Классы и марки бетона реферат
Обновлено: 02.05.2024
Виды и классификация бетона
Бетон в современном строительстве применяется повсеместно. Это можно объяснить его разнообразными свойствами, которые формируются в зависимости от состава дополнительных ингредиентов, входящих в него.
Бетон - искусственный каменный материал, получаемый в результате твердения специально приготовленной смеси, состоящий из вяжущего материала, крупного и мелкого заполнителя и воды. При необходимости в бетонную смесь вводят специальные добавки, улучшающие его технологические и структурные характеристики. Состав бетонной смеси должен обеспечить бетону к определенному сроку заданные свойства (прочность, морозостойкость, водонепроницаемость и др.).
Бетон как строительный материал известен с глубокой древности. Большим строительным мастерством и секретом изготовления искусственного камня на основе вяжущих веществ владели еще предшественники римлян - этруски (1-е тысячелетние до н.э.) и древние римляне. Римляне построили множество величественных зданий и грандиозных сооружений как у себя, так и в странах, бывших тогда под их владычеством. Многие из них стоят и сегодня. К наиболее ярким шедеврам относятся: Колизей (75--80 гг. н.э.) - амфитеатр для гладиаторских боев и других зрелищ и Пантеон (ок. 125 г. н.э.) - храм, посвященный всем богам. Бетонные стены Пантеона массивны, достигают семиметровой толщины. Он сохранился до наших дней почти в том же виде, в котором его возвели древние римляне. Современное строительство тем более немыслимо без применения бетона. Поэтому знания о свойствах и характеристиках бетона, а так же о современных видах бетона остаются актуальны и сегодня.
Общие сведения о бетоне
Бетон является главным строительным материалом, который применяют во всех областях строительства. Возможность получить материал с самым различным комплексом свойств, высокая архитектурно-строительная пластичность, сравнительная простота и доступность технологии, малая энергоемкость и возможность успешного использования местного сырья и утилизации техногенных отходов, хорошие технико-экономические показатели, экологическая безопасность - все это вывело бетон на первое место среди строительных материалов.
Технико-экономическими преимуществами бетона и железобетона являются: низкий уровень затрат на изготовление конструкций в связи с применением местного сырья, возможность применения в сборных и монолитных конструкциях различного вида и назначения, механизация и автоматизация приготовления бетона и производства конструкций. Бетонная смесь при надлежащей обработке позволяет изготавливать конструкции оптимальной формы с точки зрения строительной механики и архитектуры.
Бетон долговечен и огнестоек, его плотность, прочность и другие характеристики можно изменять в широких пределах. Недостатком бетона, как любого каменного материала, является низкая прочность на растяжение, которая в 10-15 раз ниже прочности на сжатие. Этот недостаток бетона устраняется в железобетоне, когда растягивающее напряжение принимает арматура. В силу этих основных преимуществ бетоны различных видов и железобетонные конструкции из них являются основой современного строительства.
Виды и классификация бетона
Бетон классифицируют по виду применяемого вяжущего: бетон на неорганических вяжущих (цементные бетоны, гипсобетоны, силикатные бетоны, кислотоупорные бетоны, жаростойкие бетоны и др. специальные бетоны) и бетон на органических вяжущих (асфальтобетоны, пластбетоны).
Цементные бетон в зависимости от объёмной массы (в кг/м3) подразделяются на особо тяжёлые (более 2500), тяжёлые (от 1800 до 2500), лёгкие (от 500 до 1800) и особо лёгкие (менее 500).
Особо тяжёлые бетоны предназначены для специальных защитных сооружений (от радиоактивных воздействий); они изготовляются преимущественно на портландцементах и природных или искусственных заполнителях (магнетит, лимонит, барит, чугунный скрап, обрезки арматуры). Для улучшения защитных свойств от нейтронных излучений в особо тяжёлые бетоны обычно вводят добавку карбида бора или др. добавки, содержащие лёгкие элементы - водород, литий, кадмий. Наиболее распространены тяжёлые бетоны, применяемые в железобетонных и бетонных конструкциях промышленных и гражданских зданий, в гидротехнических сооружениях, на строительстве каналов, транспортных и др. сооружений. Особое значение в гидротехническом строительстве приобретает стойкость бетон, подвергающихся воздействию морских и пресных вод и атмосферы. К заполнителям для тяжёлого бетона предъявляются специальные требования по гранулометрическому составу и чистоте. Суровые климатические условия ряда районов России привели к необходимости разработки и внедрения методов зимнего бетонирования. В районах с умеренным климатом большое значение имеют процессы ускорения твердения бетон, что достигается применением быстро твердеющих цементов, тепловой обработкой (электропрогрев, пропаривание, автоклавная обработка), введением химических добавок и другими способами.
К тяжёлым бетонам относится также силикатный бетон, в котором вяжущим является кальциевая известь. Промежуточное положение между тяжёлым и лёгким бетоном занимает крупнопористый (бес песчаный) бетон, изготовляемый на плотном крупном заполнителе с поризованным при помощи газо- или пенообразователей цементным камнем.
