От чего зависит прочность цементного камня

Обновлено: 10.05.2024

Цемент: его состав и свойства

Сегодня существует огромное количество различных стройматериалов, которые имеют свои преимущества и недостатки. Но, пожалуй, самым популярным из них является цемент. Его используют практически на всех этапах строительства, начиная от монтажа фундамента и заканчивая внутренней отделкой стен. Объяснить его популярность достаточно просто: он обладает высокой прочностью, вяжущим эффектом, позволяет скрыть любые дефекты, с легкостью выдерживает повышенные нагрузки, не боится отрицательных температур. Можно смело сказать, что до сих пор аналогов цементу просто не существует. Именно поэтому он еще долгое время будет оставаться №1 среди всех видов стройматериалов.

Что такое цемент?

Цемент – это стройматериал, который выступает в качестве вяжущего элемента в различных растворах. В целом он представляет собой серый порошок. В отдельно взятых случаях он может иметь изумрудный оттенок. Итоговый цвет цементного порошка зависит от добавок, которые в нём содержатся.

Чтобы получить бетонную смесь, необходимо смешать цемент, воду, песок. При необходимости могут добавляться и другие компоненты. Их выбор зависит от целей и задач, которые необходимо решить. После добавления воды все компоненты образуют пластичную массу, которая со временем начинает затвердевать и трансформироваться в высокопрочный искусственный камень.

История появления цемента

Первое упоминание о цементе появилось примерно 2200 лет назад. В те времена цемент готовили из извести, пемзы, туфа и вулканического пепла. Полученный состав использовали в качестве скрепляющего вещества при строительстве каменных зданий. Также из цемента изготавливали цельнолитые конструкции. Но они были недостаточно прочными, из-за чего их надёжность оставляла желать лучшего.

С каждым столетием качество цемента повышалось, и в 1824 г. Джозеф Аспдин разработал аналог современного портландцемента. Он отличался прекрасным вяжущим эффектом, благодаря чему его можно было использовать для приготовления бетона. Затвердевший материал отличался повышенной прочностью и износостойкостью.

Однако, несмотря на то, что он прекрасно выдерживал сжатие, растяжения бетона приводили к его разрушению. Инженеры обратили внимание на тот факт, что металлические балки, наоборот, не боятся растяжений, но плохо работают на сжатие. В итоге практически одновременно несколько специалистов пришли к выводу, что необходимо объединить эти две особенности.

В начале 1850-ых годов французский инженер Жан-Луи Ламбо построил небольшие лодки. В качестве исходного материала он использовал бетон, который армировал железной сеткой. Спустя несколько лет Уильям Уилкинсон стал первым, кто решил армировать металлическими балками бетонные панели. Полученные ЖБ-конструкции использовали при строительстве 2-этажного дома.

В 1854-м г. инженер-строитель Франсуа Куанье также проводил эксперименты с железобетоном. Он первым решил связать стальную арматуру перекрытий с боковыми панелями. Однако в массовом производстве железобетон начал использовать человек, который вообще не имел отношения к строительству, – это Джозеф Монье. В 1846-ом г. его назначили садовником в саду неподалёку от Лувра. Для пересадки апельсиновых деревьев на зиму в теплицу ему нужны были прочные и надежные кадки. Монье решил сделать их из бетона, но у него ничего не получалось. Полученные кадки все время трескались, даже не застыв. В итоге он решил укрепить их металлическими стержнями.

Тогда цемент не отличался прочностью и разрушался при малейших перепадах температур. Но на удивление Монье, его изобретение за 3 года интенсивной эксплуатации так и не вышло из строя – ни одна кадка не растрескалась. После этого садовник начал изготавливать из бетона и другие элементы ландшафтного дизайна.

Через несколько лет на парижской выставке он получил патент за использование армированного бетона в искусственных водоёмах. После этого последовало еще несколько патентов, в том числе за открытие ЖБ- балок, шпал, мостовых конструкций и других изделий. Через несколько лет вчерашний садовник стал самым узнаваемым человеком во Франции. Под его руководством был построен мост в замке Шазелье и еще много других конструкций.

