Общие сведения о бетонах и их свойствах

Понятие о бетоне. Виды бетонов.Бетон получают в результате затвердения правильно подобранной смеси: вяжущего вещества, воды, мелких и крупных заполни­телей и в необходимых случаях специальных добавок.

Смесь цемента и воды называют цементным тестом, а смесь его с песком и щебнем (или гравием) - бетонной смесью. Цементное тесто служит клеем, который, за­твердевая, скрепляет между собой зерна песка и щеб­ня (или гравия); в результате этого уложенная в фор­му бетонная смесь постепенно превращается в искусст­венный каменный материал — бетон.

Цемент в бетоне является связующим, или, как обыч­но говорят, вяжущим веществом.

Песок и щебень (гравий) в процессах образования бетона не участвуют, поэтому их называют заполнителя­ми или инертными материалами. Различают мелкие и крупные заполнители. К мелким относят песок и другие заполнители (например, шлак, керамзит) с зернами крупностью до 5 мм; к крупным заполнителям — щебень (каменный, керамзитовый, шлаковый и др.) и гравий с зернами крупностью 5...70 мм. Иногда в бетон укла­дывают более крупные куски камня — «изюм». Если смесь содержит кроме цемента и воды только мелкие за­полнители, то ее называют цементным раствором.

По виду вяжущеговыделяют:

цементные (наиболее распространенные), силикатные (известково-кремнеземистые), гипсовые, смешанные (цементно-известковые, известково-шлаковые и т.п.), специальные - применяемые при наличии особых требований (жаростойкости, химической стойкости и др.).

По виду заполнителяразличают бетоны на: плотных, пористых, специальных заполнителях, удовлетворяющих специальным требованиям (защиты от излучений, жаростойкости, химической стойкости и т.п.).

В правильно подобранной бетонной смеси расход цемента составляет 8-15%, а заполнителей - 80-85% (по массе). Поэтому в виде заполнителей применяют местные каменные материалы: песок, гравий, щебень, а также побочные продукты промышленности (например, дробленные и гранулированные металлургические шлаки), характеризующиеся сравнительно невысоким уровнем издержек производства.

Плотность бетона зависит от плотности цемента и вида заполнителей. С изменением плотности бетона изменяются его показатели - прочность, морозостойкость, теплопроводность и др.

По плотности бетоны разделяются на особо тяжелые, тяжелые, легкие и особо легкие.

Особо тяжелые бетоны имеют плотность более 2500 кг/м³. В качестве заполнителей используются железная стружка, дробленый чугун, барит и другие тяжелые каменные материалы.

Тяжелые (обычные) бетоны имеют плотность 1800-2500 кг/м³. Заполнители - песок, щебень, гравий и др.

Легкие бетоны с плотностью 500-1800 кг/м³. Заполнители - шлак, керамзит, аглопорит, перлит, пемза, туф и др.

Особо легкие бетоны с плотностью менее 500 кг/м³. Их разно­видностью являются теплоизоляционные бетоны: пенобетоны, газо­бетоны, пеносиликаты, газосиликаты и др.

Плотность бетона изменяется от 300 до 3600 кг/м³. Это позволяет изготавливать бетонные и железобетонные изделия и конструкции с различной плотностью.

Бетоны применяются в различных областях строительства. В условиях агрессивных сред, высоких температур, для защиты от радиоак­тивных и других проникающих излучений, в дорожном строительстве в зависимости от назначения используют специальные бетоны.

В практике невозможно получить абсолютно плотный бетон - часть воды испаряется, образуя поры. Прочность, водо- и газонепрони­цаемость, теплопроводность и другие свойства бетона зависят от его пористости.

Основным недостатком бетона является его сравнительно низкая прочность на изгиб и растяжение - в 10-15 раз ниже по сравнению с прочностью на сжатие. Этот недостаток устраняют армированием бетона: арматура воспринимает изгибающие и растягивающие нагрузки.

Бетон и стальная арматура имеют близкие коэффициенты теплового расширения, поэтому железобетонные конструкции воспринима­ют все виды нагрузок. С этой точки зрения их можно назвать компози­ционными материалами.

Для улучшения свойств бетона - увеличения пластичности смеси, ускорения процесса твердения и т.д. используют специальные добавки.