до 7%.

Влагоустойчивость

Влагонепроницаемые свойства бетона сокращаются при снижении объема капиллярных пор, для этого используются гидрофобизирующие и уплотняющие элементы, вводимые при изготовлении. Поверхностное напряжение продуктов нефтепереработки меньше по сравнению с водой, в связи с этим они отличаются большей степенью проникновения в бетон. Используется добавление специальных добавок для уменьшения фильтрации нефтяных продуктов. Применение расширяющегося материала вместо портландцемента вызывает резкое снижение проницаемости нефтепродуктов и воды.

механические свойства бетона

Теплофизические основные свойства бетона

Одной из самых важных характеристик является теплопроводность, которая приобретает особое значение для материала, используемого в ограждающих элементах строений.

Тяжелый бетон отличается высоким уровнем теплопроводности, что в некоторых случаях уменьшает возможности его применения. При изготовлении из него панелей внешних стен требуется использование внутреннего утеплителя.

Такие составляющие бетона, как раствор и крупные заполнители, обладают разными коэффициентами расширения и соответственно различающейся деформацией при температурных колебаниях. При больших изменениях возможно возникновение скрытого растрескивания, вызванного отличающимся уровнем теплового расширения раствора и заполнителя. Находятся трещины на плоскости заполнителя, также возможно их появление в слабых зернах и в растворе. Можно избежать внутреннего повреждения при грамотном выборе составляющих со схожими параметрами расширения.

Легкий бетон

В строительстве приобретает все большее распространение легкий бетон на основе пористого заполнителя ввиду достаточного уровня прочности при небольшой плотности и перечня таких положительных характеристик, как небольшая стоимость и теплопроводность, увеличенная стойкость к огню, влаге, морозу и долговечность. Такой материал является безопасным, экологически чистым благодаря использованию для изготовления сырья безвредных примесей и минеральной основы. Свойства легких бетонов позволяют их применять в монолитных и сборных несущих конструкциях. Увеличение качества заполнителей, расширение сырьевых источников, совершенствование и развитие технологии способствуют большим возможностям для использования.

Наибольше распространение отмечается в создании конструкций для ограждения и стеновых материалов для кладки. Но из-за относительно небольшой несущей способности и прочности легкий бетон используется в капитальном строительстве только при условии создания армированных поясов и каркасов из металла. Несмотря на это, имеющиеся недостатки бетона минимизируются за счет систематического изменения вида и форм материала.

свойства ячеистого бетона

Тяжелый бетон

Тяжелый бетон является наиболее популярным материалом с большой прочностью и повсеместным применением. Именно из него формируются монолитные части объектов. Отличительные свойства тяжелого бетона, простота монтажа и подачи, доступная стоимость позволили достигнуть такой распространенности. Снижение эффективности отмечается при создании легких перекрытий и стеновых конструкций, так как здесь требуется уменьшение тепловых потерь.

Ячеистый бетон: свойства, применение

Данный вид относится к категории экономичных и высокоэффективных материалов для строительства, позволяющих создавать объекты разного назначения с небольшим количеством этажей для эксплуатации в любых условиях климата.

Это один из видов легкого бетона, получаемый после застывания смеси из кремнеземистых, вяжущих компонентов, вспученной за счет использования порообразователя. За счет последнего формируется «ячеистая» структура, имеющая воздушные поры, равномерно расположенные по всему объему. Материал данного типа обладает достаточной прочностью, низкими теплопроводящими качествами и малой объемной массой. Такие свойства ячеистого бетона, в совокупности с легкой технологией и доступным сырьем, делают его удобным прогрессивным вариантом для покрытия объектов, созданных из железобетона легкого типа и стеновых конструкций. Основу бетона составляют привычные компоненты, не имеющие в своем составе вредных веществ.

свойства тяжелого бетона

Преимущества

В процессе производства возможна достаточно легкая регулировка пористости и получение материала с различным назначением и объемной массой.

При использовании материалов, имеющих небольшую плотность, пористый бетон формирует достаточную сопротивляемость посторонним звукам и шуму. Также возможна резка на любые виды форм и под различными углами. Для работ могут использоваться довольно распространенные инструменты, такие как рубанок или пила.

Ячеистый армированный бетон, состав, свойства которого позволяют активно применять в регионах, отличающихся высокой сейсмической опасностью, порой может стать незаменимым материалом. Жилые и технические объекты, для создания которых он использовался, имеют большую устойчивость во время землетрясения. Это обусловлено небольшой массой, уменьшающей общую нагрузку на конструкцию.

fb.ru

Свойства бетона

Категория: Выбор стройматериалов

Свойства бетона

Основные свойства бетона — прочность, пористость, морозостойкость, водонепроницаемость, огнестойкость.

Прочность. Как и у всех каменных материалов, прочность бетона при сжатии значительно (в 10…20 раз) выше, чем при растяжении .и изгибе. Поэтому в строительных конструкциях бетон, как правило, подвергается сжимаюим напряжениям. Говоря о прочности бетона, подразумевают его прочность на сжатие.

Бетон на портландцементе набирает прочность постепенно. При нормальной температуре и постоянном сохранении влажности рост прочности бетона продолжается длительное время, но скорость набора прочности со временем затухает. Прочность бетона характеризуется его маркой (рис. 1).

Марка бетона определяется по пределу прочности при сжатии образцов-кубов размером 150Х 150Х 150 мм, изготовленных из рабочей бетонной смеси и твердевших 28 сут в нормальных условиях (температура (20±2) °С и относительная влажность воздуха 95 %). Методы определения прочности бетона регламентированы ГОСТ 10180—78.

Для тяжелых бетонов были установлены следующие марки: М50, М75, М100, Ml50, М200, М250, М300, М350, М400, М450, М500, М600, М700 и М800.

Прочность бетона зависит от прочности составляющих его материалов и от прочности сцепления их друг с другом. Но прочность заполнителя (песка, щебня, гравия), как правило, выше прочности самого бетона, поэтому мало влияет на последнюю. Таким образом, прочность бетона определяется главным образом прочностью затвердевшего цементного камня и прочностью его сцепления с заполнителем.

Рис. 1. Изменение прочности бетона во времени

Прочность цементного камня зависит от двух факторов: марки цемента и соотношения воды и цемента. Чем выше марка цемента, тем при прочих равных условиях прочнее будет цементный камень. Зависимость прочности цементного камня от соотношения цемента и воды в бетонной смеси объясняется следующим. Цемент при твердении химически связывает 20…25% воды от собственной массы, а чтобы обеспечить необходимую подвижность бетонной смеси, приходится брать 40…80% воды от массы цемента. Естественно, чем больше в бетоне будет свободной, химически не связанной воды, тем больше будет пор в цементном камне и соответственно ниже его прочность.

Прочность сцепления между цементным камнем и заполнителями определяется в основном качеством поверхности заполнителя. Для обеспечения высокой прочности сцепления поверхность зерен заполнителя должна быть чистой и шероховатой, Например, бетон на щебне при прочих равных условиях прочнее бетона на гравии.

Усадка бетона. При твердении на воздухе происходит усадка бетона — сокращение линейных размеров до 0,3… 0,5 мм на 1 м длины. Большие усадочные деформации — одна из причин образования трещин в бетоне. Особенно значительна усадка в начальный период твердения: в первые сутки она достигает 70% от месячного значения. Причина усадки бетона — усадка твердеющего цементного теста, поэтому чем больше в бетоне цемента, тем больше его усадка и вероятность растрескивания.

