Что такое бетон
Отделочные материалы для ремонта и строительства
->
Бетон и ЖБИ
Бетон при всем многообразии его применения служит прежде всего материалом для несущих конструкций. Основным требованием, предъявляемым к такому материалу, является его прочность, т. е. способность сопротивляться действию напряжений, возникающих в конструкции ил-и в ее элементе в процессе монтажа и эксплуатации.
Бетон относится к группе хрупких материалов, которые значительно лучше сопротивляются сжатию, чем растяжению. Поэтому его используют в таких конструкциях или их элементах, которые работают преимущественно на сжатие. Естественно, что основной характеристикой качества бетона должна быть его прочность при сжатии. Вместе с тем имеется ряд конструкций, в которых бетон испытывает растягивающие напряжения. К ним относятся резервуары и напорные трубы с внутренним гидростатическим давлением, покрытия аэродромов, дороги и т. д. К бетону таких конструкций предъявляют требования прочности не только при сжатии, но и при растяжении (осевом или при изгибе).
Бетоны, применяемые в гидротехническом строительстве и в ряде специальных сооружений (градирни и др.), должны быть не только прочными, но морозостойкими и водонепроницаемыми, а используемые при строительстве тепловых агрегатов — жаростойкими. Бетоны для ограждающих конструкций жилых и общественных зданий, кроме требуемой прочности, должны иметь наименьшую теплопроводность и наилучшие звукоизоляционные свойства. Ниже приводятся основные свойства бетонов, причем за основу принят обычный (тяжелый) бетон как наиболее распространенный.
Физические свойства бетона
Плотность и пористость. Под плотностью обычно понимают отношение массы тела к его объему. При этом для капиллярно-пористых тел различают плотность истинную и кажущуюся.
Истинная плотность р представляет собой отношение массы тела m к его абсолютному объему Va, т. е. к объему твердой фазы без учета объема, занимаемого порами и пустотами, имеющимися в теле Кажущаяся плотность mv — это отношение массы тела т к геометрическому объему V, занимаемому телом в пространстве (объем твердой фазы плюс объем пор и пустот)
Кажущуюся плотность чаще называют объемной массой*. Как истинная плотность, так и объемная масса имеют размерность кг/м3, г/см3 или т/ж3. Экспериментальное определение истинной плотности и объемной массы бетона следует производить в соответствии с правилами, изложенными в ГОСТ 12730—67 «Бетон тяжелый. Методы определения объемной массы, плотности, пористости и водопоглощения».
При изучении структуры бетона нас чаще интересует не истинная плотность этого материала, а относительная, т. е. степень заполнения его объема твердой фазой. Относительная плотность, которую в дальнейшем изложении мы будем называть просто плотностью, характеризуется показателем плотности Р, представляющим собой отношение объемной массы бетона mv к его истинной плотности р
Правомерность этого выражения будет ясной, если заменить в выражении tnv и р их значениями в выражениях и. Показатель плотности Р тогда будет равен отношению абсолютного объема Va к геометрическому объему бетона V
Пористость бетона, т. е. степень заполнения его объема порами, можно охарактеризовать показателем пористости Я, вычисляемым по формуле.
Плотность и пористость бетонов можно выражать в процентах, тогда соответствующие показатели Я и Я надо умножить на 100%. В технологии бетона для оценки плотности подобранного состава бетонной смеси пользуются показателем межзерновой плотности А, представляющим сумму абсолютных объемов составляющих бетон материалов (в долях целого) в 1 ж3 затвердевшего бетона:
где Ц, Я, К — расход цемента, песка и крупного заполнителя в г на 1 м3 уложенного бетона; гпуц, W-VTH MVK—объемные массы (в куске) тех же материалов, г/и*3; 0,2Д — количество воды, химически связанное цементом. Пористость бетона зависит от вида и назначения бетона. Обычные бетоны на плотных природных заполнителях имеют объем пор порядка 8—10% от общего объема бетона. Эта величина складывается из пористости цементного камня, пористости крупного заполнителя, обычно небольшой (например, у гранита П = 0,2—0,8%) и пористости, которая иногда возникает в зоне контакта цементного раствора с крупным заполнителем.