Лёгкие бетоны изготовляют на гидравлическом вяжущем и пористых искусственных или природных заполнителях. Существует много разновидностей лёгкого бетона; они названы в зависимости от вида примененного заполнителя - вермикулитобетон, керамзитобетон, пемзобетон, перлитобетон, туфобетон и др.
По структуре и степени заполнения межзернового пространства цементным камнем лёгкие бетоны подразделяются на обычные лёгкие бетоны (с полным заполнением межзернового пространства), малопесчаные лёгкие бетоны (с частичным заполнением межзернового пространства), крупнопористые лёгкие бетоны, изготовляемые без мелкого заполнителя, и лёгкие бетоны с цементным камнем, поризованные при помощи газо- или пенообразователей.
По виду вяжущего лёгкие бетоны на пористых заполнителях разделяются на цементные, цементно-известковые, известково-шлаковые и силикатные. Рациональная область применения лёгких бетонов - наружные стены и покрытия зданий, где требуются низкая теплопроводность и малый вес. Высокопрочный лёгкий бетон используется в несущих конструкциях промышленных и гражданских зданий (в целях уменьшения их собственного веса). К лёгким бетонам относятся также конструктивно-теплоизоляционные и конструктивные ячеистые бетоны с объёмной массой от 500 до 1200 кг/м3. По способу образования пористой структуры ячеистые бетоны разделяются на газобетоны и пенобетоны, по виду вяжущего - на газо- и пенобетоны, получаемые с применением портландцемента или смешанных вяжущих; на газо- и пеносиликаты, изготовляемые на основе извести; газо- и пеношлакобетоны с применением молотых доменных шлаков. При использовании золы вместо кварцевого песка ячеистые бетоны называются газо- и пенозолобетонами, газо- и пенозолосиликатами, газо- и пеношлакозолобетонами. Особо лёгкие бетоны применяют главным образом как теплоизоляционные материалы. Области применения бетонов в современном строительстве постоянно расширяются. В перспективе намечается использование высокопрочных бетонов (тяжёлых и лёгких), а также бетонов с заданными физико-техническими свойствами: малой усадкой и ползучестью, морозостойкостью, долговечностью, трещиностойкостью, теплопроводностью, жаростойкостью и защитными свойствами от радиоактивных воздействий. Для достижения этого потребуется проведение широкого круга исследований, предусматривающих разработку важнейших теоретических вопросов технологии тяжёлых, лёгких и ячеистых бетонов: макро- и микроструктурной теорий прочности бетонов с учётом внутренних напряжений и микротрещинообразования, теорий кратковременных и длительных деформаций бетонов и др.
В настоящее время в строительстве используют различные виды бетона. Разобраться в их многообразии помогает классификация бетонов. Бетоны классифицируют:
- по средней плотности;
- по виду вяжущего вещества;
Многие свойства бетона зависят от его плотности, на величину которой влияют плотность цементного камня, вид заполнителя и структура бетонов.
По плотности бетоны делят на:
- особо тяжелые с плотностью более 2500 кг/ кубетон м.;
- тяжелые - 1800. 2500 кг/ кубетон м;
- легкие -500. 1800 кг/ кубетон м;
- особо легкие - менее 500 кг/куб, м.
Особо тяжелые бетоны приготовляют на тяжелых заполнителях - стальных опилках или стружках (сталебетон), железной руде (лимонитовый и магнетитовый бетоны) или барите (баритовый бетон).
Тяжелые бетоны с плотностью 2100. 2500 кг/ кубетон м. получают на плотных заполнителях из горных пород (гранит, известняк, диабаз). Облегченный бетон с плотностью 1800. 2000 кг/ кубетонм. получают на щебне из горных пород с плотностью 1600. 1900 кг/куб, м. легкие бетоны изготовляют на пористых заполнителях (керамзит, аглопорит, вспученный шлак, пемза, туф).
К особо легким бетонам относятся ячеистые бетоны (газобетон, пенобетон), которые получают вспучиванием вяжущего, тонкомолотой добавки и воды с помощью специальных способов, и крупнопористый бетон на легких заполнителях. лавной составляющей бетона, во многом определяющей его свойства, является вяжущее вещество, по виду которого различают бетоны: цементные, силикатные, гипсовые, шлакощелочные, полимерцементные и специальные.
Цементные бетоны приготовляют на различных цементах и наиболее широко применяют в строительстве. Среди них основное место занимают бетоны на цементе (портландцемент) и его разновидностях (около 65% от общего объема производства), успешно используют бетоны на шлакопортландцемента (20. 25%) и пуццолановом цементе. К разновидностям цементных бетонов относятся: декоративные бетоны, (на белом и цветных цементах), бетоны для самонапряженных конструкций (на напрягающем цементе), бетоны для специальных целей (на глиноземистом и безусадочном цементах).
