Бетон: види, склад, заповнювачі, властивості, випробування - Частина 1

Бетон - один з найважливіших будівельних матеріалів. Він виходить (формуванням з наступним схоплюванням) з суміші в’яжучого речовини (цементу) з водою, дрібним заповнювачем (піском) і крупним заповнювачем (зазвичай гравієм, щебенем або іншим крупно розмеленим матеріалом). Оскільки бетонна суміш до твердіння має тістоподібний характер, бетон придатний для виготовлення конструкцій різного типу, але форма (опалубка) не повинна видалятися до повного схоплювання суміші. У тих випадках, коли можливі що розтягують або згинальні напруги, бетон армують сталлю.

Види бетону

Існують наступні види бетону: неармований бетон, залізобетон, бетон з волокнистим заповнювачем (фібробетон) і попередньо напружений бетон. Він може бути виготовлений з одним з п’яти типів цементу: тип I - цемент загального призначення (звичайний портландцемент); тип II - модифікований портландцемент, помірно сульфатостійкий для споруд у грунті; тип III - швидкотверднучий; тип IV - з низькою екзотермієй; тип V - сульфатостійкий для несприятливих грунтових умов.

Заповнювачі: щебінь, гравій та інші

Зазвичай при будівництві віддають перевагу природні наповнювачі, такі, як щебінь, гравій, рваний камінь, але використовуються і штучні наповнювачі, наприклад шлак доменних печей. Природні заповнювачі бетону повинні бути довговічними, твердими і без зайвої кількості глини, суглинку, мулу, слюди, сланцю, риса (кременистого сланцю), лугів і органічних речовин. Заповнювач повинен ретельно вибиратися. Крупний пісок краще дрібного, а пісок з різними зернами від великих до помірковано дрібних більш кращий, ніж однорідно великий чи однорідно дрібний. Заповнювачі поділяють за крупністю зерен. Максимально допустимий розмір зерна залежить від роду робіт. У тонких стінах, а також поблизу арматурних стержнів розмір зерна повинен бути невеликим, але в масивному бетоні допустимі зерна розміром до 15-20 см.

Вода

Вода для бетонної суміші повинна бути чистою і несоленой. Морська вода викликає корозію сталі й тому не повинна застосовуватися для виготовлення залізобетону. Вода служить мастилом між зернами заповнювача, роблячи суміш пластичної й удобоукладиваемой, а також реагує з портландцементом.

Склад бетонної суміші

Міцність і інші бажані властивості бетону визначаються кількістю води в бетонній суміші. Найчастіше на мішок цементу масою 43 кг додається 15-23 л води в залежності від вологості використовуваного піску і від необхідної міцності та стійкості бетону, причому меншу кількість води дає більш міцний бетон.

Вогнестійкість

Бетон - це матеріал з високою вогнестійкістю і низьку теплопровідність. Він особливо підходить для захисту сталевих конструкцій, оскільки його коефіцієнт теплового розширення (близько 0,00001 на 1 ° C для звичайних сумішей) майже такий же, як і у сталі.

Випробування бетону

Випробування на стиск проводяться із циліндричними зразками діаметром 15 см і висотою 30 см. Рівномірно навантажується циліндр при руйнуванні зазвичай утворює подвійний конус із загальною вершиною в середній точці циліндра. Міцність на стиск має важливе значення при проектуванні масивних споруд. При проектуванні дорожніх і захисних покриттів важлива міцність на вигин, яка визначається шляхом навантаження модельних балок.

Торкрет-бетон

За допомогою т. зв. цемент-гармати розчин і бетонна суміш розбризкуються під тиском стисненого повітря на поверхню конструкцій і споруд у вигляді торкрет-бетону. Цемент-пушка безперервно завантажується сухою сумішшю піску та цементу; дальність подачі розчину по горизонталі досягає 70 м. Торкрет-бетон відрізняється високою щільністю і водонепроникністю, він застосовується при зведенні відповідальних тонкостінних залізобетонних конструкцій, ремонті і підсиленні конструкцій, пристрої покриттів і водонепроникних оброблень (наприклад , тунелів).

Декоративний бетон

Для декоративної обробки в бетон вводять фарбувальний заповнювач - мелений мармур або мелене скло.

Терраццо - це декоративний бетон з кольорових цементів та дробленого мармуру, формуемости на місці в стінах і особливо в підлозі. З декоративного бетону можна виготовляти облицювальні деталі будь-якої форми і будь-яких розмірів, ніж вони вигідно відрізняються від виробів з кераміки та природного каменю.

Бетон з повітровтягувальними добавками. Залучення повітря підвищує довговічність бетону, зокрема його стійкість до замерзання-відтаванню і крошенію. Це особливо важливо для дорожніх покриттів і панельних конструкцій, які зазнають впливу несприятливих погодних умов. Промисловість випускає багато різних повітровтягувальних добавок, а також повітровтягувальних цемент.

Важкий бетон. Важкий бетон застосовується в якості біологічного захисту від гамма-випромінювання ядерних реакторів. З такого бетону виконуються, наприклад, стіни, що оточують активну зону реактора. Для важкого бетону використовуються заповнювачі з високою відносною щільністю (аж до сталевих відходів штампування з магнетитом) і цемент, не втягує повітря, причому обов’язково виробляється віброущільнення бетонної суміші після укладання.

Спеціальні бетони. Оскільки міцність на розтяг звичайного бетону значно менше, ніж на стиск, розроблений фібробетон - бетон з волокнистим заповнювачем. При його виготовленні в бетонозмішувач вводиться сталеве, вуглецеве, скляне, азбестове, поліпропіленове або бамбукове волокно. Волокно підвищує міцність бетону на розтяг і на вигин, а також ударну міцність. До спеціальних бетонів ставляться також бетони, просочуємо полімером після видалення вологи (з подальшим затвердінням), одержувані додаванням мономера або полімеру в бетонозмішувач, та бетони з повною заміною цементу полімером. Вони застосовуються для ямкового ремонту і нанесення покриттів.

Попередньо напружений залізобетон. У попередньо напруженому залізобетоні розтягують напруги від навантаження усуваються шляхом попереднього створення напруг стиснення. При виготовленні залізобетону прокладається арматура зі сталі з високою міцністю на розтяг, потім сталь натягується механічним пристроєм і заливається бетонною сумішшю. Після схоплювання сила попереднього натягу звільненій сталевого дроту або троса передається навколишньому бетону, так що він виявляється стислим. Попереднє напруження залізобетону може проводитися не тільки до, а й після схоплювання бетонної суміші.