Легкие плотные бетоны на пористых заполнителях имеют более значительную пористость за счет пористости крупного заполнителя, которая бывает обычно довольно высокой. Общая пористость керамзитобетонов колеблется в пределах 35—62%, а ячеистых еще выше и достигает 75—85% от общего объема бетона. Объемный вес бетона колеблется в довольно широких пределах и зависит от состава бетона, рода примененных заполнителей и технологии изготовления. Объемный вес тесно связан с пористостью; чем выше пористость, тем ниже объемный вес.
Водопоглощение и водонепроницаемость. Способность бетона поглощать воду из окружающей среды зависит от количества открытых пор, их размеров и характера увлажнения.
Так, при капиллярном подсосе поглощается больше воды, чем при погружении изделия в воду. При сорбционном увлажнении (когда относительная влажность и температура окружающей среды выше относительной влажности и температуры бетона) бетоны с развитой открытой поверхностью (ячеистые) поглощают больше влаги, чем бетоны с относительно плотной структурой (тяжелые на плотных заполнителях). Бетоны с гидрофобизующими добавками при капиллярном подсосе поглощают меньше воды, чем без добавок, и т. п.
Степень водопоглощения, определяемая экспериментальным путем, зависит от метода испытания. Так, при кипячении и под вакуумом бетон поглощает больше влаги, чем при погружении в воду. Для сравнимости результатов испытания водопоглощения различных бетонов проводят по единой методике (ГОСТ 12730—67). Водопоглощение тяжелого и большинства легких бетонов невелико и всегда ниже их пористости (так как в закрытые поры вода не проникает). Водопоглощение легких бетонов на пористых заполнителях выше, чем тяжелых, у ячеистых бетонов оно может достигать 35—40% по объему.
Водопроницаемость бетона зависит от количества и размеров открытых и сообщающихся друг с другом пор. Бетоны, имеющие в основном только тонкие капиллярные поры, практически водонепроницаемы. По степени водонепроницаемости бетоны делят на марки В-2, В-4, В-б и В-8, обозначающие максимальное давление воды в кГ/см2, выдерживаемое бетонными образцами при испытании. Водонепроницаемость бетона можно повысить введением в бетонную смесь специальных добавок.
Поверхностно-активные добавки гидрофобизующего действия, закупоривая отдельные капилляры, несколько понижают проницаемость бетонов. Эффективными добавками являются алюминат натрия (1,5% от веса цемента), хлорное железо (1,5—2,5% от веса цемента), гидроокись железа (0,5—2,0%), хлориды кальция и натрия совместно с добавками поверхностно-активных веществ и др., а также добавки, набухающие в воде. Например, затворение бетонной смеси на бентонитовой суспензии 1,5—2,5%-ной концентрации делает бетон практически водонепроницаемым.
Теплофизические характеристики бетонов. Важнейшими тепло-физическими характеристиками бетонов являются их теплопроводность, теплоемкость и коэффициент температурного расширения.
Теплопроводность бетона зависит от его структуры, плотности, влажности и оценивается величиной коэффициента теплопроводности, имеющего размерность ккал/м град ч.
Поскольку плотность и пористость бетона тесно связаны с показателем его объемной массы, ученые внесли ряд предложений по связи коэффициента теплопроводности Я с величиной mv. Одна из таких связей выражена приближенной эмпирической формулой проф. В. П. Некрасова удельная теплоемкость с = 0,20, а фактически колеблется от 0,18 до 0,22 ккал/кг-град. Коэффициент линейного расширения для тяжелого бетона по действующим нормам при нагреве от 0 до 100° принят равным -1
Для керамзитобетонов коэффициент линейного расширения колеблется в пределах от 5- 10~6 до 15-10~6 ерад~1. Для расчетов его можно принять таким же, как и для тяжелых бетонов. Акустические свойства бетонов. Акустические свойства материалов характеризуются двумя показателями — коэффициентом звукопоглощения а и звукоизоляционной способностью; последняя зависит не только от природы материалов, ко и от конструкции ограждения.
Звукопоглощающую способность материалов используют для регулирования акустических характеристик помещений. Улучшая условия слышимости в них или ослабляя шум, возникающий в помещениях, она численно оценивается величиной коэффициента звукопоглощения. Этот коэффициент выражает разность между звукопоглощением 1 м2 открытого окна, принятым за единицу (в открытое окно звук уходит, не отражаясь), и той долей звуковой энергии, которая отражается от поверхности ограждения.