Пористость. Для получения удобоукладываемой бетонной смеси приходится вводить в состав бетона в 2…4 раза больше воды, чем может ее связать твердеющий цемент. Избыток воды приводит к образованию пор в бетоне. Уменьшают пористость бетона уменьшением количества воды по отношению к цементу, а также снижением общего содержания цементного теста в бетоне.

В среднем пористость плотно уложенного и затвердевшего бетона 5…7%. При такой пористости бетон непроницаем для воды, но проницаем для легких нефтепродуктов (бензин, керосин) и газов.

Морозостойкость бетона зависит от количества и характера (открытые и закрытые) пор, а также от морозостойкости заполнителя.

Для получения достаточной морозостойкости бетон изготовляют из морозостойких заполнителей, снижают до минимума содержание в нем воды, при этом максимально плотно укладывают бетонную смесь с помощью вибраторов или других механизмов. Кроме того, целесообразно применять гидрофобные и пластифицированные цементы или поверхностно-активные гидрофобизирующие добавки.

Согласно СНиП 2.03.01-84, марки по морозостойкости для тяжелых бетонов F50, 75, 100, 150.

Огнестойкость. Под огнестойкостью бетона понимают его способность сохранять прочность при кратковременном воздействии высоких температур, например при пожаре. При кратковременном нагреве благодаря малой теплопроводности бетон прогревается на небольшую глубину, причем содержащаяся в нем вода (в том числе и химически связанная) испаряется, понижая температуру бетона. При длительном действии высоких температур в бетоне могут произойти необратимые химические изменения, сопровождающиеся потерей им прочности.

Для устройства конструкций топок, печей и промышленных труб применяют специальный жароупорный бетон на глиноземистом цементе и жаростойких заполнителях.

Самым важным свойством бетона является его прочность, т.е. способность сопротивляться внешним силам не разрушаясь. Как и природный камень, бетон лучше всего сопротивляется сжатию, поэтому за критерий прочности бетона строители приняли предел прочности бетона при сжатии. Чтобы определить прочность бетона, из него изготовляют эталонный кубик с ребром 200 мм. Затем на гидравлически прессе такой кубик подвергают сжатию, доводя до разрушения. По этому, зная разрушающую нагрузку и площадь поперечного сечения образца, можно определить прочность. Например, если бетонный кубик с ребром 200 мм разрушился при нагрузке 800 кН (80 тонн), то предел прочности при сжатии будет равен 20 МПа (200 кгс/см2).

В зависимости от прочности на сжатие бетон делится на марки. Марку бетона строители определяют по пределу прочности эталонного кубика с ребром 200 мм. Так, в Советском Союзе в строительстве применяют следующие марки бетона: 600,500, 400, 300, 250, 150, 100 и ниже. Выбор марки определяется условиями, в которых будет работать бетон.

Прочность бетона зависит от прочности каменного заполнителя (щебня, гравия) и от качества растворенного в воде цемента: бетон будет тем прочнее, чем прочнее каменные заполнители и чем лучше они будут скреплены цементным клеем. Прочность природных камней не изменяется со временем, а вот прочность бетона со временем даже растет.

Другим важным свойством бетона является средняя плотность -отношение массы материала ко всему его объему (выражается в кг/м3, г/см3 или процентах). Средняя плотность бетона всегда меньше 100%.

Средняя плотность сильно влияет на качество бетона, в том числе и на его прочность: чем выше средняя плотность, бетона, тем он прочнее. Поры в бетоне, как правило, появляются при его изготовлении: в результате испарения излишней воды, не вступившей в химическую реакцию с цементом при его твердении, при плохом перемешивании бетонной смеси и, наконец, при недостатке цемента.

Свойство, обратное средней плотности бетона, — пористость — есть отношение объема пор к общему объему материала, т.е. пористость “дополняет” среднюю плотность бетона до 100%. Как бы плотен ни был бетон, в нем всегда есть поры!

Водостойкость — это свойство бетона противостоять действию воды не разрушаясь. Чтобы определить водостойкость бетона, изготовляют два образца: один в сухом виде раздавливают на прессе и определяют его нормальную прочность. Другой образец предварительно погружают в воду, а после насыщения водой также разрушают на прессе. Из-за ослабления связей между частицами прочность образца уменьшается. Отношение прочности насыщенного водой образца к прочности в сухом виде называется коэффициентом размягчения материала. Для бетона он больше 0,8. Кроме того, на водостойкость бетона оказывают влияние гидратные новообразования, которые имеют очень низкую растворимость. Поэтому бетон является водостойким и может применяться для сооружений, подвергающихся действию воды — плотин, пирсов, молов.

Теплопроводность характеризует способность бетона передавать через4 свою толщину тепловой поток, возникающий из-за разности температур на поверхностях бетона. Теплопроводность бетона почти в 50 раз меньше, чем у стали, но зато выше, чем у строительного кирпича.

Сравнительно невысокая теплопроводность обеспечивает бетону довольно высокую огнестойкость — способность материала выдерживать действие высоких температур. Бетон может выдержать в течение длительного времени температуру выше 1000 °С. При этом он не разрушается и не трескается.

Все знают, что если в поры камней проникает вода, то, замерзая, она расширяется и тем самым разрушает даже самые крепкие горные породы. Бетон же при насыщении водой может выдерживать многократное замораживание и оттаивание. При этом он не разрушается и почти не снижает своей прочности. Это свойство называется морозостойкостью.

Средняя плотность бетона может быть разной. Она зависит от заполнителей, которые используются в бетоне. По этому признаку бетоны делятся на три вида: тяжелый, легкий и особо легкий. Эта классификация зависит от массы заполнителя, применяемого при изготовлении бетона. Так, например, бетон на естественных заполнителях из гранита, известняка, доломита имеет среднюю плотность 2200—2400 кг/м3, а прочность его достигает 60 МПа (или 600 кгс/см2). Такой бетон называют тяжелым. А вот бетон на щебне из легких каменных пород (пемза или туф) имеет меньшую среднюю плотность – обычно 1600-1800 кг/мЗ и называется легким бетоном. Если бетон изготовить на искусственных легких пористых заполнителях из обожженных до спекания глиняных материалов, как, например, керамзит, аглопорит, шлаковая пемза, зольный гравий и т.п., то можно получить целую гамму легких бетонов с различной средней плотностью — до 1800 кг/мЗ. Их прочность колеблется от 7,5 до 40 МПа (75 до 400 кгс/см2).

Применение тяжелого или легкого бетона определяется типом Конструкции и условиями ее эксплуатации.

По назначению бетоны подразделяются на бетон обычный – для изготовления колонн, балок, плит и тому подобных конструкций; бетон гидротехнический — для плотин, шлюзов, облицовки каналов; бетон для подземных сооружений — для изготовления труб колодцев, резервуаров; бетон для дорожных покрытий; бетоны специального назначения на специальных видах цемента — кислотоупорный, жаростойкий и т.п.

Выбор стройматериалов - Свойства бетона

gardenweb.ru

прочность на сжатие, плотность и тепловыделение

Как известно, ни одна стройка не обходится без бетонной строительной смеси. В зависимости от составляющих компонентов бетоны бывают разных видов. Также различны и их качества. Но для большинства бетонов характерны одни и те же стандартные свойства. Давайте рассмотрим основные характеристики бетона.