Силикатные бетоны готовят на основе извести. Для производства изделий в этом случае применяют автоклавный способ твердения. Гипсовые бетоны готовят на основе гипса. Гипсовые бетоны применяют для внутренних перегородок, подвесных потолков и элементов отделки зданий. Разновидностью этих бетонов являются гипсоцементные - пуццолановые бетоны, обладающие повышенной водостойкостью. Применение - объемные блоки санузлов, конструкции малоэтажных домов. Шлакощелочные бетоны делают на молотых шлаках, затворенных щелочными растворами. Эти бетоны еще только начинают применяться в строительстве. Полимербетоны изготовляют на различных видах полимерного связующего, основу которого составляют смолы (полиэфирные, эпоксидные, карбамидные) или мономеры (фурфуролацетоновый), отверждаемые в бетоне с помощью специальных добавок. Эти бетоны более пригодны для службы в агрессивных средах и особых условиях воздействия (истирание, кавитация). Полимерцементные бетоны получают на смешанном связующем, состоящем из цемента и полимерного вещества (водорастворимые смолы и латексы). Специальные бетоны готовят с применением особых вяжущих веществ.
Для кислотоупорных и жаростойких бетонов применяют жидкое стекло с кремнефтористым натрием, фосфатное связующее.В качестве специальных вяжущих используют шлаковые, нефелиновые и стеклощелочные, полученные из отходов промышленности.Бетоны применяют для различных видов конструкций, как изготовляемых на заводах сборного железобетона, так возводимых непосредственно на месте эксплуатации (в гидротехническом, дорожном строительстве).
В зависимости от области применения различают:
- обычный бетон для железобетонных конструкций (фундаментов, колон, балок перекрытий и мостовых конструкций);
- гидротехнический бетон для плотин, шлюзов, облицовки каналов, водопроводно-канализационных сооружений;
- бетон для ограждающих конструкций (легкий);
- бетон для полов, тротуаров, дорожных и аэродромных покрытий;
- бетоны специального назначения (жароупорный, кислотостойкий, для радиационной защиты).
Основные характеристики бетона
Классом бетона называют числовой коэффициент любого его качества, принимаемый с обещанной обеспеченностью 0,95. Это значит, что из ста случаев несоответствие возможно лишь в пяти. Согласно принятым стандартам, класс бетона обозначают как букву В, а цифрой, что стоит после нее, показывают то давление, что изделие может выдержать после своего созревания (например В15 либо В25).
Маркой бетона принято называть границу крепости на сокращение. Ее обозначают буквой М, а за ней следует цифра (предел 50-1000). Марка бетона оказывает влияние примерно на 45% обеспеченности характеристик бетона. Но в тоже время во время изготовления бетона дозволяется получить изделие разного класса. На это оказывает влияние большое количество факторов – качество компонентов, правильность дозирования, способ изготовления. Так, если изготавливать бетон с маркой М400 в бетономешалке ручного типа, то на выходе получится изделие В25. Однако, если применить бетонный узел, то тогда классификация изменится на В15, а уж на современном промышленном оборудовании и вовсе получим В35.
Перевод марки в класс
-
Марка бетона М100 соответствует В7,5. Используется во время предварительных операций по монтажу фундамента. соответствует В12,5. Чаще всего его используют для монтажа стяжек, полов, дорожек либо фундаментов небольшого размера. соответствует В15. Используется чаще иных из всего перечня бетонных марок. Применяется при установке полов, отмосток, фундаментов, бетонных лестниц, площадок и другого. соответствует В20. Ее применяют в основном при создании разного типа фундаментов, отмосток, заборов, стен, площадок, лестниц. соответствует В25. Используют обычно для создания плит, колон, балок, бассейнов, монолитных фундаментов. соответствует В30. Используют в сложных ответственных строительствах, во время сооружения мостов, банков либо зданий с особыми требованиями к прочности.
Осадка конуса
Осадкой конуса принято называть данные, которые также называются эксплуатационными характеристиками бетонов. Это так называемая пластичность в бетоне, вымеряется она в сантиметрах. Если объяснить еще проще, то чем выше показатель осадки конуса, тем сильнее подвижно данное изделие.
Это значение указывают в технической документации к бетону, обозначают буквой П, после которой пишут цифру в диапазоне 1-5. Но не стоит пренебрегать знаниями об осадке конуса ячеистых изделий. Если предвидятся операции по монолитному строительству, то используют материал с данными П2 либо П3. Если заливается сооружение с плохой доступностью для заливки материалом, то рекомендуют применять изделие П4 и виды с более высокими показателями. Иначе такой раствор еще называют литым бетоном. Если необходимо выполнить укладку в опалубке без применения специальной вибраторной техники, то подобный выбор будет идеальным. Также такая смесь хорошо себя ведет в работе с бетононасосом.
