Понятие о строении бетона. Причины его пористости, виды пористости. Влияние пористости на свойства бетона.

Бетон это капиллярно-пористый материал. Поры являются его составляющим, наличие обусловлено тем, что часть воды затвореия вступает неполностью в хим взаимодействие с цементом. Химически не связная вода в начальный период твердения образует систему взаимосвязующих капилляров, которые при последующем твердении разобщаются и образуют пористое пространство.

Дополнительная пористость в результате воздухововлечения и на границах раздела цемента и камня заполнителя.

Физико механические свойства зависят от общей пористости П0, интегральной пористости Пи и диферинциальной пористости.

П0=[(В-0,23*альфа*Ц)+(1-сигма)*1000]/1000 В и Ц – расход воды и цемента в кг на см в кубе, альфа – степень гидротации, сигма – степень уплотнения бет смеси при укладке.

Пористость выше если повышается расход воды на 1 м в кубе бетона. Тоесть чем выше Водопотребность и чем меньше степень уплотнения бет смеси.

Пи зависит и уменьшается во времени с увеличением степени гидротации цемента, и чем больше расход цемента на 1 м в кубе бетона.

Пи=П0-Пз отношение объема пор к объему бетона. Пз – условно замкнутая пористость.

В начальный период формирования структуры бетона П0=Пи, позже Пи=м2-м1/v*pв, где м2и м1 масса бетона в начальный период и в конце периода твердения, v объъем воды, pв- плотность воды.

Прочность бетона. Зависимость прочности бетона от активности, водоцементного отношения, свойства заполнителей. Марки бетона и классы по прочности. Соотношение прочности бетона при сжатии, растяжении, изгибе. Призменная прочность. Однородность бетона по прочности.

Основными показателями качества тяжелого бетона являются прочность на сжатие и растяжение, морозостойкость и водонепроницаемость.

Марка бетона – М(кгс/см2) - предел прочности на сжатие стандартных образцов 15*15 выдаржанных в н.у. твердения.

Ну – 28 суток, температура плюс минус 20 градусов, влажность 80%

Класс бетона – В (МПа)- среднестатистические значение прочности бетона с учетом коэфицента вариации.(гарантированной обеспеченностью 0.95)

Коэффициент вариации прочности бетона (%) v = S/R,где S - среднее квадратичное отклонение частных результатов испытания от средней прочности R.

Неудовлетворительная однородность бетона характеризуется значениями v₀ > 16%. На предприятиях с хорошо налаженной технологией значение v₀ не превышает 7-10%.

Бетон должен быть однородным - это важнейшее техническое и экономическое требование. Для оценки однородности бетона данной марки используют результаты контрольных испытаний бетонных образцов за определенный период времени. Прочность бетонных образцов будет колебаться, отклоняясь от среднего значения в большую и меньшую стороны. На прочности сказываются колебания в качестве цемента и заполнителей, точность дозирования составляющих, тщательность приготовления бетонной смеси и другие факторы. Чем ближе частные результаты испытания образцов к среднему значению, тем выше однородность бетона.

Для бетонов конструкций, подвергающихся в процессе эксплуатации попеременному замораживанию и оттаиванию, назначают следующие марки по морозостойкости: F. Марка характеризуется числом циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое выдерживают образцы в условиях стандартного испытания.

Для бетонов конструкций, к которым предъявляются требования повышенной плотности, коррозионной стойкости, ограничения проницаемости устанавливают марки по водонепроницаемости: W. Марка характеризуется односторонним гидростатическим давлением (кгс/см²), при котором образцы не пропускают воду в условиях стандартного испытания.

марка по плотности D; назначается для конструкций, к которым кроме требований прочности предъявляются требования теплоизоляции, и контролируется на производстве.

На растяжение бетон работает намного хуже, чем на сжатие: прочность бетона при растяжении составляет 1/10-1/17>предела прочности при сжатии.

 Для повышения несущей способности, в особенности при изгибе и растяжении, бетон сочетают со стальной арматурой, изготовляя железобетонные конструкции.

Активность цемента. Замена цемента, имеющего активность 400 кгс/см2, цементом с активностью 500 кгс/см2 позволяет получить бетон с высокой степенью водонепроницаемости даже при увеличении на 15...20 % значения В/Ц и снижении на 7... 10 % расхода цемента.

Водоцементное отношение. С увеличением значения В/Ц качество цементного теста снижается, в твердеющем бетоне создается развитая система пор и капиллярных каналов.