Спустя некоторое время Монье продал все патенты инженеру-строителю Густаву Вайсу. Он, в свою очередь, сместил арматуру в сторону, что позволило повысить прочность и износостойкость железобетонных панелей. Можно смело сказать, что изобретение армированного бетона стало одним из важнейших событий в истории строительства.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Прочность цементного камня из портландцемента не является постоянной величиной. В результате физико-химических процессов гидратации, перекристаллизации и других происходит непрерывное изменение прочности структуры цементного камня. Во всех условиях первоначально быстрое нарастание прочности постепенно замедляется, затем сменяется снижением. Кинетика изменений прочности зависит в первую очередь от минералогического состава клинкера, тонкости измельчения цемента и температуры.  [2]

Прочность цементного камня из гидрофобизованного цемента в ранние сроки твердения более чем в 1 5 раза выше эталонного; к 28 сут прочность одинакова.  [3]

Прочность цементного камня при изгибе составляет 0 25 - 0 30 от прочности при сжатии, прочность при растяжении - 0 1 - 0 15 от прочности при сжатии.  [4]

Прочность цементного камня характеризуется временным сопротивлением сжатию, растяжению или изгибу. С этой целью изготовленные определенной формы образцы цементного камня испытывают на прочность, при этом определяют величину напряжения, соответствующую разрушению образца.  [5]

Прочность цементного камня нестабильна во времени, особенно в условиях повышенных температур. Эти кривые построены по результатам исследований длительного твердения цементного камня при различных температуре и давлении.  [6]

Прочность цементного камня снижается, а водопроницаемость его возрастает, но незначительно, по сравнению с изменением за счет повышения водосодержания. Способ введения бентонита существенно не влияет на прочность и водопроницаемость цементного камня.  [7]

Прочность цементного камня во многом зависит от вида на-гружения.  [8]

Прочность цементного камня не остается постоянной. Первое время после затвердения она быстро возрастает, затем постепенно стабилизируется, а через некоторое время начинает медленно снижаться. Изменяются во времени и другие свойства цементного камня. Поэтому при определении свойств цементного камня необходимо точно фиксировать продолжительность его твердения перед испытанием.  [9]

Прочность цементного камня принято характеризовать временным сопротивлением сжатию, растяжению или изгибу. При изготовлении образцам придается форма, удобная для данного испытания.  [10]

Прочность цементного камня при растяжении испытывают на образцах с сечением в наиболее узкой части 25 4Х25 4 0 5 мм. Испытательная машина имеет два захвата, которые удерживают образец в фиксированном положении с помощью упора и двух опорных роликов. Каждый захват самоустанавливается в верхней и нижней плитах машины на опорных призмах.  [11]

Прочность цементного камня в условиях повышенных температ ные кривые изменения прочности различных температурах окружаюи 39 приведены результаты измерен.  [13]

Прочность цементного камня прямо пропорциональна количеству вытесненного нефтепродукта.  [14]

Прочность цементного камня принято характеризовать временным сопротивлением сжатию, растяжению или изгибу. При изготовлении образцам придается форма, удобная для данного вида испытания.  [15]

Строй-справка.ру

До сих пор мы рассматривали основы гидратации и некоторые специальные свойства продуктов гидратации отдельных клинкерных минералов. Теперь предстоит обсудить вопрос об изменении свойств цементного камня, образующегося в результате накопления продуктов гидратации клинкерных минералов. Рассмотрим важнейшие: прочность, водонепроницаемость, морозостойкость, устойчивость, против действия химически вредных веществ, усадку и ползучесть, тепловыделение.

Прочность цементного камня. Элементарное представление о возникновении прочности цементного камня можно составить по нашим воспоминаниям об игре с песком в детстве: чем мельче песок, смешанный с определенным количеством воды, тем прочнее изготовленные из смеси образцы (рис. 24).