Водонепроницаемость
Водонепроницаемость, это когда бетоны могут сопротивляться влиянию влаги и не крошиться, то есть, не напитываться влагой принудительно. Марки бетонных ячеистых изделий обозначаются буквой W, после которой ставят цифру 2, 4, 6, 8 и 12. Бетонами с высоким уровнем водонепроницаемости пользуются чаще, ведь они обладают такими достоинствами:
- Пригодны для сооружения зданий в местах, где грунтовые воды расположены близко к поверхности земли.
- Это вид бетона не страшится резких перепадов температур. Особенно это важно для построенных конструкций, которые не защищены от подобного влияния.
Уровень данного эксплуатационного свойства зависит от типа применяемого материала, а также от наличия внутри смеси различных дополнительных компонентов, обстановки, в которой происходило застывание изделия. Также на качество водонепроницаемости оказывает влияние внутренняя структура материала.
Морозостойкость
Прочностные характеристики бетона включают в себя уровень морозостойкости готового материала. Данный показатель демонстрирует число периодов размораживания и замораживания, которое не разрушает изделие и не оказывает влияния на его крепость. Если бетон достаточно хорошего качества, то при нормальных обстоятельствах он прослужит не один десяток лет. В случае, когда производитель выпускает строительный материал, не осуществляя контроль за технологией производства, уровнем морозостойкости, на рынке появляются изделия с недостаточной морозостойкостью.
Подвижность
Удобоукладываемость
По стандартам изделия могут быть таких видов:
- сверхжесткие;
- жесткие;
- подвижные.
Жесткий вид и сверхжесткий применяют тогда, когда используется процедура вибропрессования. В строительствах частного порядка зачастую применяют подвижный вид изделия.
Плотность
Само изделие нельзя назвать плотным строительным веществом. Находящиеся в конструкции ячейки получаются из-за улетучивания излишков влаги, а также из-за того, что во время уплотнения раствора удаляется не весь воздух. Уровень плотности увеличивается в том случае, если были подобраны зернистые дополнительные компоненты, сделан правильный баланс между водой и цементом, после использования пластифицирующих веществ, а также при полном контроле за уплотнением бетонного раствора.
Если показатель плотности ячеистого изделия растет, то улучшаются и другие его параметры – крепость, противостояние влаге, перепадам и влиянию температур, сопротивляемость коррозии. Сырой материал после изготовления и кладки обязательно следует скорее уплотнить. По ходу уплотнительных операций нужно убрать воздушные пузырьки из массы, тщательно распределить раствор. Это поможет достигнуть повышенной плотности готового строительного материала. Однако вследствие подобных манипуляций изделие выходит достаточно тяжелым.
Если нужно получить легкий бетон типа В15, то в качестве дополнительного компонента стоит добавить керамзит. А для типа В25 лучше подойдет ракушечник.
Классы и марки бетона
Содержание:
1. Классы и марки бетонов…………………………………. 3
2. Классы арматуры…………………………………………..5
3. Виды предварительно напряженного бетона…………….7
4. Классификация железобетонных изделий………………..8
5. Компановка монолитного варианта………………………10
1. Классы и марки бетонов
Классы и марки бетона в зависимости от назначения железобетонных конструкций и условий эксплуатации устанавливают показателикачества бетона, основными из которых являются:
* класс бетона по прочности на осевое сжатие В;
* указывается в проекте во всех случаях;
* класс бетона по прочности на осевое растяжение Bt, назначается в тех случаях, когда эта характеристика имеет главенствующее значение и контролируется на производстве;
* марка бетона по морозостойкости F; должна назначаться для конструкций,подвергающихся в увлажненном состоянии действию попеременного замораживания и оттаивания (открытые конструкции, ограждающие конструкции и т. п.);
* марка по водонепроницаемости W; назначается для конструкций, к которым предъявляют требования непроницаемости (резервуары, напорные трубы и т. п.);
* марка по плотности D; назначается для конструкций, к которым кроме требований прочности предъявляютсятребования теплоизоляции, и контролируется на производстве.
Заданные класс и марку бетона получают соответствующим подбором состава бетонной смеси с последующим испытанием контрольных образцов. Высокое сопротивление бетона сжатию — наиболее ценное его свойство, широко используемое в железобетонных конструкциях. По этим соображениям основная характеристика — класс бетона по прочности на сжатиеуказывается во всех случаях.
Классом бетона по прочности на осевое сжатие В (МПа) называется временное сопротивление сжатию бетонных кубов с размером ребра 15 см, испытанных через 28 дней хранения при температуре 20±2°С по ГОСТу с учетом статистической изменчивости прочности. Сроки твердения бетона устанавливают так, чтобы требуемая прочность бетона была достигнута к моменту загружения конструкции проектнойнагрузкой.
Для монолитных конструкций на обычном портландцементе этот срок, как правило, принимается равным 28 дням. Для элементов сборных конструкций заводского изготовления отпускная прочность бетона может быть ниже его класса; она устанавливается по стандартам и техническим условиям в зависимости от условий транспортирования, монтажа, сроков загружения конструкции и др.