Прочность на сжатие

Это одно из главных свойств бетонного раствора, которое измеряется в мегапаскалях, определяя тем самым максимальную выдержку тяжести, на какую способен сей строительный материал. По мере взаимодействия веществ, составляющих воду и цемент, прочность в бетоне способна возрастать. Данный процесс называется гидратацией.

Каждому бетону характерны коэффициенты прочности, которые указываются в декларации при покупке. Но проявляется это свойство только по истечении четырех недель. Период набора прочности бетоном зависит от нескольких моментов. В первую очередь на данный процесс влияет время года и температура воздуха.

В зимний период бетон замерзает, рост прочности останавливается. Чтобы возобновить данный процесс, бетон прогревают. Некоторые строители предпочитают сразу использовать смеси, которые, благодаря специальным добавкам, устойчивые к морозам.

Лабораторное испытание бетона на прочность.

Бывает так, что залитые зимой бетоны по приходу весны оттаивают, и начинают набирать прочность с новой силой. Хотя в других эксплуатационных свойствах строительные смеси сдают позиции.

При нормальных условиях прочность в бетонах активно возрастает на первой неделе после закладки. На седьмой день уровень прочности достигает до 70% от производственных норм. Нагружать при этом бетонную смесь еще рано, но в опалубке она уже не нуждается. Максимальный коэффициент прочности достигается только к концу месяца.

При повышении температуры воздуха твердение бетонных смесей убыстряется. Главное при этом – наблюдать за процентом влаги в материале. Если раствор слишком быстро сохнет, то повышение прочности останавливается. В связи с этим недавно возведенные бетонные строения обдают горячим паром либо накрывают влажной мешковиной, ПВХ-пленкой. Некоторые мастера практикуют метод поливки раствора водой.

Вернуться к оглавлению

Деформативные свойства

Под действием тяжести бетонная строительная смесь ведет себя совершенно по-другому, нежели другие материалы. Уплотненная консистенция бетонного раствора обуславливает его действие во время растущего давления.

Если бетон поддавать слабым, краткосрочным нагрузкам, ему свойственно легкое деформирование подобно пружине. Упругость строительной смеси увеличивается совместно с ее прочностными свойствами. Также на пружинистость влияет количество пор в растворе. Чем их больше, тем меньше становится уровень упругости.

Минимальным свойством упругости обладают ячеистые бетоны. Чуть выше показатели у легких пористых бетонов. Самый высокий уровень пружинистости у тяжелого строительного материала. Пружинистые свойства бетона с легкостью поддаются манипуляциям по регулировке структуры раствора.

Вернуться к оглавлению

Растекаемость

Под растекаемостью, или ползучестью подразумевается увеличение разрушений бетонной конструкции в течение некоторого времени под непрерывным воздействием статичных нагрузок.

На растекаемость строительного раствора влияют многие факторы: перечень составляющих его компонентов, вид цемента и других добавок, возраст бетонной смеси, уровень влажности, а также условия застывания.

Меньше растекаются бетонные растворы со щебнем, или иными плотными заполнителями. Легкие смеси с повышенной пористостью плывут гораздо больше. Негативно влияет на бетонные строительные смеси слишком быстрое высыхание, увеличивая их растекаемость, изменяя структуру в худшую сторону.

Вернуться к оглавлению

Усадка и набухание

К свойствам бетонной смеси относятся усадка и набухание. Оседание бетонной конструкции происходит во время застывания на открытом воздухе. Это приводит к усадочному напряжению в постройках из бетона, и как следствие, к трещинам. Поэтому массивные конструкции разделяют усадочными швами.

Чтобы сократить усадочное напряжение и уберечь построенное здание от трещин, мастера стараются не допустить усадку строительного материала. Этого добиваются посредством добавления в раствор специальных заполнителей, а также точным просчетом коэффициента усадки еще до начала стройки.

Цементно-бетонные дороги, а также постройки гидротехнического направления вследствие вынужденного периодического контакта с водой постоянно подвергаются то усадке, то набуханию. Результатом этих поочередных процессов являются микротрещины и деструкция бетона.

Вернуться к оглавлению

Морозостойкость

Измеритель морозостойкости бетона.

Данное свойство бетонного материала устанавливают посредством поочередной заморозки в морозильнике при температуре от 15 до 20 градусов и оттаивания в воде тех же температур, только со знаком «плюс». Испытание осуществляется через неделю после тепловой сушки либо через четыре недели застывания бетонного образца в обычных условиях.

На морозостойкость бетонных конструкций влияют качественные характеристики используемых при изготовлении раствора компонентов, а также уровень пористости. Если он ниже 7%, устойчивость к минусовым температурам повышается.

Вернуться к оглавлению

Долговечность и устойчивость к химическим воздействиям

Долговечность и стойкость к химическим реакциям строительной смеси зависит от многих факторов. Важную роль здесь играют высокая плотность и низкий уровень пористости материала.

Вернуться к оглавлению

Плотность бетонных строительных материалов

Измерение прочности бетона портативным прибором.

На плотность бетонной конструкции влияет структура используемого раствора. У цементов различной маркировки встречается разная удельная масса. То же самое касается и щебня, у которого плотность зависит от размера зерен, а также типа материала. Плотность бетона оказывает прямое воздействие на его прочность. Чем выше свойство плотности, тем крепче получается итоговая работа.

Плотность раствора возрастает, если при его изготовлении равномерно разместить соответствующие заполнители. Увеличить данное свойство также способны вибрационные манипуляции с раствором во время его заливки.

Бетонные материалы с высокими показателями пористости не обладают нормальной плотностью, в связи с чем страдает их стойкость к химическим реакциям, перепадам температуры, а также уменьшается устойчивость к влаге и сырости, и как следствие, сокращается долговечность. Зато у таких бетонов отличные теплоизоляционные характеристики, чего не скажешь о строительных смесях с повышенной плотностью.

Вернуться к оглавлению

Огнестойкость

Под огнестойкостью бетона понимается его устойчивость к пожарам. Данное свойство достаточно высокое у цементно-строительных смесей. Ведь во время нагрева бетонной конструкции происходит распад кристаллогидратов цементного камня и выделяется путем адсорбции химически связанная жидкость, которая при испарении забирает практически все тепло. Благодаря этому процессу воздействие высоких температур на бетон сокращается.

Вместе с тем во время интенсивного нагрева бетонных строений расширяются частицы цементной смеси и добавленного в нее заполнителя. Это приводит к сильному напряжению внутри строительного материала, в результате чего сокращается сцепка между его компонентами, и снижаются его прочностные характеристики.

Вернуться к оглавлению

Тепловыделение при твердении

Взаимная деятельность воды с минералами клинкерной обработки обуславливает последующее источение тепла, благодаря которому во время застывания раствора происходит его нагрев. На повышение температуры строительного раствора влияет вид используемого цемента, а также его расходование на 1 м3 бетона. При определенных условиях твердеющий бетон способен нагреться до 50 градусов, что приводит к его расширению, останавливающему усадку конструкции.

Рост температуры внутри строительного материала крупных бетонных сооружений приводит к расширяющим тепловым напряжениям, уровень которых может быть выше прочности бетона при растяжке. Вследствие этого бетонные конструкции трескаются и теряют свою долговечность.