Для обычного (тяжелого) бетона а = 0,015 (при частоте звука эколо 500 гц). Следовательно, бетон более звукопроводен, чем штукатурка (сс = 0,025), деревянная обшивка (0,061) или линолеум (0,120), не говоря уже о специальных звукопоглощающих материалах. Ограждающие конструкции из плотных материалов малопрони-мы для звука, причем тем меньше, чем они массивнее (из-за 'вышения объемной массы или толщины ограждения) и менее эуги. Звукоизолирующая способность ограждающей конструкции ^сливается по разности уровней звуковой энергии, падающей на поверхность ограждения и проходящей через него. Эта разность в уровнях измеряется в децибеллах.
Действующие нормы, рассматривая вопросы звукоизоляции ограждающих конструкций, различают звуки (шумы), попадающие на ограждения через воздушную среду (воздушный звук), и звуки, проникающие в помещение нижележащего этажа через междуэтажное перекрытие (ударный шум). О звукоизолирующей способности бетонных и железобетонных конструкций можно судить по данным. Данные табл. 6 о звукоизолирующей способности ограждающих конструкций из бетона и железобетона подсчитаны для частоты звука 1250 гц. Для более низких частот звукоизолирующая способность конструкций против воздушного звука будет меньшей, а против ударного звука — большей.
2. Механические свойства бетонов
Прочность бетона при сжатии. Прочность бетона при сжатии является важнейшей характеристикой его качества. Оценивается она кубиковой прочностью и устанавливается испытаниями на сжатие образца-куба с ребром 20 см, изготовленного и испытанного в заданном возрасте (преимущественно в 28-дневном) в соответствии с ГОСТ 10180—67 «Бетон тяжелый. Методы определения прочности». Для легких бетонов на пористых заполнителях за эталон принят образец-кубик с ребром 15 см, изготовляемый и испытываемый по ГОСТ 11050—64 «Бетон легкий на пористых заполнителях. Методы определения прочности и объемного веса». Средняя величина кубиковой прочности определяет проектную марку бетона по прочности при сжатии, принимаемую при проектировании конструкций и контролируемую при их изготовлении. СНиПом установлены следующие проектные марки по прочности при сжатии: для конструкций из тяжелого цементного бетона— 100, 150, 200, 250, 300, 400, 500 и 600 кГ/см2.
Марки 25, 35, 50, 75, 100, 150 и 200 принимаются для конструкций из ячеистых бетонов. Эти же марки, а также 250 и 300 используются для конструкций из легких бетонов на пористых заполнителях. Для конструкций из плотных силикатных, а также жаростойких бетонов принимают проектные марки от 100 до 400. Для железобетонных конструкций применять тяжелый бетон марки ниже 150 не допускается, за исключением случаев, когда размеры конструкции назначаются не по прочности, а по условиям общей устойчивости или жесткости; тогда допускается бетон проектной марки 100 при условии обеспечения защиты арматуры от коррозии.
Железобетонные предварительно напряженные элементы или их части, в которых располагается напрягаемая арматура, выполняют из тяжелого бетона марки не ниже 200, легкого—150. В стенках круглых монолитных предварительно напряженных резервуаров и труб при напряжении только кольцевой (или спиральной) арматуры допускается применять тяжелый бетон марки 150. Проверку соответствия фактической прочности бетона проектной или отпускной и оценку однородности бетона производят по результатам разрушающих испытаний контрольных образцов. В кассетном производстве, при центрифугировании и других специальных методах уплотнения, когда не может быть гарантирована возможность уплотнения бетона в образцах теми же средствами и приемами, что и бетона в изделии, фактическую прочность бетона допускается определять неразрушающими методами.
Кубиковая прочность является весьма условной характеристикой прочности бетона в конструкции. Теория и практика показывают, что при испытании образцов на сжатие разрушение их происходит от разрыва материала при растяжении в поперечном направлении. Так как при сжатии куба одновременно увеличиваются его поперечные размеры, а следовательно, и скольжение материала вдоль опорных плит пресса, между последними и опорными гранями образца возникают силы трения, препятствующие этому скольжению. Вследствие этого деформация образца получается неоднородной, в средней его части она достигает наибольшего размера, по торцам —наименьшего и образец принимает бочкообразную форму. Распределение напряжений в образце при 'этом носит сложный характер.
Источник: http://www.bestbetons.ru
28.06.2007
Комментарии
Добавить комментарий
|