Классы бетона попрочности на сжатие для железобетонных конструкций нормами устанавливаются следующие:
для тяжелых бетонов В7,5; B10; В12,5; В15; В20; ВЗО; В35; В40; В45; В50; В55; В60;
для мелкозернистых бетонов вида А на песке с модулями крупности 2,1 и более — в том же диапазоне до В40 включительно;
вида Б с модулем крупности менее 1 — в том же диапазоне до ВЗ0 включительно;
вида В, подвергнутого автоклавнойобработке — в том же диапазоне до В60 включительно; для легких бетонов — в том же диапазоне до В40 включительно.
Классы бетона по прочности на осевое растяжение В0,8; B1,2; B1,6; В2; В2,4; В2,8; В3,2 характеризуют прочность бетона на осевое растяжение (МПа) по ГОСТу с учетом статистической изменчивости прочности.
Марки бетона по морозостойкости от F25 до F500 характеризуют число выдерживаемых цикловпопеременного замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии. Марки бетона по водонепроницаемости от W2 до W12 характеризуют предельное давление воды, при котором еще не наблюдается просачивание ее через испытываемый образец.
Марки бетона по плотности от D800 до D2400 характеризуют среднюю плотность (кг/м3).
Оптимальные класс и марку бетона выбирают на основании технико-экономическихсоображений в зависимости от типа железобетонной конструкции, ее напряженного состояния, способа изготовления, условий эксплуатации и др. Рекомендуется принимать класс бетона для железобетонных сжатых стержневых элементов не ниже В15. Для конструкций, испытывающих значительные сжимающие усилия (колонн, арок и т.п.), выгодна относительно высокие классы бетона — В20—ВЗ0;.
Чтобы читать весь документ, зарегистрируйся.
Связанные рефераты
марка бетона
. II класса, пропитанный вязким битумом 12 600 600 E = 600 Ru = 0,35 Щебень фракционный I.
Курсовая Расчет многопустотной плиты перекрытия
. экономичные плиты перекрытия. Наиболее экономичны по расходу бетона плиты с овальными.
60 Стр. 2 Просмотры
Бетон
. профессиональная информация о производстве и применению бетонов и других строительных.
13 Стр. 2 Просмотры
Бетон
. напряженных конструкций, увеличения применения легких бетонов на пористых заполнителях и т.д.
24 Стр. 2 Просмотры
Бетон
. Бетон Министерство образования и науки Республики Казахстан Павлодарский.
Классы и марки бетона реферат
Нижегородский Государсвтенный Архитектурно-Строительный Университет
Кафедра Железобетонных и каменных конструкций
Реферат на тему:
Бетон. Общие сведения и его особенности
Выполнил: Вдовина Е. В.
Проверил: Нифонтов А. В., Ламзин Д.А.
Бетон - один из древнейших строительных материалов. На территории бывшей Югославии найдены остатки зданий с полами из бетона на извести, которые датируются 5600 г. до н. э. В третьем тысячелетии до н.э. из бетона построены часть Великой Китайской стены, своды и галереи пирамид в Египте. Широкое применение получил бетон в Древнем Риме во втором тысячелетии до н. э.: из него строили волноломы, акведуки, бани, дома до 4 этажей, общественные здания с пролетами до 22 м, театры, дворцы и т.п.
Бетон - это искусственный камень, получаемый в результате затвердевания рационально подобранной, хорошо перемешанной уплотненной смеси вяжущего вещества, воды, песка, щебня или гравия( или без них).
Сегодня бетон - это весьма широкое понятие, включающее в себя большое количество материалов, соответсвующих приведенному определению, но отличающихся по свойствам, применяемым сырьевым материалам, технологиям приготовления, формования и твердения.
Бетон для железобетонных конструкций должен обладать вполне определенными, наперед заданными физико-механическими свойствами: необходимой прочностью, хорошим сцеплением с арматурой, достаточной непроницаемостью для защиты арматуры от коррозии. Кроме того, в зависимости от назначения железобетонной конструкции и условий ее эксплуатации, могут быть предъявлены еще и специальные требования: морозостойкость при многократном замораживании и оттаивании (например, в панелях наружных стен зданий, открытых сооружениях и др.), жаростойкость при длительном воздействии высоких температур, коррозионная стойкость при агрессивном воздействии среды и др.
Чтобы получить бетон, обладающий заданной прочностью и удовлетворяющий перечисленным выше специальным требованиям, подбирают по количественному соотношению необходимые составляющие материалы: цементы различного вида, крупные и мелкие заполнители, добавки различного вида, обеспечивающие удобоук- ладываемость смеси или морозостойкость, и т. п.