Степень влияния тонких слоев на прочность сцепления может быть определена по трудности отделения друг от друга двух сложенных влажных стеклянных пластин. И в цементном геле пленки воды на поверхности гелевых частичек играют аналогичную роль, причем благодаря огромной удельной поверхности гелевых частиц (200—300 м2/г, а песок имеет поверхность 20—30 см/г) цементный камень достигает прочности 100 МПа и выше. Помимо действия водных пленок другие поверхностные силы также участвуют в создании прочности. Не последнюю роль играет и сцепление гелевых частиц друг с другом.

Существует однозначная связь между концентрацией гелевидных составляющих и прочностью цементного камня. Эта связь настолько сильна, что даже при различных значениях ВЩ в цементном клее она не нарушается (рис. 25). Необходимо, однако, учитывать, что цементный клей с большими значениями В/Ц, т. е. с более высоким содержанием воды, исчерпывает свою гидратацион-ную способность при меньшей концентрации гелевых составляющих, чем цементный клей с малым В/Ц. Обратите внимание на то, что на горизонтальной оси отложена концентрация гелевых составляющих, а не время, как на рис. 26, в основе которого лежат значения, взятые из Рис. 25. Здесь одинаковая концентрация гелевых составляющих и, следовательно, одинаковая прочность, которая из-за различных значений В/Ц наблюдается в различное время (представлена пунктиром).

Водонепроницаемость, морозостойкость и морозосолестойкость (сопротивляемость действию противогололедных реагентов). Эти свойства цементного камня определяются плотностью бетона, от которого зависит его водонепроницаемость и малая степень насыщения водой. И здесь концентрация гелевых новообразований дает ключ к пониманию стойкости бетона, но еще больше открывает возможность к пониманию зависимостей для пор, представленных соответственно на рис. 21. Размеры гелевых пор очень незначительны. Поэтому находящаяся в них вода оказывается под большим влиянием поля сил, действующих на поверхности стенок этих пор. Отсюда следует, что вряд ли вода может через них протекать. При обычных температурах замораживания вода в порах также не может замерзать, так как точка ее замерзания зависит от давления пор. Поэтому играют роль только капиллярные поры, которые, правда, достаточно велики, чтобы принимать и пропускать воду. Из рис. 21 следует, что капиллярные поры при завершенной гидратации образуются только при Я/Д>0,4. Таким образом, чисто теоретически можно заключить, что всякий цементный камень водонепроницаем и морозостоек, если он образовался из цементного клея со значением В/Ц^: s^0,4. Проведенные опыты, однако, показали, что эти свойства наблюдаются и при более высоком В/Ц; таким образом, ограниченное количество капиллярных пор еще безвредно.

Водонепроницаемость бетонного изделия в зависимости от его толщины наблюдается уже при В/Ц — = 0,60—0,70. При использовании уплотняющих веществ в отдельных случаях возможны и более высокие значения водоцементного отношения.

Более строгие требования к В/Ц предъявляют морозостойкость и морозосолестойкость — сопротивляемость противоморозным химическим реагентам (обычно неорганическим солям). Рис. 29 показывает, как противогололедные реагенты способствуют разрушению бетона при замораживании. При воздействии мороза,

Сопротивляемость химически вредным веществам. Вещества, оказывающие любое действие на бетон, попадают в поровую систему цементного камня главным образом в растворенном виде с водой — с агрессивными грунтовыми и поверхностными водами или с выпадающими осадками. Структура цементного камня может разрушаться вследствие увеличения объема продуктов взаимодействия, выщелачивания твердых составляющих или возникновения гелеобразных не связанных друг с другом продуктов.

Слева показан бетон, подвергавшийся около 10 лет кроме мороза действию реагентов. Справа на рисунке показан бетон достаточно морозостойкий, не подвергавшийся действию таких реагентов без одновременного использования противогололедных реагентов, цементный камень без искусственных воздушных пор при В/Ц=0,50 достаточно устойчив. Если использованы воздухововлекающне добавки, допустимо значение В/Ц=0,6.