Тепловое напряжение является результатом неравномерного нагревания бетонного материала. При этом поверхностные слои слишком быстро остывают, тогда как внутренние уровни бетонных блоков еще долго остаются горячими. Чтобы уровнять температуру по всей площади крупного бетонного строения, понадобится не один месяц. Объем тепла, выделяемый во время уплотнения бетонной смеси, обуславливается размерами кристаллов измельченного цемента, его расходом на 1 м3 бетонного строения, а также другими факторами.

Максимальным тепловыделением во время застывания обладают глиноземистые цементно-бетонные растворы. Меньше всего выделяется тепла у бетонов, содержащих шлакопортландцемент со значительным количеством шлака внутри. Добавление в бетонную смесь тонко измельченных материалов способствует сокращению тепловыделения при застывании раствора.

Вернуться к оглавлению

Водонепроницаемость

Водонепроницаемость строительных смесей зависит от количества пор внутри раствора. Чем меньше его пористость, тем сильнее он устойчив к влаге. Если нужно усилить сие свойство строительной смеси, во время приготовления в раствор добавляют уплотнитель алюминат натрия, а также гидрофобизующие добавки.

У продуктов нефтяного происхождения поверхностное натяжение меньше, чем у воды, что позволяет им с легкостью просачиваться через обычный бетон. Чтобы уменьшить этот процесс, в раствор добавляют хлорное железо и другие подобные вещества.

Быстро повысить водонепроницаемость строительной смеси, а также сократить проницаемость нефтепродуктов в бетон возможно посредством замены стандартного портландцемента на расширяющийся.

Вернуться к оглавлению

Удобоукладываемость бетонной смеси

Объем воды, необходимой для получения раствора нужной консистенции, влияет на его удобоукладываемость. Данная жидкость разделяется между цементным тестом и заполнителем. Ее объемы в цементном тесте зависят от вязкости смеси, ее плывучести, жесткости, а также максимального напряжения сдвига. Количество воды, необходимое заполнителю, увеличивается вместе с ростом общей поверхности его зерен. Посему мелкие сорта песков затребуют много жидкости.

Чтобы бетон был достаточно прочным, пропорции взаимодействующих цемента и воды в растворе никогда не должны изменяться. В связи с этим при увеличении потребности воды происходит перерасход цементного песка. При использовании мелких сортов цемента перерасход составляет от 15 до 25 % материала. Поэтому мелкие пески используются, как дополнение к основному сортаменту смеси, состоящему из крупного или дробленого песка и пластификаторов, сокращающих потребность жидкости.

Вернуться к оглавлению

Однородность и вязкость

На величину данных свойств бетонной смеси влияет содержимое мелких ячеек заполнителя, и конституция максимально вяжущего взаимодействия крупноячеистого заполнителя в растворе, а также надлежащее перемешивание.

Добившись, перемешивая раствор, его вязкой консистенции и однородной структуры, можно без проблем грузить и транспортировать блоки, уплотнять кладку сего строительного материала.

kladembeton.ru

Свойства бетона

Свойства бетона

Реологические свойства бетонной смеси

Бетонной смесью называют рационально составленную и тщательно перемешанную смесь компонентов бетона до начала процессов схватывания и твердения.

Состав бетонной смеси определяют, исходя из требований к самой смеси и к бетону.

Основной структурообразующей составляющей в бетонной смеси является цементное тесто.

Независимо от вида бетона бетонная смесь должна удовлетворять двум главным требованиям: обладать хорошей удобоукладываемостью, соответствующей применяемому способу уплотнения и сохранять при транспортировании и укладке однородность, достигнутую при приготовлении.

При действии возрастающего усилия бетонная смесь вначале претерпевает упругие деформации, когда же преодолена структурная прочность, она течет подобно вязкой жидкости. Поэтому бетонную смесь называют упруго-пластично-вязким телом, обладающим свойствами твердого тела и истинной жидкости.

Свойство бетонной смеси разжижаться при механических воздействиях и вновь загустевать в спокойном состоянии называется тиксотропией

Технические свойства бетонной смеси

При изготовлении железобетонных изделий и бетонировании монолитных конструкций самым важным свойством бетонной смеси является удобоукладываемость (или удобоформуемость), т.е. способность заполнять форму при данном способе уплотнения, сохраняя свою однородность.

    Для оценки удобоукладываемости используют три показателя:
  • подвижность бетонной смеси (П), являющуюся характеристикой структурной прочности смеси;
  • жесткость (Ж), являющуюся показателем динамической вязкости бетонной смеси;
  • связность, характеризуемую водоотделением бетонной смеси после ее отстаивания.

Подвижность бетонной смеси характеризуется измеряемой осадкой (см) конуса (ОК), отформованного из бетонной смеси, подлежащей испытанию. Подвижность бетонной смеси вычисляют как среднее двух определений, выполненных из одной пробы смеси. Если осадка конуса равна нулю, то удобоукладываемость бетонной смеси характеризуется жесткостью.

Жесткость бетонной смеси характеризуется временем (с) вибрирования, необходимым для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса бетонной смеси в приборе для определения жесткости.

Связность бетонной смеси обуславливает однородность строения и свойств бетона. Очень важно сохранить однородность бетонной смеси при перевозке, укладке в форму и уплотнении. При уплотнении подвижных бетонных смесей происходит сближение составляющих ее зерен, при этом часть воды отжимается вверх. Уменьшение количества воды затворения при применении пластифицирующих добавок и повышение водоудерживающей способности бетонной смеси путем правильного подбора зернового состава заполнителей являются главными мерами борьбы с расслоением подвижных бетонных смесей.

Удобоукладываемость бетонной смеси

Количество воды затворения является основным фактором, определяющим удобоукладываемость бетонной смеси. Вода затворения (В, кг/м3) распределяется между цементным тестом (Вц) и заполнителем (Взап): В= Вц + Взап. Количество воды в цементном тесте определяют его реологические свойства: предельное напряжение сдвига и вязкость, а следовательно, и технические свойства бетонной смеси - подвижность и жесткость.

Водопотребность заполнителя Взап является его важной технологической характеристикой; она возрастает с увеличением суммарной поверхности зерен заполнителя и поэтому велика у мелких песков.

Для обеспечения требуемой прочности бетона величина водоцементного отношения должна сохраняться постоянной, поэтому возрастание водопотребности вызывает перерасход цемента. При мелких песках он достигает 15-25%, поэтому мелкие пески следует применять после обогащения крупным природным или дробленым песком и с пластифицирующими добавками, снижающими водопотребность.

Деформативные свойства бетона

Под нагрузкой бетон ведет себя иначе, чем сталь и другие упругиe материалы. Конгломератная структура бетона определяет его поведение при возрастающей нагрузке осевого сжатия.

Область условно упругой работы бетона - от начала нагружения до напряжения сжатия, при котором по поверхности сцепления цементного камня с заполнителем образуются микротрещины.

Опыты подтвердили, что при небольших напряжениях и кратковременном нагружения для бетона характерна упругая деформация, подобная деформации пружины.

Модуль упругости бетона возрастает при увеличении прочности и зависит от пористости: увеличение пористости бетона сопровождается снижением модуля упругости.

При одинаковой марке по прочности модуль упругости легкого бетона на пористом заполнителе меньше в 1,7-2,5 раза тяжелого. Еще ниже модуль упругости ячеистого бетона. Таким образом, упругими свойствами бетона можно управлять, регулируя его структуру. Модуль упругости бетона при сжатии и растяжении принимают равными между собой:

Есж = Ер = Еб.

