11. Бетоны

11.1. Общие сведения

Бетоны – это искусственные каменные материалы, полученные в результате затвердевания смеси из вяжущего вещества, воды, мелкого и крупного заполнителя, а также, при необходимости, специальных добавок. До затвердевания эта смесь называется бетонной смесью.

Вяжущее вещество и вода являются активными составляющими бетона; в результате реакции между ними образуется цементный камень, скрепляющий зерна заполнителей.

Заполнители (песок, гравий, щебень) являются инертными составляющими и в большинстве случаев не вступают в химическое соединение с цементом и водой. Эти материалы образуют жесткий скелет бетона и уменьшают его усадку, вызываемую усадкой цементного камня при твердении. В легких бетонах пористые заполнители уменьшают плотность и теплопроводность бетона.

Для приготовления заполнителей используют преимущественно местные горные породы и отходы производств (шлаки и др.). Применение этих дешевых заполнителей снижает стоимость бетона, так как доля заполнителей составляет ~85% массы бетона.

В бетоны могут вводиться специальные добавки, улучшающие свойства бетонной смеси (повышение подвижности, регулирование сроков схватывания, ускорение твердения и др.) и бетона (повышение плотности, морозостойкости, водонепроницаемости и т. д.).

11.2. Классификация бетонов

Бетоны классифицируют по следующим признакам: по плотности, основному назначению, виду вяжущего, виду заполнителей и структуре.

Основную классификацию производят по плотности:

1. особо тяжелый (ρ_m > 2600кг/м³), содержит такие тяжелые заполнители, как стальные опилки, железные руды или барит (баритовый бетон), обрезки проката и т. д.;

2. тяжелый (обычный) (ρ_m = 2100 – 2600 кг/м³), содержит плотные заполнители (кварцевый песок, щебень, гравий из плотных горных пород); это самый распространенный вид бетона;

3. облегченный (ρ_m = 1800 – 2100 кг/м³), содержащий пористые заполнители, например, кирпичный щебень;

4. легкий (ρ_m = 1200 – 1800 кг/м³), содержащий очень пористые заполнители (шлак, пемзу, туф и т.п.);

5. особо легкий (ρ_m < 1200 кг/м³), бетон очень пористый, ячеистый (пенобетон, газобетон) или крупнопористый с легкими заполнителями.

По виду вяжущего бетоны подразделяются на цементный, цементно-полимерный, силикатный (на извести), шлакощелочной и др.

По виду заполнителей: бетон на плотных, пористых или специальных заполнителях.

По структуре: плотной, поризованной, ячеистой и крупнопористой структуры.

По основному назначению: обычный - для железобетонных конструкций типа фундаментов, колонн, балок, перекрытий, мостов и т. п.; гидротехнический - для плотин, шлюзов, облицовки каналов, водопроводно-канализационных сооружений и др.; бетон для стен зданий (главным образом, легкий бетон) и легких перекрытий; теплоизоляционный особо легкий (пено- и газобетон); бетон для полов, тротуаров, дорожных и аэродромных покрытий; специального назначения, например жароупорный, кислотоупорный, непроницаемый для гамма-лучей и др.

11.3. Основные требования к бетонам

В зависимости от назначения, бетон должен удовлетворять следующим требованиям:

• бетон для обычных железобетонных конструкций должен иметь заданную прочность (главным образом, при сжатии), а для сооружений, эксплуатируемых при отрицательных температурах, важна морозостойкость;

• бетон для гидротехнических сооружений должен обладать высокой плотностью, водонепроницаемостью, морозостойкостью, достаточной прочностью, малой усадкой, малым выделением теплоты при твердении, стойкостью против выщелачивания и действия минерализованных вод;

• бетон для стен отапливаемых зданий и легких перекрытий должен иметь небольшую плотность и теплопроводность, прочность в соответствии с расчетом;

• бетон для полов должен характеризоваться малой изнашиваемостью и достаточной прочностью на изгиб, а бетон для дорожных и аэродромных покрытий - также и морозостойкостью.

Кроме того, ко всем бетонам и бетонным смесям предъявляются следующие общие требования:

• до затвердевания бетонная смесь должна легко перемешиваться, транспортироваться и укладываться (т.е. обладать подвижностью и удобоукладываемостью), смесь не должна расслаиваться;

• бетон должен иметь определенную скорость твердения в соответствии с заданными сроками;

• расход цемента должен быть минимальным;

Получить качественный бетон, удовлетворяющий всем поставленным требованиям, можно при правильном подборе материалов, точном расчете состава, при механизированных способах приготовления, укладки и уплотнения бетонной смеси, а также при правильном уходе за уложенным бетоном в начальный период его твердения.