Бетоны подразделяют по ряду признаков:
структуре - бетоны 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;
плотности - более 2500 кг/м3 (особо тяжелые); более 2200 и до 2500 кг/м3 (тяжелые); более 1800 и до 2200 кг/м3 (мелкозернистые); более 800 и до 2000 кг/м3 (легкие);
виду заполнителей - на плотных заполнителях; пористых специальных, удовлетворяющих требованиям биологической защиты, жаростойкости и др.;
зерновому составу - крупнозернистые с крупными и мелкими заполнителями; мелкозернистые с мелкими заполнителями;
условиям твердения - бетон естественного твердения; подвергнутый тепловлажностной обработке при атмосферном давлении; подвергнутый автоклавной обработке при высоком давлении.
Согласно СНиП 2.03.01-84 для изготовления бетонных и железобетонных конструкций предусмотрены следующие виды бетонов:
· тяжелый средней плотности свыше 2200 до 2500 кг/м3 (на плотных заполнителях);
· мелкозернистый средней плотности свыше 1800 кг/м3 (на мелких заполнителях);
· легкий плотной и поризованной структуры (на пористых заполнителях);
· ячеистый автоклавного и неавтоклавиого твердения;
В качестве плотных заполнителей для тяжелых бетонов применяют щебень из дробленых горных пород (песчаника, гранита, диабаза и др.) и природный кварцевый песок. Пористые заполнители могут быть естественными (перлит, пемза, ракушечник и др ) или искусственными (Керамзит, шлак и т. п.). В зависимости от вида пористых заполнителей различают керамзитобетон, шлакобетон, перлитобетон и т. д.
. Структура бетона и ее влияние на прочность и деформативность
Структура бетона оказывает большое влияние на прочность и деформативность бетона. Чтобы уяснить этот вопрос, рассмотрим схему физико-химическою процесса образования бетона. При затворении водой смеси из заполнителей и цемента начинается химическая реакция соединения минералов цемента с водой, в результате которой образуется гель - студнеобразная пористая масса со взвешенными в воде, еще не вступившими в химическую реакцию, частицами цемента и незначительными соединениями в виде кристаллов. В процессе перемешивания бетонной смеси гель обволакивает отдельные зерна заполнителей, постепенно твердеет, а кристаллы с течением времени соединяются в кристаллические сростки. Твердеющий гель превращается в цементный камень, скрепляющий зерна крупных и мелких заполнителей в монолитный твердый бетон.
Существенно важным фактором, влияющим на структуру и прочность бетона, является количество воды, применяемое для приготовления бетонной смеси, оцениваемое водоцементным отношением W/C - отношением взвешенного количества воды к количеству цемента в единице объема бетонной смеси. Для химического соединения воды с цементом необходимо, чтобы W/C? 0.2. Однако по технологическим соображениям - для достижения достаточной подвижности и удобоукладываемости бетонной смеси - количество воды берут с некоторым избытком, так подвижные бетонные смеси, заполняющие форму под влиянием текучести, имеют W/C=0,5. 0.6, а жесткие бетонные смеси, заполняющие форму под влиянием механической виброобработки, имеют W/C= =0.3. 0.4.
Избыточная, химически несвязанная вода частью вступает впоследствии в химическое соединение с менее активными частицами цемента, а частью заполняет многочисленные поры и капилляры в цементном камне и полостях между зернами крупного заполнителя, а затем, постепенно испаряясь, освобождает их. По данным исследований поры занимают около трети объема цементного камня; с уменьшением водоцементного отношения пористость цементного камня уменьшается и прочность бетона увеличивается. Поэтому в заводском производстве железобетонных изделий применяют преимущественно жесткие бетонные смеси с возможно меньшим значением W/C, которые к тому же требуют меньшего расхода цемента и меньших сроков выдержки изделий в формах.
Таким образом, структура бетона оказывается весьма неоднородной: она образуется в виде пространстненной решетки из цементного камня, заполненной зернами песка и щебнем различной крупности и формы, пронизанной большим числом микропор и капилляров, которые содержат химически несвязанную воду, водяные пары и воздух. Физически бетон представляет собой капиллярно-пористый материал, в котором нарушена сплошность массы и присутствуют все три фазы - твердая, жидкая и газообразная. Цементный камень также обладает неоднородной структурой и состоит из упругого кристаллического сростка и наполняющей его вязкой массы - геля.
Длительные процессы, происходящие в бетоне, - изменение водного баланса, уменьшение объема твердеющего геля, рост упругих кристаллических сростков - наделяют бетон упругопластическими свойствами. Эти свойства проявляются в характере деформирования бетона под нагрузкой, во взаимодействии с температурновлажностным режимом окружающей среды.
Исследования показали, что имеющиеся известные теории прочности к бетону неприменимы. Зависимость между составом, структурой бетона, его прочностью и деформативностыо представляет собой задачу, которую исследователи решают применительно к каждому виду бетона в зависимости от его признаков (см. выше). Суждения о прочности и деформативности бетона основаны на большом числе экспериментов, выполненных в лабораторных условиях.