Ползучестью называют явление увеличения деформаций бетона во времени при действии постоянной статической нагрузки.

Ползучесть зависит от вида цемента и заполнителей, состава бетона, его возраста, условий твердения и влажности. Меньшая ползучесть наблюдается при применении высокомарочных цементов и плотного заполнителя - щебня из изверженных горных пород. Пористый заполнитель усиливает ползучесть, поэтому легкие бетоны имеют большую ползучесть по сравнению с тяжелыми.

Преждевременное высыхание бетона ухудшает структуру и увеличивает его ползучесть. Однако насыщение водой затвердевшего бетона может вызвать рост ползучести.

Ползучесть и связанная с ней релаксация напряжений может играть отрицательную роль. Например, ползучесть бетона приводит к потере натяжения; в предварительно напряженных железобетонных конструкциях.

Усадка и набухание бетона

При твердении на воздухе происходит усадка бетона, т.е. бетон сжимается и линейные размеры бетонных элементов сокращаются. Усадка слагается из влажностной, карбонизационной и контракционной составляющих. Вследствие усадки бетона в железобетонных и бетонных конструкциях возникают усадочные напряжения, поэтому сооружения большой протяженности разрезают усадочными швами во избежание появления трещин. Ведь при усадке бетона 0,3 мм/м в сооружении длиной 30 м общая усадка составляет около 10 мм. Массивный бетон высыхает снаружи, а внутри он еще долго остается влажным. Неравномерная усадка вызывает растягивающие напряжения в наружных слоях конструкции и появление внутренних трещин на контакте с заполнителем и в самом цементном камне.

Для снижения усадочных напряжений и сохранения монолитности конструкций стремятся уменьшить усадку бетона. Наибольшую усадку имеет цементный камень. Введение заполнителя уменьшает количество вяжущего в единице объема материала, при этом образуется своеобразный каркас из зерен заполнителя, препятствующий усадке. Поэтому усадка цементного раствора и бетона меньше, чем цементного камня.

Бетон наружных частей гидротехнических сооружений, цементно-бетонных дорог периодически увлажняется и высыхает. Колебания влажности бетона вызывают попеременные деформации усадки и набухания, которые могут вызвать появление микротрещин и разрушение бетона.

Морозостойкость бетона

Морозостойкость бетона определяют путём попеременного замораживания в холодильной камере при температуре от 15 до 20°С и оттаивания в воде при температуре 15-20°С бетонных образцов кубов с размерами ребра 10, 15 или 20 см (в зависимости от наибольшей крупности заполнителя). Образцы испытывают после 28 суток выдержки в камере нормального твердения или через 7 суток после тепловой обработки. Контрольные образцы, предназначенные для испытания на сжатие в эквивалентном возрасте, хранят в камере нормального твердения. Морозостойкость бетона зависит от качества примененных материалов и капиллярной, пористости бетона. Объем капиллярных пор оказывает решающее влияние на водопроницаемость и морозостойкость бетона. Морозостойкость бетона значительно возрастает, когда капиллярная пористость менее 7%.

Водонепроницаемость бетона

С уменьшением объема капиллярных макропор снижается водонепроницаемость и одновременно повышается морозостойкость бетона. Для уменьшения водонепроницаемости в бетон при его изготовлении вводят уплотняющие (алюминат натрия) и гидрофобизующие добавки. Нефтепродукты (бензин, керосин и др.) имеют меньшее, чем у воды, поверхностное натяжение, поэтому они легче проникают через обычный бетон. Для снижения фильтрации нефтепродуктов в бетонную смесь можно вводить специальные добавки (хлорное железо и др.). Проницаемость бетона по отношению к воде и нефтепродуктам резко уменьшается, если вместо обычного портландцемента применяют расширяющийся.

Теплофизические свойства бетона

Теплопроводность - наиболее важная теплофизическая характеристика бетона, в особенности применяемого в ограждающих конструкциях зданий.

Теплопроводность тяжелого бетона в воздушно-сухом состоянии 1,2 Вт/(м.°С), т.е. она в 2-4 раза больше, чем у легких бетонов (на пористых заполнителях и ячеистых). Высокая теплопроводность является недостатком тяжелого бетона. Панели наружных стен из тяжелого бетона изготавливают с внутренним слоем утеплителя.

Теплоемкость тяжелого бетона изменяется в узких пределах -0,75-0,92 Вт/(м. С°).

Линейный коэффициент температурного расширения бетона составляет около 0,00001 °С, следовательно, при увеличении температуры на 50 °С расширение достигает примерно 0,5 мм/м. Во избежание растрескивания сооружений большой, протяженности разрезают температурно-усадочными швами.

Крупный заполнитель и раствор, составляющие бетон, имеют различный коэффициент температурного расширения и будут по разному деформироваться при изменении температуры. Большие колебания температуры (более 80°С) смогут вызвать внутреннее растрескивание бетона вследствие различного теплового расширения крупного заполнителя и раствора. Характерные трещины распространяются по поверхности заполнителя, некоторые из них образуются в растворе, а иногда и в слабых зернах заполнителя. Внутреннее растрескивание можно предотвратить, если позаботиться о подборе составляющих бетона с близкими коэффициентами температурного расширения

 

vogean.com

Свойства бетона | Бетон и цемент

Свойства бетона и их описаниеСвойства бетона

Ранее я уже писал статью об основных свойствах бетона, но там я перечислил лишь самые основные, и уделил особое внимание, лишь некоторым из них.

В данной статье я постараюсь вкратце рассказать обо всех свойствах бетона, так как если рассказывать о них в развёрнутом виде, то на каждое свойство, можно будет написать отдельную статью.

Свойства бетона могут быть как общими так и классифицироваться по типам, поэтому рассмотрим сначала список этих свойств:

  • реологические свойства;
  • технические свойства:

подвижность,

жесткость,

связность,

удобоукладываемость;

  • деформативные свойства;

усадка;

  • теплофизические свойства:

теплопроводность,

теплоемкость,

температурное расширение.

Теперь давайте рассмотрим каждое из этих свойств по порядку.

Реологические свойства.

Одно из самых важных и главных реологических свойств бетонной смеси, является тиксотропия. Тиксотропия — это способность бетонной смеси разжижаться при механических воздействиях и быстро загустевать при их отсутствии. Поэтому при транспортировке бетонную смесь часто перемешивают в кузове бетономешалки.

Бетонная смесь обладает свойствами жидкости и твёрдого тела и поэтому её называют упруго-пластично-вязким телом. При механическом воздействии с возрастающем усилием, бетонная смесь преодолевает упругие деформации, после того, как прочность преодолена, смесь начинает течь как вязкая жидкость.

Технические свойства.

При изготовлении бетонной смеси и непосредственном бетонировании, самым важным свойством будет являться удобоукладываемость, которая в свою очередь характеризуется тремя показателями: подвижность, жесткость и связность.

Подвижность.

Подвижность бетона. Метод измеренияПодвижность бетона

Подвижность бетонной смеси измеряют усадкой конуса, который изготавливается из тестируемой смеси, а сама усадка измеряется в сантиметрах. Если усадка равна нулю, то бетонную смесь характеризуют жёсткостью.

Жесткость.