Более низкие значения В/Ц необходимы, если на замерзшие бетонные поверхности нанесены противогололедные реагенты (например хлористый магний). Они хотя и вызывают таяние льда на поверхности бетона, но при этом отнимают необходимое для этого тепло от бетона, который в нижележащих слоях, куда соль не поступает, замерзает еще сильнее («морозный шок»). По этой причине (см. рис. 29) в строительстве бетонных дорог приходится назначать В/Ц = 0,42 (без воздухововлекающих добавок) или 5/Я=0,45 (с воздухо-вовлекающими добавками).

Суммируя сказанное, следует отметить, что

Наиболее частая причина разрушений— действие сульфатов. Взаи-х модействие последних с С3А цемента уже рассматривалось в разд. 3.1. Помимо этого, вредное действие оказывает большое количество кислот и солей, особенно агрессивная углекислота (СОг), ионы магния и алюминия.

Этот вопрос в настоящей работе мы не можем рассмотреть очень подробно. Как уже указывалось в предыдущем разделе, в данном случае одним из основных условий возникновения коррозии является то, что агрессивная жидкая среда проникает в цементный камень до того, как она начнет свое разрушающее действие.
С увеличением плотности цементного камня уменьшается проникание агрессивнои среды.

Вторым условием может быть меньшее содержание в цементном камне веществ, с которыми реагирует агрессивная жидкая среда. Поэтому, например, при сульфатной коррозии выбирают цемент, содержащий по возможности минимальное количество С3А.

Значение В/Ц, при котором обеспечивается стойкость цементного камня к агрессии, зависит от концентрации агрессивных веществ (степень агрессивности воды) и колеблется максимально между 0,45 и 0,65 (см. с. 76).

Водонепроницаемость и морозостойкость бетона снижаются с повышена: ем ВЩ, поэтому необходимо учитывать верхние пределы В/Ц.

Цементный камень сопротивляется химически агрессивной о/сидкой среде тогда, когда он обладает достаточной плотностью вследствие низкого значения В/Ц и содержит минимальное количество того соединения, с которым реагирует агрессивное вещество.

Усадка и ползучесть. Под усадкой понимают изменение объема, вызванное высыханием, а под ползучестью — изменение формы цементного камня, вызванное внешними силами.

И эти свойства цементного камня объясняются его строением.

Усадка. Рис. 30 возвращает вас на урок физики в среднюю школу. В сосуде с водой стоят открытые снизу трубочки различного диаметра. Вода в них поднимается на разную высоту. Для рассматриваемого случая важно подчеркнуть, что здесь действует сила, поддерживающая воду в таком положении. Ее называют капиллярной силой. Она тем больше, чем тоньше капилляры. Этот пример, хотя и в сильно искаженном виде, можно отнести к цементному камню. В результате сухого хранения цементного камня вода уходит из пор, и сила, которая задерживала воду, теперь действует в обратном направлении, — она создает в цементном камне ., напряжение, вызывающее уменьшение объема.

Для практических целей в строительстве мы измеряем усадку по степени изменения длины (укорочение призмы).

Наблюдаемое внутреннее напряжение тем больше, чем меньше поры, из которых ушла вода. Но поскольку при малых порах, т. е. большой концентрации гелевидных составляющих, наблюдается высокая прочность цементного камня, то сопротивление изменению формы будет также велико. Следовательно, не обязательно будет наблюдаться большая усадка. Таким образом, мы видим, что взаимоотношения весьма сложны. На рис. 31 сделана попытка представить эту связь наглядно. Гелевые частицы, изображенные в виде шаров, в насыщенном водой состоянии окружены прочно удерживающейся водной оболочкой. Первоначально удаляется вода, находящаяся в пустотах, и только позже — вода оболочек.

Рис. 31. Схематическое изображение усадки

Только после высыхания водных пленок наступает при высоких В/Ц более сильная усадка, так как менее плотно расположенные гелевые частички могут сильно уплотняться, что при низком В/Ц из-за исходной высокой плотности уже невозможно. Поэтому при более длительном хранении цементного камня с более высоким В/Ц обнаруживается значи тельная усадка.

