4. Бетон

Бето́н — строительный материал, искусственный каменный материал, получаемый в результате формования и затвердевания рационально подобранной и уплотненной смеси состоящей из вяжущего вещества (цемент или др.), крупных и мелких заполнителей, воды. В ряде случаев может содержать специальные добавки, а также отсутствовать вода

Бетон производится смешиванием цемента, песка, щебня и воды (соотношение их зависит от марки цемента, фракции и влажности песка и щебня), а также небольших количеств добавок (пластификаторы, гидрофобизаторы, и т.д.). Например, при применении цемента марки 400 для производства бетона марки 200 используется соотношение 1:3:5:0,5. Соотношение вода/цемент (обозначается также В/Ц, водоцементное соотношение, иногда также применяется термин водоцементный модуль) -- очень важная характеристика бетона. От этого соотношения напрямую зависит прочность бетона: чем меньше В/Ц, тем прочнее бетон. Теоретически, для гидратации цемента достаточно В/Ц=0,2, однако, у такого бетона слишком низкая пластичность, поэтому на практике используются В/Ц 0,3-0,5. Очень распространенной ошибкой при кустарном производстве бетона является чрезмерное добавление воды, которое увеличивает подвижность бетона, но в несколько раз снижает прочность бетона.

По назначению различают бетоны

обычные (для промышленных и гражданских зданий)

специальные — гидротехнические, дорожные, теплоизоляционные, декоративные, а также бетоны специального назначения (химически стойкие, жаростойкие, звукопоглощающие, для защиты от ядерных излучений и др.).

По виду вяжущего вещества подразделяют на цементные, силикатные, гипсовые, шлакощелочные, асфальтобетон, пластобетон (полимербетон) и др.

По виду заполнителей бетоны могут быть на плотных, пористых или специальных заполнителях.

По структуре бетоны могут быть плотной, поризованной, ячеистой или крупнопористой структуры.

По условиям твердения бетоны подразделяют на твердевшие:

в естественных условиях;

в условиях тепловлажностной обработки при атмосферном давлении;

в условиях тепловлажностной обработки при давлении выше атмосферного (автоклавного твердения).

По объёмной массе бетоны подразделяют на

особо тяжёлый (плотность свыше 2500 кг/м³) — баритовый, магнетитовый, лимонитовый

тяжёлый (плотность от 1800 до 2500 кг/м³) — гравийный, щебёночный (базальтовый, известняковый, гранитный)

легкий (плотность от 500 до 1800 кг/м³) — керамзитобетон, пенобетон, газобетон, арболит, вермикулитовый, перлитовый

особо лёгкий (плотность менее 500 кг/м³)

По содержанию вяжущего вещества и заполнителей различают бетоны

тощие (с пониженным содержанием вяжущего вещества и повышенным содержанием крупного заполнителя),

жирные (с повышенным содержанием вяжущего вещества и пониженным содержанием крупного заполнителя),

товарные (c соотношением заполнителей и вяжущего вещества по стандартной рецептуре).

ПРИМЕНЕНИЕ МАРОК БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

· Бетон М100 (В 7.5) - применяется для подготовки песчаной подушки перед заливкой плит и ленточных фундаментов, а также при производстве дорожных работ.

· Бетон М150 (В 12.5) – как и бетон предыдущей марки, используется для проведения подготовки перед заливкой фундаментов. Также, можно использовать этот бетон для устройства стяжек и пешеходных дорожек.

· Бетон М200 (В 15) – одна из наиболее часто заказываемых марок бетона. Широко используется в индивидуальном строительстве для устройства различных типов фундаментов, стяжек, полов, площадок.

· Бетон М250 (В 20) – достаточно редко заказываемая марка, как правило, заказывают или Бетон М200 или Бетон М300, область применения сходна с предыдущей маркой.

· Бетон М300 (В 22.5) – очень популярная марка, часто используется для возведения стен, ленточных и плитных фундаментов, лестниц, отмосток, изготовления фундаментных блоков.

· Бетон М350 (В 25) – используется при производстве плит перекрытий, ригелей, колонн, чаш бассейнов, ПАГ, других ЖБИ.

· Бетон М400 (В 30) – используется для строительства гидротехнических сооружений, изготовления ЖБИ с повышенными требованиями к надежности, устройства банковских хранилищ. Обладает высокой скоростью схватывания, поэтому лучше не использовать эту марку в индивидуальном домостроении.