Для определения жёсткости бетона, используют специальный прибор, в который так же устанавливается конус из тестируемой бетонной смеси и путём вибрирования, бетонную смесь выравнивают и уплотняют, на всё это уходит некоторое время, которое измеряется и в секундах и используется для определения жёсткости.

Связность.

Данное свойство позволяет бетонной смеси не расслаиваться при укладке и сохранять свою однородность при перевозке и уплотнении. При укладке бетонной смеси, часть воды вытесняется наружу, что способствует расслоению и чтобы уменьшить данное вытеснение применяют пластифицирующие добавки и тщательно подбирают зерновой состав заполнителей.

Удобоукладываемость.

Удобоукладываемость бетона на прямую зависит от количества воды внутри смеси и не вытесненной наружу при укладке. Эта внутренняя вода, называется «вода затворения». Для того чтобы этой воды было достаточно, и она не вытеснялась наружу, тщательно подбирают цемент и зёрна заполнителя. При этом, соотношение воды и цемента должно сохраняться постоянным, т. к. при увеличении потребности воды, увеличивается и расход цемента.

Деформативные свойства.

Бетон проявляет свои деформативные свойства только под нагрузкой. Величина деформации бетона под нагрузкой характеризуется его упругостью и зависит от пористости, чем меньше пористость, тем больше упругость.

Диапазон упругой работы бетона начинается от нагружения и заканчивается моментом, когда на поверхности камня появляются микротрещины.

Усадка.

Усадка бетона. Методы профилактики разрушенияУсадка бетона

При твердении бетона происходит его усадка и как следствие сокращение линейных размеров. Величина усадки может достигать 0,3 мм/м и при длине бетонного сооружения в 30 м общая усадка будет составлять 1 см, что создаёт не малое усадочное напряжение в бетоне. И для того чтобы снизить это напряжение, по всей длине сооружения проводят усадочные швы.

Из компонентов бетона, самую большую усадку имеет цемент, для того чтобы уменьшить количество цемента в бетонной смеси применяют специальные заполнители.

Теплофизические свойства.

Теплопроводность.

Это самое важно теплофизическое свойство бетона. Теплопроводность тяжёлых бетонов, примерно в 2-3 раза больше, чем у легких, поэтому они менее подходящие для облицовки зданий и поэтому наружные плиты из такого бетона устанавливают с внутренним утеплителем.

Теплоемкость.

Теплоёмкость характеризуется способностью вещества аккумулировать тепловую энергию, и чем меньше теплоёмкость, тем холоднее будет вещество в окружающей среде.

Для сравнения, теплоёмкость бетона равна 0,88 кДж/(кг·K), а теплоёмкость древесины равна 1,7 кДж/(кг·K), поэтому древесина может аккумулировать больше тепла, и в одной и той же окружающей среде древесина будет теплее бетона.

Температурное расширение.

Данное свойство характеризуется расширением бетонной конструкции при её нагреве. Температурное расширение бетона, равно 0,00001 °С. Это значит, что при увеличении температуры бетона на 40 °С, его расширение составит 0,4 мм/м. Для избежания появления микротрещин, при укладке бетонной смеси её разрезают на температурно-усадочные швы.

beton-cement-ru.ru

Свойства Бетона

Свойства бетона.

Свойства бетона,прочность, теплопроводность, плотность, пористость, огнестойкость, подвижность,жесткость, удобоукладываемостьОдним из важнейших  свойств бетона является его прочность.Бетон лучше всего сопротивляется сжатию, поэтому за критерий его прочности , строители приняли предел прочности бетона при сжатии.Чтобы определить прочность бетона, производится забор проб для изготовления Эталонных кубиков с ребром 100 или 200 мм. 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. Бетон должен приобрести проектную прочность к определенному сроку и обладать другими качествами, соответствующими назначению изготовляемой конструкции (водостойкостью, морозостойкостью, плотностью и т. д.). Кроме того, требуется определенная степень подвижности бетонной смеси, которая соответствовала бы принятым способам укладки ее. Для получения изделий высокого качества необходимо, чтобы бетонная смесь имела консистенцию соответствующую методам ее укладки и уплотнения. Консистенцию бетонной смеси оценивают показателями ее подвижности или жесткости.

Прочность бетона зависит от прочности  заполнителя (щебня, гравия) и от качества растворенного в воде цемента. Бетон будет тем прочнее, чем прочнее каменные заполнители и чем лучше они будут скреплены цементным клеем.

Другим важным свойством бетона является плотность – отношение массы материала к его объему. Плотность сильно влияет на качество бетона, в том числе и на его прочность: чем выше плотность бетона, тем он прочнее. Поры в бетоне, как правило, появляются при его изготовлении: в результате испарения излишней воды, не вступившей в химическую реакцию с цементом при его твердении и при недостатке цемента в смеси.

С плотностью связано и обратное свойство бетона – пористость – отношение объема пор к общему объему материала. Пористость как бы дополняет плотность бетона до 100%. Как бы ни был плотен бетон, в нем всегда есть поры!

Теплопроводность характеризует способность бетона передавать через свою толщину тепловой поток, возникающий из-за разности температур на поверхностях бетона. Теплопроводность бетона почти в 50 раз меньше, чем у стали, но зато выше, чем у строительного кирпича.Сравнительно невысокая теплопроводность обеспечивает бетону высокую огнестойкость – способность материала выдерживать действие высоких температур. Бетон может выдержать в течение длительного времени температуру выше 1000° С. При этом он не разрушается и не трескается.

Все знают, что если в поры камней проникает вода, то, замерзая, она расширяется и тем самым разрушает даже самые крепкие горные породы. Бетон же при насыщении водой может выдерживать многократное замораживание и оттаивание. При этом он не разрушается и почти не снижает своей прочности. Это свойство называется морозостойкостью.

Технические свойства бетонной смеси.

При изготовлении железобетонных изделий и бетонировании монолитных конструкций самым важным свойством бетонной смеси является удобоукладываемость , т.е. способность заполнять форму при данном способе уплотнения, сохраняя свою однородность. Для оценки удобоукладываемости используют три показателя: подвижность бетонной смеси (П), являющуюся характеристикой структурной прочности смеси;  жесткость (Ж), являющуюся показателем динамической вязкости бетонной смеси;  связность, характеризуемую водоотделением бетонной смеси после ее отстаивания.

Подвижность бетонной смеси характеризуется измеряемой осадкой (см) конуса (ОК), отформованного из бетонной смеси, подлежащей испытанию. Подвижность бетонной смеси вычисляют как среднее двух определений, выполненных из одной пробы смеси. Если осадка конуса равна нулю, то удобоукладываемость бетонной смеси характеризуется жесткостью.

Жесткость бетонной смеси характеризуется временем (с) вибрирования, необходимым для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса бетонной смеси в приборе для определения жесткости.

Связность бетонной смеси обуславливает однородность строения и свойств бетона. Очень важно сохранить однородность бетонной смеси при перевозке, укладке в форму и уплотнении. При уплотнении подвижных бетонных смесей происходит сближение составляющих ее зерен, при этом часть воды отжимается вверх. Уменьшение количества воды затворения при применении пластифицирующих добавок и повышение водоудерживающей способности бетонной смеси путем правильного подбора зернового состава заполнителей являются главными мерами борьбы с расслоением подвижных бетонных смесей.

