55. Бетон как композиционный материал. Классификация бетонов.

Бетон — искусственный камень, получаемый в результате формования и твердения рационально подобранной смеси вяжущего вещества, воды и заполнителей (песка и щебня или гравия). Смесь этих материалов до затвердения называют бетонной смесью. Цементное тесто, образующееся после затворения бетонной смеси водой, обволакивает зерна песка и щебня, заполняет промежутки между ними и играет роль смазки заполнителей, придающей бетонной смеси подвижность (текучесть). Цементное тесто, затвердевая, связывает зерна заполнителей, образуя искусственный камень — бетон. В бетон могут вводиться специальные добавки, улучшающие свойства бетонной смеси и бетона. Бетон является одним из важнейших строительных материалов во всех областях современного строительства Бетоны классифицируют по следующим ведущим признакам: по основному назначению (конструкционные(обычные, гидротехнические, дорожные и др), специальные(жаростойкие, коррозионностойкие, декоративные, теплоизоляционные и др.)), средней плотности(особо тяжёлые, тяжёлые, легкие и особо лёгкие), виду вяжущего вещества(цементные, силикатные, гипсовые, известняковые, шлаковые), виду заполнителей(плотные, пористые, специальные), по структуре(плотная, поризованная, ячеистая и крупнопористая) и условиям твердения(естественное твердение 15-20°С, тепловая обработка 70-90°С, в автоклавах 175-200°С и давлении пара 0,9-1,6 МПа). По показателям прочности при сжатии тяжелые бетоны имеют марки от 100 до 800.

Бывает белый (из чист. известняков и белых глин), цветной (белый ц. + цветной клинкер (жёлт., роз., красный, зел., голуб. и пр.).

56. Материалы для бетонов, их роль, требования к ним. Состав бетона: цемент, вода, мелкий и крупный заполнитель типа песка, гравия или щебня. Вместо цемента может быть использовано другое вяжущее. Вода вступает в химическую реакцию с цементом, в результате которой вязкопластичная вначале масса постепенно превращается в прочный цементный камень. Он связывает в единую систему заполнители. При необходимости в состав бетона вводят добавки различного направления. На качество бетона большое влияние оказывают зерновой состав песка и содержание в нем различных примесей: пылевидных, илистых, глинистых частиц. Гравий для бетона должен характеризоваться также петрографическим составом с указанием количества в нем зерен слабых пород. Состав должен обеспечивать заданные свойства бетонной смеси и затвердевшего бетона при минимальном расходе цемента как наиболее дорогостоящего компонента.

57. Добавки в бетоны и растворы (разновидности и механизм действия)

Пластифицирующие добавки увеличивают подвижность (или уменьшают жесткость) бетонных смесей без снижения прочности бетона. Водоудерживающие и стабилизирующие добавки уменьшают водоотделение бетонных и растворных смесей и расслоение бетонных смесей. Замедлители схватывания уменьшают водопотребность бетонных и растворных смесей (добавки ЛСТ, кормовая патока). Ускорители схватывания уменьшают подвижность смеси (поташ, жидкое стекло). Регулирующие твердение бетона добавки повышают темп роста прочности бетона в начальный период твердения от 1 до 3 суток. Ускорители твердения бетона: хлорид кальция, сульфат натрия, нитрат кальция, нитрат натрия. Противоморозные добавки обеспечивают твердение бетона и раствора зимой. При отрицательной температуре вода замерзает и гидратация цемента прекращается. Добавки: хлорид натрия + хлорид кальция, нитрит натрия, поташ. Кольматирующие добавки – это вещества, способствующие заполнению пор в бетоне водонерастворимыми продуктами повышающие водо- и газонепроницаемость и коррозионную стойкость материала. (водорастворимые смолы, битумная эмульсия, сульфат алюминия, нитрат кальция). Воздухововлекающие добавки – это поверхностно-активные органические вещества, снижающие поверхностное натяжение на границе воздух – вода и обеспечивающие вовлечение воздуха в бетонную смесь при её перемешивании (смола древесная омыленная, сульфонал). Газообразующие добавки обеспечивают газообразование в смеси за счёт химического взаимодействия с продуктами гидратации цемента (алюминиевая пудра и паста). Гидрофобизирующие добавки придают бетону гидрофобные свойства и снижают водопоглощение. (гидрофобизирующие жидкости, мылонафт). Комплексные добавки позволяют одновременно изменять несколько свойств бетонной смеси и затвердевшего бетона. Применение добавок в комплексе позволяет резко уменьшить или полностью устранить нежелательное побочное действие каждой составляющей комплексной добавки.

58. Расчёт состава бетона. Проектирование состава имеет цель установить такой расход материалов на 1 м³ бетонной смеси, при котором наиболее экономично обеспечивается получение удобоукладываемой бетонной смеси и заданной прочности бетона, а в ряде случаев необходимой морозостойкости, водонепроницаемости и специальных свойств бетона. Состав бетонной смеси выражают в виде соотношения по массе (реже по объему) между количествами цемента, песка и щебня (или гравия) с указанием водоцементного отношения. Различают два состава бетона: номинальный (лабораторный), принимаемый для материалов в сухом состоянии, и производственный (полевой) — для материалов с естественной влажностью. Расчет состава бетона производят в следующем порядке - определяют цементно-водное отношение, рассчитывают потребный расход цемента, а затем щебня (или гравия) и песка - проверяют подвижность (жесткость) бетонной смеси при отклонениях этих показателей от проекта; производят корректирование состава бетонной смеси; приготовляют образцы для определения прочности и испытывают в заданные сроки; пересчитывают номинальный состав бетонной смеси на производственный.