2. Бетон для железобетонных конструкций

Бетон как материал для железобетонных конструк­ций должен обладать вполне определенными, наперед заданными физико-механическими свойствами: необходимой прочностью, хорошим сцеплением с арматурой, достаточной плотностью (непроницаемостью) для защиты арматуры от коррозии.

В зависимости от назначения железобетонной конструкции и условий ее эксплуатации бетон должен еще удовлетворять специальным требованиям: морозостойкости при многократном замораживании и оттаивании (например, в панелях наружных стен зданий, в открытых сооружениях и др.), жаростойкости при длительном воз­действии высоких температур, коррозионной стойкости при агрессивном воздействии среды и др.

Бетоны подразделяют по ряду признаков:

а) структуре — плотной структуры, у которых пространство между зернами заполнителя полностью занято затвердевшим вяжущим; крупнопористые малопесчаные и беспесчаные; поризованные, т. е. с заполнителями и искусственной пористостью затвердевшего вяжущего; ячеистые с искусственно созданными замкнутыми порами;

б) средней плотности — особо тяжелые со средней плотностью более 2500 кг/м³; тяжелые — со средней плотностью более 2200 и до 2500 кг/м³; облегченные со средней плотностью более 1800 и до 2200 кг/м³; легкие со средней плотностью более 500 и до 1800 кг/м³;

в) виду заполнителей — на плотных заполнителях; пористых заполнителях; специальных заполнителях, удовлетворяющих требованиям биологической защиты, жаростойкости и др.;

г) зерновому составу — крупнозернистые с крупными и мелкими заполнителями; мелкозернистые с мелкими заполнителями;

д) условиям твердения — бетон естественного тверде­ния; бетон, подвергнутый тепловлажностной обработке при атмосферном давлении; подвергнутый автоклавной обработке при высоком давлении.

Сокращенное наименование бетонов, применяемых для несущих железобетонных конструкций, установлено следующее:

тяжелый бетон — бетон плотной структуры, на плотных заполнителях, крупнозернистый, на цементном вяжущем, при любых условиях твердения;

мелкозернистый бетон. — бетон плотной структуры, тяжелый, на мелких заполнителях, на цементном вяжущем при любых условиях твердения;

легкий бетон — бетон плотной структуры, на пористых заполнителях, крупнозернистый, на цементном вяжущем, при любых условиях твердения.

На прочность бетона оказывают влияние многие факторы: зерновой состав (его подбирают так, чтобы объем пустот в смеси заполнителей был наименьшим), прочность заполнителей и характер их поверхности, марка цемента и его количество, количество воды и др. При шероховатой и угловатой поверхности заполнителей повышается их сцепление с цементным раствором, поэтому бетоны, приготовленные на щебне, имеют большую прочность, чем бетоны, приготовленные на гравии. Вопросы подбора состава бетона излагаются в курсах строительных материалов.

Опытами установлено, что прочность бетона одного и того же состава зависит от размера куба: если времен­ное сопротивление сжатию бетона для базового куба с ребром 15 см равно R, то для куба с ребром 20 см оно уменьшается и равно приблизительно 0,93R, а для куба с ребром 10 см увеличивается и равно ~1,1R.

Это объясняется изменением эффекта обоймы с изменением размеров куба и расстояния между его тор­цами (рис.1.2).

Рисунок 1.2 – Схема разрушения бетонных кубиков при испытаниях.

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 которая при отношении h/a=4 составляет 0,75R. (рис.1.3).

Рисунок 1.3 – Зависимость призменной прочности бетона от отношения размеров испытываемого образца.

Прочность бетона при растяжении зависит от прочности цементного камня при растяжении и сцепления его с зернами заполнителей. Согласно опытным данным, прочность бетона при растяжении в 10—20 раз меньше, чем при сжатии, причем относительная прочность при растяжении уменьшается с увеличением класса бетона. В опытах наблюдается еще больший по сравнению со сжатием разброс прочности.