5. Бетоны и железобетоны

5.1. Общие сведения и классификация

Бетон на неорганических вяжущих веществах представляет собой композиционный материал, получаемый в результате формования и твердения рационально подобранной бетонной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды, заполнителей и специальных добавок. Состав бетонной смеси должен обеспечить бетону к определенному сроку заданные свойства (прочность, морозостойкость, водонепрони­цаемость и др.).

Технико-экономическими преимуществами бетона и железобетона являются: низкий уровень затрат на изготовление конструкций; возможность применения в сборных и монолитных конструк­циях различного вида и назначения; механизация и автоматизация приготовления бетона и производства конструкций. Бетон долговечен и огнестоек, его плотность, прочность и другие характеристики можно изменять в широких пределах и полу­чать материал с заданными свойствами. Недостатком бетона, как любого каменного материала, является низкая прочность на растяже­ние, которая в 10-15 раз ниже прочности на сжатие. По виду вяжущего бетоны разделяют на: 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 заполнителя различают бетоны на: плотных, пористых, специальных заполнителях, отвечающих 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).

5.2. Свойства бетонной смеси и бетона

Бетонной смесью называют рационально составленную и тща­тельно перемешанную смесь компонентов бетона до начала процес­сов схватывания и твердения. По своему строению бетонная смесь представляет единое физиче­ское тело, в котором частицы вяжущего, вода и зерна заполнителя связаны внутренними силами взаимодействия. Независимо от вида бетона бетонная смесь должна удовлетворять двум главным требованиям: обладать удобоукладываемостью, соответствующей применяемому способу уплотнения, и сохра­нять при транспортировании и укладке однородность, достигнутую при приготовлении.

Удобоукладываемость (удобоформуемость) – спо­собность заполнять форму при данном способе уплотнения, сохраняя свою однородность. Для оценки удобоукладываемости используют два показателя: подвижность бетонной смеси, являющуюся характе­ристикой структурной прочности смеси и жесткость (Ж), являющуюся показателем динамической вязкости бетонной смеси.

Подвижность бетонной смеси характеризуется измеряемой осад­кой конуса (ОК), отформованного из бетонной смеси, подлежа­щей испытанию. Если осадка конуса равна нулю, то удобоукладываемость бе­тонной смеси характеризуется жесткостью.

Жесткость бетонной смеси характеризуется временем вибри­рования (с), 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.

Проектная марка бетона по прочности на сжатие это сопротивление осевому сжатию эталонных образцов-кубов. Контролиру­ют её путем испытания стандартных бетонных образцов размером 15x15x15см после 28 суток твердения в стандартных условиях (24 ч в формах, покрытых влажной тка­нью, на воздухе с температурой 20±5°С, затем распалубленные об­разцы помещают в камеру «нормального твердения», в которой под­держивается относительная влажность воздуха 95±5% и темпе­ратура 20±5°С). Проектные марки тяжелого бетона по прочности на сжатие: М50, М75, М100, М150, М200, М250, МЗ00, М350, М400, М450, М500, М550, М600, М700, М800, М900, М1000.

Проектная марка бетона по морозостойкости характеризуется числом циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое выдерживают образцы в условиях стандартного испытания. Назначается для бетона, подвергающегося многократному воздействию отри­цательных температур. Установлены марки по морозостойкости: F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500, F600, F800, F1000.

Проектная марка бетона по водонепроницаемости характеризу­ется односторонним гидростатическим давлением, при ко­тором образцы бетона не пропускают воду в условиях стандартного испытания. Назначается для бетона, к которому предъявляются тре­бования по плотности и водонепроницаемости. По водонепроницаемости бетон делят на марки W2, W4, W6, W8, W10, W12, W14, W16, W18 и W20, причем марка обозначает давление воды (кгс/см²), при котором образец-цилиндр высотой 15 см не пропускает воду в условиях стан­дартного испытания.

Класс бетона. Бетон должен быть однородным – это важнейшее техническое требова­ние. Прочность бетон­ных образцов будет колебаться, отклоняясь от среднего значения в большую и меньшую стороны. На прочности сказываются колебания качества 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. Следовательно, для нормирования прочности необходимо исполь­зовать стандартную характеристику, которая гарантировала бы полу­чение бетона заданной прочности с учетом возможных ее колебаний. Такой характеристикой является класс бетона. Класс бетона - это числовая характеристика какого-либо его свойства, принимаемая с гарантированной обеспеченностью 0,95. Это значит, что установленное классом свойство обеспечивается не менее чем в 95 случаях из 100 и лишь в 5-ти случаях можно ожидать его невыполненным. Бетоны подразделяются на классы по прочности на сжатие: В1; В1,5; В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; ВЗ0; В35, В40; В45; В50; В55; В60; В65; В70; В75; В80. Допускается применение бетонов классов В 22,5 и В27,5.