Свойства бетона.

Прочность.

Самым важным свойством бетона является его прочность, т. е. способность сопротивляться внешним силам не разрушаясь.

Прочность бетона зависит от прочности каменного заполнителя (щебня, гравия) и от качества растворенного в воде цемента: бетон будет тем прочнее, чем прочнее каменные заполнители и чем лучше они будут скреплены цементным клеем. Прочность природных камней не изменяется со временем, а вот прочность бетона со временем растет.

Плотность.

Другим важным свойством бетона является плотность – отношение массы материала к его объему. Плотность бетона всегда меньше 100%.

Плотность сильно влияет на качество бетона, в том числе и на его прочность: чем выше плотность бетона, тем он прочнее.

С плотностью связано и обратное свойство бетона – пористость – отношение объема пор к общему объему материала. Пористость как бы дополняет плотность бетона до 100%. Как бы ни был плотен бетон, в нем всегда есть поры!

Водостойкость.

Водостойкость – свойство бетона противостоять действию воды не разрушаясь. Чтобы определить водостойкость бетона, изготовляют два образца: один в сухом виде раздавливают на прессе и определяют его нормальную прочность. Другой образец предварительно погружают в воду, а после насыщения водой также разрушают на прессе. Из-за ослабления связей между частицами прочность образца уменьшается. Отношение прочности насыщенного водой образца к прочности образца в сухом виде коэффициентом размягчения материала. Для бетона он больше 0,8. Поэтому бетон является водостойким и может применяться для сооружения конструкций, подвергающихся действию воды – плотин, пирсов, молов.

Теплопроводность.

Теплопроводность характеризует способность бетона передавать через свою толщину тепловой поток, возникающий из-за разности температур на поверхностях бетона. Теплопроводность бетона почти в 50 раз меньше, чем у стали, но зато выше, чем у строительного кирпича.

Морозостойкость.

Все знают, что если в поры камней проникает вода, то, замерзая, она расширяется и тем самым разрушает даже самые крепкие горные породы. Бетон же при насыщении водой может выдерживать многократное замораживание и оттаивание. При этом он не разрушается и почти не снижает своей прочности. Это свойство называется морозостойкостью.

Объемная масса.

Она зависит от заполнителей, которые используются в бетоне. По этому признаку бетоны делятся на три вида: тяжелый, легкий и особо легкий

В строительстве наиболее широко используют обычный тяжелый бетон плотностью 1600 -2500 кг/куб. м. на заполнителях из горных пород (граните, известняке, диабазе, щебне). Строительными нормами и правилами, установлены следующие марки тяжелых бетонов

Существуют различные виды тяжелого бетона:

Бетон для сборных железобетонных конструкций

Высокопрочный бетон

Быстротвердеющий бетон

Малощебеночный бетон

Литой бетон

Бетон с поверхностно - активными добавками

Бетон для сборных железобетонных конструкций

Для ускорения твердения бетона при изготовлении сборных железобетонных конструкций применяют тепловую обработку.

Главные недостатки тяжелого бетона - большая плотность и высокая теплопроводность.

5 ЖБИ

Железобето́н — строительный композиционный материал, представляющий собой залитую бетоном стальную арматуру

К положительным качествам железобетонных конструкций относятся:

долговечность;

невысокая цена — железобетонные конструкции значительно дешевле стальных;

пожаростойкость — в сравнении со сталью;

технологичность — несложно при бетонировании получать любую форму конструкции;

химическая и биологическая стойкость;

высокая сопротивляемость статическим и динамическим нагрузкам.

К недостаткам железобетонных конструкций относятся:

невысокая прочность при большой массе — прочность бетона при растяжении в среднем в 10 раз меньше прочности стали. В больших конструкциях железобетон «несёт» больше своей массы, чем полезной нагрузки.

Выделяют сборный железобетон (ж/б конструкции изготавливаются в заводских условиях, затем монтируются в готовое сооружение) и монолитный железобетон (бетонирование выполняется непосредственно на строительной площадке).