. Усадка бетона и начальные напряжения
Бетон обладает свойством уменьшаться в объеме при твердении в обычной воздушной среде (усадка бетона) и увеличиваться в объеме при твердении в воде (набухание бетона). Как показывают опыты, усадка бетона зависит от ряда причин:
)количества и вида цемента - чем больше цемента на единицу объема бетона, тем больше усадка; при этом высокоактивные и глиноземистые цементы дают большую усадку; бетоны, приготовленные на специальном цементе (расширяющемся или безусадочном), усадки не дают;
)количества воды - чем больше W/C, тем больше усадка;
)крупности заполнителей - при мелкозернистых песках и пористом щебне усадка больше. Чем выше способность заполнителей сопротивляться деформированию, т. е. чем выше их модуль упругости, тем усадка меньше. При разной крупности зерен заполнителей и меньшем объеме пустот меньше и усадка;
)присутствия различных гидравлических добавок и ускорителей твердения (например, хлористый кальций) - они, как правило, увеличивают усадку.
Обычно усадка бетона происходит наиболее интенсивно в начальный период твердения и в течение первого года, в дальнейшем она постепенно затухает. Чем меньше влажность окружающей среды, тем больше усадочные деформации и выше скорость их роста.
Усадка бетона под нагрузкой при длительном сжатии ускоряется, а при длительном растяжении, наоборот, замедляется. Усадка бетона связана с физико-химическими процессами твердения и уменьшением объема цементного геля, потерей избыточной воды в результате испарения во внешнюю среду и гидратации с еще непрореагированными частицами цемента. По мере твердения цементного геля, уменьшения его объема и образования кристаллических сростков усадка бетона затухает. Капиллярные явления в цементном камне, вызванные избыточной водой, также влияют на усадку бетона - поверхностные натяжения менисков вызывают давление на стенки капилляров, из-за чего происходят объемные деформации
Усадке бетона в период твердения препятствуют заполнители, которые становятся внутренними связями, вызывающими в цементном камне начальные растягивающие напряжения. По мере твердения геля образующиеся в нем кристаллические сростки становятся такого же рода связями. Неравномерное высыхание бетона приводит к неравномерной его усадке, что, в свою очередь, ведет к возникновению начальных усадочных напряжений. Открытые, быстрее высыхающие поверхностные слои бетона, испытывают растяжение, в то время как внутренние, более влажные зоны, препятствующие усадке поверхностных слоев, оказываются сжатыми. В бетоне появляются усадочные трещины.
Начальные напряжения, возникающие под влиянием усадки бетона, не фигурируют непосредственно в расчете прочности железобетонных конструкций; их учитывают расчетными коэффициентами, охватывающими совокупность характеристик прочности. Уменьшить начальные усадочные напряжения в бетоне можно конструктивными мерами - армированием элементов и устройством усадочных швов в конструкциях, а также технологическими мерами - подбором состава, увлажнением среды при тепловой обработке твердеющего бетона, увлажнением поверхности бетона.
Так как бетон представляет собой неоднородный материал, внешняя нагрузка создает в нем сложное напряженное состояние. В бетонном образце, подвергнутом сжатию, напряжения концентрируются на более жестких частицах, обладающих большим модулем упругости, вследствие чего по плоскостям соединения этих частиц возникают усилия, стремящиеся нарушить их связь. В то же время происходит концентрация напряжений в местах, ослабленных порами и пустотами. Из теории упругости известно, что вокруг отверстий в материале, подвергнутом сжатию, наблюдается концентрация самоуравновешенных растягивающих и сжимающих напряжений, действующих по площадкам, параллельным сжимающей силе. Поскольку в бетоне много пор и пустот, растягивающие напряжения у одного отверстия или поры накладываются на соседние. В результате в бетонном образце, подвергнутом осевому сжатию, кроме продольных сжимающих напряжений возникают и поперечные растягивающие напряжения (вторичное поле напряжений)
Структура бетона, обусловленная неоднородностью состава и различием способов приготовления, приводит к тому, что при испытании образцов, изготовленных из одной и той же бетонной смеси, получают неодинаковые показатели прочности. Прочность бетона зависит от ряда факторов, основными из которых являются:
технологические факторы; возраст и условия твердения; форма и размеры образца; вид напряженного состояния и длительность воздействия.
Бетон имеет разное временное сопротивление при сжатии, растяжении и срезе.
классы и марки бетона.
В зависимости от назначения железобетонных конструкций и условий эксплуатации устанавливают показатели качества бетона, основными из которых являются:
§ класс по прочности на осевое сжатие В -указывают в проекте во всех случаях как основную характеристику
§ класс по прочности на осевое растяжение Вг - назначают в тех случаях, когда эта характеристика имеет главенствующее значение и контролируется на производстве
§ марка по морозостойкости F - назначают для конструкций, подвергающихся в увлажненном состоянии действию попеременных замораживания и оттаивания (открытые конструкции, ограждающие конструкции и т.д. )
§ марка по водонепроницаемости W - назначают для конструкций, к которым предъявляются требования ограниченной проницаемости (резервуары и т.п.);
§ марка по средней плотности D - назначают для конструкций, к которым кроме требований прочности предъяв лчются требования теплоизоляции, и контролируют на производстве.