Коэффициент раздвижки зерен крупного заполнителя. Значения коэффициента а раздвижки зерен для водонепроницаемого бетона значительно выше соответствующих значений а, определенных из условия получения бетонов наибольшей прочности. Это означает, что оптимальный по условию наибольшей водонепроницаемости состав бетона должен содержать меньше крупного заполнителя и больше растворной части, чем обычный бетон. Например, для обычных пластичных бетонов а = 1,3... 1,4, для водонепроницаемых а = 1,6...2,0

Призменная прочность бетона при сжатии. Железобетонные конструкции по форме отличаются от кубов, поэтому кубиковая прочность бетона не может быть непосредственно использована в расчетах прочности элементов конструкции. Основной характеристикой прочности бетона сжатых элементов является призменная прочность Rb — временное сопротивление осевому сжатию бетонных призм. Опыты на бетонных призмах с размером стороны основания а и высотой h показали, что призменная прочность бетона меньше кубиковой и что она уменьшается с увеличением отношения h/a.

Прочность бетона со временем увеличивается, примерно по логарифмическому закону:

 ,где R_n - прочность бетона в возрасте n сут (не менее трех on R_2S - марка бетона; n - число дней твердения бетона.

Особенности состава и свойств отдельных разновидностей тяжелого бетона (гидротехнический, химический стойкий, жаростойкий, декоратичный, лученепроницаемый) Улучшение свойств бетона добавками полимеров.

Высокопрочный бетон М600-М1000 получают на основе высотою портландцемента, промытого песка и щебня не ниже М1200-М1400

гидротехнический бетон разновидность тяжелого бетона. (подводный, надводный, в зоне переменного уровня воды. всего 8 марок, определяют через 180 суток после твердения. М75-М300, при растяжении от 11 до 35. Применяется для приготовления – пластифицирующий цемент

 гидрафовный цемент, Сульфатостойкий цемент для бетона в зоне переменного уровня воды. Этот бетон должен обладать высокой плотностью и морозостойкостью.)

 шлакопортландцемент, пуцелановый цемент для подводного. Главное требование к этому бетону - минимальная величина тепловыделения при твердении, так как неравномерный разогрев массива может образование температурных трещин.

Заполнители- песок, гравий, щебень.

Предел прочности при сжатии должен быть не менее 300% требуемой марки бетона

Водопоглощение бетона зоны переменного уровня не должно превышать 5% (от массы высушенных образцов), для других зон - не более 7%.

Кислотоупорный – химически стойкий бетон, готовится на кислотоупорном цементе и заполнителя, затворяют бетонную смесь растворимым стеклом. Мелкий заполнитель (кварцевый щебень, кварцит, пылеватый кварцит.

Состав- жидкое стекло, каменная пыль, песок, щебень.

Жаростойкий бетон (может быть на портланд цементе, на глиноземистом цементе и на жидком стекле)

Высокоогнеупорные (выше 1700 градусов) – портландцемент с фосфорным ангидритом, тонкомолотой добавкой, щебень из хромита М25 (250 кг/см) – минимальная марка, остаточная прочность после нагрева 800 градусов – 75 кг/см. Большей огнеупорностью (не ниже 1580°С) обладает высоглиноземистый цемент с содержанием глинозема 65-80%;

1580-1770 градусов – огнеупорные – глиноземистый цемент, песок и щебень из хромита, жидкое стекло с NaFSiO6, тонкомолотая добавка из магнезитового кирпича. Прочность 250 кг/см

жароупорные – ниже 1580 глиноземистый, портландцем, жид стекло с NaFSiO6, шамот, топливный шлак, Пенза. Прочность 100-250 кг/см

Поэтому вводят материалы, содержащие активный кремнезем: SiO₂, который реагирует с СаО при температуре 700-900°С и связывает оксид кальция.

Цветные бетоны получаются введением окрашенного заполнителя или введением цветного цемента или комбинированный. Заполнители – известняк, мрамор, гранит, красная кварцита

Такие бетоны получают при введении тонную смесь щелоче- и светостойких пигментов в количестве 8...10% от массы цемента

Лученепроницаемый бетон – портланд цемент, шлакопортландцемент высоких марок, глиноземистый цемент(повышает количество трехкольцеват алюминат C3A и гипса), расширяющиеся цементы, заполнители – тяжелые материалы. Степень защиты зависит от количества водорода. Болше водорода- лучше защита.