Арматура — совокупность соединенных между собой элементов, которые при совместной работе с бетоном в железобетонных сооружениях воспринимают растягивающие напряжения

Элементы арматуры делятся на жёсткие (прокатные двутавры, швеллеры, уголки) и гибкие (отдельные стержни гладкого и периодического профиля, а также сварные или вязаные сетки и каркасы). Арматурные стержни могут быть стальными, стеклопластиковыми, древесного происхождения (бамбук) и др.

В железобетонных изделиях, в основном, используются арматурные изделия, которые представляют собой, соединенные между собой стержни арматурной стали. Основные способы соединения стержней — это электросварка, вязка проволокой. Вместо вязки проволокой используют специальные арматурные фиксаторы, изготовленные из пружинной стали. Газовая сварка, как правило, не применяется.

Назначение и виды арматуры

Арматура в железобетонных конструкциях устанавливается для восприятия растягивающих усилий и усиления бетона сжатых зон конструкций. Необходимое количество арматуры определяют расчетом элементов конструкций на нагрузки и воздействия.

Рабочую и монтажную арматуру объединяют в арматурные изделия — сварные и вязаные сетки и каркасы, которые размещают в железобетонных элементах в соответствии с характером их работы под нагрузкой.Виды:

1. В зависимости от технологии изготовления стальная арматура железобетонных конструкций подразделяется на горячекатаную стержневую и холоднотянутую нроволочную. Под стержневой в данной классификации подразумевается арматура любого диаметра и независимо от того, как она поставляется промышленностью— в прутках или в мотках, бунтах

2. В зависимости от способа последующего упрочне

ния горячекатаная арматура может быть термически уп

рочненной — подвергнутой термической обработке, или

упрочненной в холодном состоянии — вытяжкой, волоче

нием.

3. По форме поверхности арматура может быть пери

одического профиля и гладкой. Выступы в виде ребер

на поверхности стержневой арматуры периодического

профиля, рифы или вмятины на поверхности проволоч

ной арматуры значительно улучшают сцепление с бето

ном

4.По способу применения при армировании железо

бетонных элементов различают напрягаемую арматуру,

подвергаемую предварительному натяжению, и ненапря-

гаемую.

Виды армирования

По функциональному назначению арматура подразделяется на рабочую, конструктивную (распределительную) и монтажную.

Рабочая арматура воспринимает усилия, возникающие под действием нагрузок на конструкцию и ее собственной массы. Количество арматуры рассчитывают в соответствии с этими нагрузками. В зависимости от ориентации в железобетонной конструкции рабочая арматура может быть продольной или поперечной.

Продольная рабочая арматура воспринимает усилия растяжения или сжатия, действующие по продольной оси элемента. В колоннах продольную арматуру устанавливают для повышения сопротивляемости усилиям сжатия.

Поперечная арматура воспринимает усилия, действующие поперек оси балки. Такую арматуру выполняют в виде хомутов либо расположенных поперечно отрезков стержней в сварных каркасах и сетках.

Конструктивная (распределительная) арматура обеспечивает цельность конструкции, учитываемой при расчете прочности, а также в распределении действия сосредоточенных сил или ударной нагрузки на большую площадь. Стержни рабочей и распределительной арматуры сваривают либо связывают в единый пространственный каркас или плоские сетки.

Конструктивная арматура служит для восприятия таких усилий, на которые конструкцию не рассчитывают. В частности, сюда относятся усилия от усадки бетона, температурных деформаций. Конструктивную арматуру обязательно устанавливают в местах резкого изменения сечения конструкций, где происходит концентрация напряжений.

Монтажную арматуру устанавливают в зависимости от конструктивных и технологических требований, она не имеет непосредственного статического значения. Монтажная арматура необходима для создания из рабочих и конструктивных стержней жесткого транспортабельного каркаса. Рабочая и конструктивная арматура одновременно могут выполнять функции монтажной.

Сортамент арматуры составлен по номинальным диаметрам стержней . Для стержней гладкого профиля номинальный диаметр равен фактическому. В условном обозначении арматуры указывают номер профиля, класс арматуры и номер стандарта, регламентирующего ее качество. Например, обозначение 16Ат600С ГОСТ 10884-94 следует расшифровывать так: 16 - номинальный диаметр арматуры, мм, АтбООС - арматура термически упрочненная свариваемая.

С повышением класса арматуры возрастает ее прочность, характеризуемая пределом текучести и временным сопротивлением разрыву. Одновременно уменьшается относительное удлинение после разрыва.