По назначению бетоны подразделяются на: обычный – для изготовления колонн, балок, плит и т. п. конструкций; гидротехнический – для плотин, шлюзов, облицовки каналов; бетон для подземных сооружений – для изготовления труб колодцев, резервуаров; бетон для дорожных покрытий; специального назначения на специальных видах цемента – кислотоупорный, жаростойкий и т. п.

Свойства бетона,прочность, теплопроводность, плотность, пористость, огнестойкость, подвижность,жесткость, удобоукладываемость

< Предыдущая Следующая >
 

beton-cy47.ru

Свойства бетона и бетонной смеси

Свойства бетона и бетонной смеси

Важнейшими свойствами обыкновенного (тяжелого) бетона являются прочность и долговечность, которые зависят от качества материалов, от метода и качества укладки смеси в форму (или опалубку), от соотношения в бетоне вяжущего, воды, песка и щебня (гравия), от условий твердения.

К бетонной смеси предъявляют требования определенной степени подвижности и удобоукладываемости, что необходимо., ля плотной укладки смеси в опалубку или форму. Бетонная смесь не должна также расслаиваться на заполнители и цементное тесто до укладки и в ее процессе.

Свойства бетона

Прочность бетона. Бетон хорошо сопротивляется сжатию, поэтому для лучшего использования его механических свойств все бетонные и железобетонные конструкции проектируют из условия передачи на бетон только сжимающих нагрузок.

В отдельных случаях строителей интересует прочность бетона при растяжении, но она невелика и обычно в 10-15 раз меньше прочности при сжатии.

Величина предела прочности при сжатии положена в основу деления бетонов на марки.

Марка бетона устанавливается по пределу прочности при сжатии образцов-кубов с ребром 20 см, изготовленных из бетонной смеси и испытанных в возрасте 28 суток. До испытания образцы должны храниться во влажных условиях при температуре 15-20°; такие условия твердения бетона называются нормальными.

Усадка бетона может повлечь образование трещин в массивных и длинных конструкциях. Для уменьшения усадки следует избегать применения жирных бетонов (с большим расходом цемента), а использовать крупные заполнители хорошего зернового состава и соблюдать влажный режим твердения бетона.

Стойкость бетона. Долговечность бетонных конструкций зависит от способности бетона сопротивляться внешним воздействиям (воды, мороза, высоких температур). В зависимости от эксплуатационных условий стойкость бетона характеризуется морозостойкостью, коррозийной стойкостью и отношением к действию высоких температур.

Морозостойкость бетона особенно важна для конструкций, находящихся в условиях систематического увлажнения и замерзания. К ним относятся гидротехнические сооружения (плотины, шлюзы), дорожные покрытия, а также фундаменты, наружная поверхность стен и другие элементы зданий. Перед применением в таких конструкциях бетон должен испытываться на морозостойкость и выдерживать без видимых признаков разрушения заданное количество циклов замораживания и оттаивания, не теряя более 25% прочности.

По степени морозостойкости бетоны разделяются на марки Мрз от 10 до 200.

Степень морозостойкости бетона устанавливается проектом в зависимости от вида конструкции, класса сооружения и условий его эксплуатации. Для гражданских и жилых зданий морозостойкость бетона не требуется выше Мрз 50.

Жаростойкость бетона. При длительном воздействии высокой температуры бетон несколько теряет свою прочность, но не разрушается. Это позволяет отнести бетон к огнестойким материалам и применять его для железобетонных дымовых труб и некоторых печей. Специальные жаростойкие бетоны применяются также для футеровок тепловых аппаратов.

Коррозия бетона под действием различных вод и газов чаще всего происходит в результате разрушения цементного камня, поэтому все виды коррозии портландцемента, рассмотренные ранее, остаются справедливыми и для бетона. Кроме того, при выборе заполнителей следует учитывать не только их прочность, загрязненность, зерновой состав, но также и химический состав породы. Иначе в агрессивной среде может произойти разрушение заполнителей, а затем и бетонной конструкции.

Свойства бетонной смеси

Подвижность бетонной смеси. По степени подвижности различают бетонные смеси жесткие, подвижные и литые. Для оценки подвижности бетонной смеси имеется несколько способов. В практике широко применяется способ «осадки конуса», которым устанавливается степень растекаемости и связности бетонной смеси. Испытание производится с помощью металлической формы без дна в виде усеченного конуса высотой 30 см с диаметрами оснований — верхнего 10 и нижнего 20 см. Форма имеет две ручки и два упора.

Конус устанавливают на горизонтальный металлический лист или кусок линолеума, смачивают внутреннюю его поверхность и укладывают бетонную смесь в конус последовательно тремя слоями одинаковой высоты, штыкуют каждый слой 25 раз металлическим стержнем диаметром 16 мм и длиной 60 см с округленным концом. Наполнив конус, поверхность смеси приглаживают вровень с краями формы, после чего строго вертикально поднимают форму за ручки и ставят рядом с полученным образцом бетона. Освободившись от формы, смесь в той или иной мере оседает. Величина осадки в миллиметрах характеризует подвижность бетонной смеси: жесткая смесь не оседает, т.е. осадка ее равна О, подвижная дает осадку от 10 до 180 мм, а литая — более 180 мм. Литые смеси требуют большого расхода цемента для получения заданной прочности бетона и в настоящее время применяются редко.

Одновременно с осадкой устанавливается и степень связности бетонной смеси. Если связность не выходит из пределов нормы, смесь оседает правильно, не разваливаясь, и из нее не вытекает цементное молоко.

Рис. 1. Форма-конус для определения подвижности бетонной смеси: 1 — форма, 2 — ручки, 3 — упоры

Различают два состава бетона: номинальный, рассчитанный для сухих материалов, и полевой (рабочий), для которого учитывается естественная влажность материала.

Самым прочным и долговечным будет бетон наиболее плотный. Бетон высокой плотности может быть получен за счет большого расхода цемента или правильно выбранного соотношения между мелким и крупным заполнителем. Естественно, что второй способ более выгоден. Если соотношение между песком и щебнем (или гравием) выбрано правильно, то в таком бетоне зерна песка заполняют пустоты в щебне, а цементное тесто расходуется на обволакивание зерен заполнителя, обеспечивая этим необходимую подвижность бетонной смеси, и после затвердения — заданную прочность бетона.

Если песка в бетоне недостаточно для заполнения пустот в щебне, то для этого потребуется избыточное количество цементного тес, та. Иначе бетон будет пористым. Если количество песка больше оптимального (наиболее выгодного), то расход цемента тоже будет больше. На обволакивание поверхности мелких зерен песка нужно больше цементного теста, чем на обволакивание зерен крупного заполнителя.

Подбор-состава бетона заключается в следующем. Вначале рассчитывается ориентировочное количество материалов на 1 замес или на 1 мг бетонной смеси при условии получения абсолютно плотного бетона. Затем на этом количестве материалов приготовляется бетонная смесь, проверяется ее подвижность и готовятся образцы для определения прочности бетона.

Если подвижность бетонной смеси не соответствует заданной, то производят корректировку состава бетона способом, приведенным ниже.

Порядок подбора состава бетона следующий: — устанавливают характеристики исходных материалов (цемента, песка и гравия или щебня): их удельные и объемные веса, пустотность гравия (щебня), марку цемента; определяют водоцементное отношение;— устанавливают расход цемента и воды на 1 м3 бетонной смеси, а также расход заполнителей;— проверяют подвижность и удобоукладываемость бетонной смеси и при необходимости вносят поправки до получения требуемой подвижности;— находят окончательный номинальный состав бетонной смеси; пересчитывают номинальный состав бетонной смеси на полевой;— проверяют прочность бетона при испытании пробных образуют.