Заданные класс и марку бетона получают соответствующим подбором состава бетонной смеси с последующим испытанием контрольных образцов.
Классом бетона по прочности на осевое сжатие В (МПа) называется временное сопротивление сжатию бетонных кубов с размером ребра 150 мм, испытанных в соответствии со стандартом через 28 сут. хранения при температуре 20±2 °С с учетом статистической изменчивости прочности.
. Деформативность бетона. Виды деформаций
бетон деформация приготовление напряжение
В бетоне различают деформации двух основных видов:
объемные, развивающиеся во всех направлениях под влиянием усадки, изменения температуры и влажности
силовые, развивающиеся главным образом вдоль направления действия сил. Силовым продольным деформациям соответствуют некоторые поперечные деформации; начальный коэффициент поперечной деформации бетона v = 0,2 (коэффициент Пуассона).
Бетону свойственно нелинейное деформирование. Начиная с малых напряжений, в нем, помимо упругих деформаций, развиваются неупругие остаточные или пластические деформации. Поэтому силовые деформации в зависимости от характера приложения нагрузки и длительности ее действия подразделяют на три вида: при однократном загружении кратковременной нагрузкой; длительном действии нагрузки; многократно повторяющемся действии нагрузки.
Свойства бетона, характеризующиеся нарастанием неупругих деформаций с течением времени при постоянных напряжениях, называют ползучестью бетона.
Свойство бетона, характеризующееся уменьшением с течением времени напряжений при постоянной начальной деформации называют релаксацией напряжений.
Ползучесть и релаксация имеют общую природу и оказывают существенное влияние на работу железобетонных конструкций под нагрузкой.
Природа ползучести бетона объясняется его структурой, длительным процессом кристаллизации и уменьшением количества геля при твердении цементного камня. Под нагрузкой происходит перераспределение напряжений с испытывающей вязкое течение гелевой структурной составляющей на кристаллический сросток и зерна заполнителей. Одновременно развитию деформаций ползучести способствуют капиллярные явления, связанные с перемещением в микропорах и капиллярах избыточной воды под нагрузкой. С течением времени процесс перераспределения напряжений затухает и деформирование прекращается.
Ползучесть разделяют на линейную, при которой зависимость между напряжениями и деформациями приблизительно линейная, и нелинейную, которая начинается прн напряжениях, превышающих границу образования структурных микротрещин.
. Особенности физико-механических свойств некоторых видов бетона
Плотный силикатный бетон. Это бесцементный бетон автоклавного твердения, получаемый на основе известкового вяжущего (известково-песчаного, известковошлакового и т. п.). Он относится к группе тяжелых бетонов, где заполнителями служат кварцевые пески; обладает хорошим сцеплением с арматурой и защищает ее от коррозии.
Начальный модуль упругости в сравнении с равнопрочным цементным бетоном в 1,5. 2 раза меньше. Обладает меньшей ползучестью. Применяется для изготовления сборных железобетонных элементов зданий. В неблагоприятных условиях эксплуатации (усиленное воздействие атмосферных осадков, большие динамические нагрузки и т. п.) применение ограничено.
Кислотостойкий бетон. Это бетон, стойкий в условиях агрессивной среды (водной, содержащей кислоты, и паровоздушной, содержащей пары кислот). В зависимости от степени концентрации кислот в качестве вяжущих применяют пуццолановый портландцемент, шлаковый портландцемент, жидкое стекло. Применяется для конструкций подземных сооружений, покрытий некоторых цехов химической промышленности, цветной металлургии и т. п.
Полимербетон. В качестве вяжущего в полимербетоне применяют полимерные материалы (различные эмульсии, смолы и т. п.), существенно повышающие его прочность на сжатие и растяжение, улучшающие сцепление с арматурой, значительно повышающие стойкость в агрессивных средах. Несущие конструкции на основе ар- мополимербетона получают применение в объектах химической, электрометаллургической, пищевой и других отраслях промышленности. Бетон, приготовленный на цементном вяжущем, а затем в конструкциях, подвергнутый последующей пропитке полимерными материалами по специально разработанной технологии - бетонополимер, также приобретает существенно улучшенные физико-механические свойства, в том числе малую ползучесть. Он находит применение при изготовлении напорных труб, дорожных плит, колонн, ригелей и др.
Бетон является одним из важнейших строительных материалов во всех областях строительства.
Объем применения составляет 4 000 000 000 квадратных метров в мире.
У бетона очень высокие технико-экономические преимущества.
Список используемой литературы
1. Учебник «Железобетонные Конструкции» Байков В. Н., Сигалов Э. Е.
. Методическое пособие «Проектирование составов тяжелого бетона» Исаев А. В.
Читайте также: