
- •Учебное пособие
- •Москва, 2010
- •Оглавление
- •Предисловие
- •Введение
- •Раздел 1. Основы строительного материаловедения
- •Глава 1. Классификация строительных материалов и технологии их производства
- •1.1. Классификация строительных материалов и методический подход к их изучению
- •1.2. Общие сведения о технологиях промышленности строительных материалов
- •1.3. Сырьевая база промышленности строительных материалов
- •Глава 2. Основные свойства строительных материалов
- •2.1. Связь состава, строения и свойств строительных материалов
- •2.2. Классификация и характеристика основных свойств строительных материалов
- •Характеристика важнейших свойств строительных материалов
- •Раздел 2. Природные материалы
- •Глава 3. Природные каменные материалы
- •3.1. Общие сведения о горных породах
- •Классификация горных пород по генетическому признаку
- •3.2. Технические требования к каменным материалам
- •3.3. Добыча, обработка и виды изделий из природного камня
- •Глава 4. Материалы и изделия из древесины
- •4.1. Состав и строение древесины
- •4.2. Свойства древесины
- •4.3. Защита древесины от гниения и возгорания
- •4.4. Виды материалов, изделий и конструкций из древесины
- •Раздел 3. Материалы, получаемые термической обработкой минерального сырья
- •Глава 5. Керамические материалы
- •5.1. Общие сведения
- •5.2. Сырье для производства керамических материалов
- •5.3. Основы технологии керамических изделий
- •5.4. Виды керамических материалов
- •Номинальные размеры стеновых керамических изделий
- •Группы изделий по теплотехническим характеристикам
- •Глава 6. Неорганические вяжущие вещества
- •6.1. Общие сведения. Классификация
- •6.2. Воздушные вяжущие вещества
- •6.2.1. Гипсовые вяжущие вещества
- •6.2.2. Воздушная известь
- •6.3. Гидравлические вяжущие вещества
- •6.3.1. Портландцемент
- •Соотношение марок и классов портландцемента
- •6.3.3. Глиноземистый цемент
- •6.3.4. Расширяющиеся цементы
- •Специальные виды портландцемента
- •Раздел 4. Материалы на основе неорганических вяжущих веществ
- •Глава 7. Бетоны
- •7.1. Общие сведения, классификация
- •7.2. Материалы для бетона
- •7.3. Свойства бетонной смеси
- •Классификация бетонных смесей по удобоукладываемости
- •7.4. Основы технологии бетона
- •7.5. Свойства бетона
- •7.6. Разновидности бетонов
- •Виды бетона
- •Раздел 5. Органические вяжущие вещества и материалы на их основе
- •Глава 8. Битумные и дегтевые вяжущие вещества и материалы на их основе
- •8.1. Общие сведения, классификация
- •8.2. Битумы
- •8.3. Дегти
- •Глава 9. Полимерные строительные материалы
- •9.1. Общие сведения
- •9.2. Состав пластмасс
- •9.3. Основы технологии строительных изделий из пластмасс
- •9.4. Свойства строительных пластмасс
- •9.5. Применение полимерных материалов и изделий
- •Раздел 6. Строительные материалы специального назначения
- •Глава 10. Теплоизоляционные материалы
- •10.1. Общие сведения, классификация
- •10.2. Способы создания высокопористого строения:
- •10.3. Свойства теплоизоляционных материалов
- •10.4. Основные виды и особенности применения теплоизоляционных материалов
- •Заключение
- •Практическая часть Примеры вариантов контрольного задания
- •Рекомендуемая литература
7.5. Свойства бетона
Прочность - главное свойство бетона как конструкционного материала, зависящее от его состава, структуры, характеристик компонентов, условий приготовления, твердения, эксплуатации и прочих факторов. Действие этих факторов можно свести к двум основным: прочности затвердевшего цементного камня и прочности его сцепления с заполнителем. Прочность цементного камня в свою очередь определяется активностью (маркой) цемента (Rц) и соотношением количеств цемента и воды – цементно-водным отношением Ц/В.
Основной закон прочности бетона
Цемент при твердении химически связывает не более 20-25% воды от своей массы. Фактически же для обеспечения необходимой подвижности бетонной смеси берут 40-80% воды. Вода необходима также для смачивания поверхности песка и крупного заполнителя. Свободная, химически не связанная вода образует в бетоне поры. Чем больше пор, тем ниже будет прочность бетона.
Исследованиями была установлена следующая зависимость:
Rц
Rб = ---------- (формула Н.М.Беляева),
к(В/Ц)n
где: Rб - прочность бетона, Rц - марка (активность) цемента, В/Ц - водоцементное отношение, к и n - коэффициенты, зависящие от вида бетона и качества заполнителей (к=3,5 для щебня и 4 для гравия, n=1,5 для тяжелого бетона).
На практике при подборе состава бетона пользуются линейной зависимостью:
Rб = А Rц (Ц/В b) (формула И.Боломея-Б.Г.Скрамтаева),
где А - коэффициент, учитывающий качество заполнителей (0,65; 0,6 и 0,55), b - постоянный коэффициент (для Ц/В =1,4-2,5 b=-0,5, а для Ц/В=2,5-3,3 b=+0,5). Бетоны с высоким цементно-водным отношением относятся к высокопрочным бетонам.
При расчете состава бетона используют также:
- уравнение абсолютных объемов:
Ц/ ц+ В/ в+ П/ п+ К / к = 1000 дм3, где Ц, В, П, К - расходы на 1м3 бетона соответственно цемента, воды, песка и крупного заполнителя, кг; ц, в, п, к - истинная плотность зерен этих материалов, кг/дм3 и
- уравнение, показывающее, что в плотно уложенном бетоне пустоты между зернами крупного заполнителя должны быть заполнены цементно-песчаным раствором с учетом некоторой раздвижки зерен:
Ц/ ц+ В/ в+ П/ п= К / нк. к .кразд , где нк – насыпная плотность крупного заполнителя, кг/дм3; к – пустотность крупного заполнителя; кразд - коэффициент раздвижки зерен заполнителя.
Марка бетона по прочности - числовая характеристика, определяемая испытанием на одноосное сжатие стандартных образцов-кубов с ребром 150 мм, изготовленных из бетонной смеси рабочего состава и испытанных в возрасте 28 сут. после твердения в нормальных условиях. (М100, М150 .... М800, кгс/см2 - для тяжелых бетонов).
Класс бетона (В) - числовая характеристика, определяемая величиной гарантированной прочности с обеспеченностью 0,95. Это значит, что заданная прочность достигается в 95 случаях из 100.
Стандарт устанавливает следующие классы тяжелого бетона по прочности на сжатие (МПа): В3,5; В5; В7,5; ... В60. Для перехода от класса бетона В к средней прочности бетона - марке (при нормативном коэффициенте вариации 13,5%) следует применять формулу:
= В/0,778.
Деформативные свойства. Под нагрузкой бетон ведет себя как упруго-вязко-пластичное тело. При небольших напряжениях бетон деформируется как упругий материал, а при больших напряжениях начинает проявляться пластическая (остаточная) деформация. Ползучесть - способность бетона к увеличению деформаций под действием постоянной нагрузки какого-либо вида сжатия, растяжения, изгиба. Деформации ползучести затухают через несколько лет эксплуатации конструкции.
Усадка и набухание связаны с физико-химическими процессами, происходящими в бетоне при твердении, и изменением его влажности. Усадка у бетонов колеблется в основном от 0,2 до 0,4 мм/м в годичном возрастн; величина набухания значительно меньше.
Сцепление с арматурой для тяжелого бетона на портландцементе составляет примерно 15-20% предела прочности бетона при сжатии в возрасте 28 сут.
Водонепроницаемость бетона зависит от проницаемости цементного камня, заполнителя и контактной зоны. Характеризуется маркой по водонепроницаемости (МПа): W0,2; W0,4; W0,6; W0,8; W1,2.
Морозостойкость определяет долговечность бетона и зависит от качества использованных материалов и капиллярно-пористой структуры бетона. Марки по морозостойкости: F50, F75... F500.
Теплопроводность изменяется от 1,3-1,7 Вт/(м.0С) для тяжелых бетонов до 0,2-0,7 Вт/(м.0С) для легких бетонов.
Коэффициент линейного температурного расширения (КЛТР) тяжелого бетона (10-12).10-6 0С-1 близок к КЛТР стали, что обеспечивает совместимость термических деформаций бетона и арматуры.