Рис. 2. График зависимости подвижности бетонной смеси от расхода воды: а — для бетона на заполнителе наибольшей крупности 10 мм, б — 20 мм, в — 40 мм, г. — 80 мм

Определение расхода заполнителей на 1 мг бетонной смеси. Если исходить из условия получения предельно плотной бетонной смеси, то сумма абсолютных объемов израсходованных цемента, воды, песка и гравия (щебня) на 1 м3 бетона должна быть равна 1000 л.

Абсолютный объем сухих материалов равен весу, деленному на их удельный вес, а абсолютный объем воды (В) соответствует ее весу.

Два первые числа этого уравнения (расход цемента и воды) известны. Остается определить расход песка и щебня, для этого предполагают, что цементно-песчаный раствор (цемент, вода и песок) должен заполнить пустоты в крупном заполнителе. Но если количество раствора будет строго соответствовать объему пустот в крупном заполнителе, то такая бетонная смесь окажется жесткой, неудобоукладываемой, потому что зерна щебня (гравия) будут соприкасаться между собой, и при этом возникнет большое трение. Чтобы получить удобоукладываемую бетонную смесь, следует несколько раздвинуть зерна крупного заполнителя, поместив между ними немного цементного раствора. Он будет выполнять роль смазки и уменьшит трение между зернами щебня (или гравия). Следовательно, количество раствора должно быть несколько большим, чем пустотность крупного заполнителя.

Величина, учитывающая раздвижку зерен щебня цементным раствором, называется коэффициентом раздвижки зерен и обозначается греческой буквой а (альфа). Этот коэффициент бывает тем больше, чем подвижнее нужно получить бетонную смесь. Для жестких бетонных смесей он равен 1,05-1,10 (т. е. раствора берут на 5-10% больше объема пустот в крупном заполнителе), а для подвижных смесей его принимают равным 1,20- 1,30 и более.

Проверка подвижности и удобоукладываемости бетонной смеси. После предварительного расчета состава делают пробный замес бетонной смеси (объемом 10 л), определяют осадку конуса и удобоукладызаемость, если бетонная смесь получилась менее подвижной, чем требуется, увеличивают количество цемента порциями по 10% от первоначально взятого и одновременно добавляют соответствующее водоце-ментному отношению количество воды. Если же смесь оказалась слишком подвижной, то добавляют песок и щебень тоже порциями (10% первоначального количества), проверяя при этом каждый раз осадку конуса и удобоукладываемость.

При подборе состава бетона рекомендуется одновременно производить три замеса, отличающихся расходом песка. В первом замесе расход песка равен расчетному, а в других на 10 и 20% больше. Из трех составов выбирают тот, в котором меньше расход цемента при заданной подвижности смеси.

Пересчет номинального состава бетонной смеси на полевой. Номинальный состав бетонной смеси пересчитывается на полевой на основании установленной естественной влажности песка и гравия (щебня).

Количество влажных заполнителей увеличивается настолько, чтобы содержание в них сухого материала равнялось расчетному, а количество вводимой в замес воды уменьшается на величину, равную содержанию воды в заполнителях.

Проверка прочности бетона. Из подобранного состава бетонной смеси готовят бетонные образцы кубической формы размером 20×20×20 см, уплотняя при этом смесь вибрированием или штыкованием. До момента испытания образцы должны выдерживаться в нормальных условиях.

В результате произведенных расчетов получен следующий ориентировочный номинальный состав бетона: цемента — 235 кг\ воды — 190 л; песка — 614 кг; щебня — 1370 кг. Водоцементное отношение 0,81.

Принимая этот состав бетона за исходный, готовим 10 л бетонной смеси. Количество материалов на этот замес берем в 100 раз меньше рассчитанного: цемента 2,35 кг, воды 1,9 л, песка 6,14 кг, щебня 13,7 кг.

Второй состав бетона дал требуемую осадку конуса 50 мм, а показатель удобоукладываемости ее составил 15 сек. Тогда номинальный состав бетона будет следующий: цемент — 259 кг\ вода — 209 л; песок — 614 кг; щебень — 1370 кг.

Из бетона второго состава приготовляем шесть образцов размером 20X20X20 см и испытываем три образца через 7 дней и оставшиеся 3 — через 28.

Если средний предел прочности при сжатии образцов в возрасте 28 дней окажется либо равным, либо превышающим не более чем на 15% заданную марку бетона (200), то этот состав бетона считается удовлетворяющим заданию. Если же средний предел прочности образцов будет меньше или превысит более чем на 15% заданную марку бетона, — следует соответственно увеличить или уменьшить на 10% расход цемента. Затем снова приготовить и проверить подвижность, удобоукладываемость и прочность бетона с новым расходом цемента.

Приведенный выше состав бетона дает объем бетонной смеси несколько больший, чем 1000 л. В данном случае, разделив расходы сухих материалов на их удельные веса и сложив полученные таким образом абсолютные объемы цемента, воды, песка и щебня, получим абсолютный объем бетонной смеси, который составит 1100 л. Превышение в 100 л объясняется тем, что был увеличен на 20% объем цементного раствора для раздвижки зерен крупного заполнителя (коэффициент раздвижки зерен был принят равным 1,20) и на 10% -абсолютный объем цемента и воды для получения бетонной смеси заданной подвижности.

В данном случае, чтобы расход материалов точно соответствовал 1000 л бетонной смеси, следует расчетное количество всех материалов уменьшить на 10%, так как 100 л составляет 10% от 1000 л.

Тогда окончательный номинальный состав бетона будет равен:цемент — 233 кг;вода — 188 л;песок — 553 кг;щебень — 1233 кг.

Обозначается этот состав бетона таким образом: при расходе на 1 м3 бетона 233 кг цемента и при водоцементном отношении — 0,81 отношение сухих материалов будет 1: 2,37: 5,30 (по весу).

При выражении состава бетона по объему требуется вес материалов перевести в насыпной объем.

По техническим соображениям для бетона в зависимости от условий службы конструкций установлены допустимые наименьшие расходы цемента. Если при подборе состава бетона расход цемента меньше, указанного ниже, его следует соответственно увеличить.

Так, для надземных конструкций, не подвергающихся замерзанию в насыщенном водой состоянии, минимальный расход цемента установлен для неармированных конструкций 200 кг, а для армированных 225 кг на 1 м3 бетона. В конструкциях, подверженных замерзанию в насыщенном водой состоянии, расход цемента на 1 м3 бетона соответственно увеличивается на 25 кг. Для неармированных конструкций расход цемента составит 225 кг/м3, а для армированных — 250 кг/м3. Если же эти конструкции дополнительно испытывают напор воды, минимальный расход цемента установлен еще выше: для неармированных — 250 кг/м3, для армированных — 275 кг/м3.

Читать далее:Битуминозные кровельные и гидроизоляционные материалыАсфальтовые и дегтевые растворы и бетоныДегти и пекиПриродные битумыБитуминозные материалыНеорганические теплоизоляционные материалыОрганические теплоизоляционные материалыАсбестоцементные изделияМатериалы и изделия на основе магнезиальных вяжущих веществИзделия на основе гипса

stroy-server.ru


Смотрите также