Важно знать, что усадка может снизиться при попадании влаги в цементный камень. Первоначальный объем цементного камня, однако, при этом набухании не достигается. Размеры усадки выражают как относительное изменение длины в мм/м или в . Максимальное значение ее для цементного камня равно примерно 4 мм/м или 0,4 .

Рис. 32. Усадка цементного камня в зависимости от потери воды и возраста при В/Ц, равном 0,26; 0,45; 0,55; 0,65

Ползучесть. Намного легче объясняется ползучесть цементного камня, так как здесь существует однозначная связь. Соответственно цементный камень деформируется тем меньше, чем выше концентрация гелевых новообразований, т. е. чем он прочнее. Естественно, мера ползучести зависит и от прилагаемого извне усилия. При этом играют роль те же факторы, с которыми мы встречались при рассмотрении прочности цементного камня.

Усадка и ползучесть зависят от множества факторов, например от вида цемента, значения ВЩ, климата и действующих сил, влияние которых может быть противоположным. Поскольку здесь мы касаемся специальных проблем, то неясные практические вопросы следует разрешать экспериментально в лабораторных условиях.

Тепловыделение твердеющего цементного камня. Известно, что в результате гидратации выделяется тепло, количество которого зависит от характеристики минералов клинкера. Вследствие этого неизбежного явления твердеющий цемент и изготовленный из него бетон нагреваются. Повышение температуры тем значительнее, чем крупнее бетонное изделие. В этом может убедиться каждый строитель при распалубке массивных фундаментных блоков. Тепловыделение может быть желательным, когда бетонирование ведется при низких температурах (зимнее строительство). Большей же частью оно нежелательно, так как вызывает в твердеющем бетоне температурные напряжения, ведущие к разрывам. В зависимости от области применения можно в определенных границах регулировать тепловыделение направленным подбором минерального состава клинкера. Для предупреждения разрывов на стройке обычно принимают специальные конструктивные и технологические решения, на которых в данной книге мы не имеем возможности останавливаться.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Установка УПЦ-1 предназначена для определения предела прочности цементного камня . Принцип ее действия основан на дистанционном измерении усилия разрушения и стрелы прогиба образца цементного камня.  [2]

Как видно из данных таблицы, предел прочности цементного камня с добавкой керогена значительно выше по сравнению с другими облегченными тампонажными смесями, например, с ОЦГ или ЦБС. Кроме этого, цементный камень обладает повышенной коррозионной стойкостью, что объясняется гидрофобностью его частиц, поверхность которых препятствует продвижению пластовых вод в по-ровое пространство ввиду больших углов смачивания, также большим содержанием вяжущего и химическим взаимодействием добавки с ним, за счет чего уменьшается объем порового пространства.  [3]

Наличие даже небольшого количества волокон асбеста значительно повышает предел прочности цементного камня при растяжении и изгибе, а также ударную вязкость.  [4]

Иное дело, когда усадочные напряжения оказываются столь большими, что достигают предела прочности цементного камня при растяжении. Тогда в цементном камне образуются микротрещины, прочность бетона ( особенно при растяжении), его водонепроницаемость, стойкость в агрессивных средах снижаются. Это нередко наблюдается при применении высокомодульного ( жесткого) крупного заполнителя, особенно если последний расположен контактно ( зерно впритык к зерну), например при раздельном бетонировании, когда в опалубку сначала укладывается крупный заполнитель, а затем нагнетается раствор. Если такой бетон эксплуатируется в сухой среде, то хотя наблюдаемая усадка очень мала, необходимо учитывать внутреннее напряженное состояние, чтобы исключить трещинооб-разование.  [5]

Таким образом, при содержании в растворе 75 % глины предел прочности камня составляет около 5 % предела прочности чисто цементного камня с тем же исходным водоцементным отношением.  [6]

Образование трещин в цементном камне, которые, по данным исследований Д. Ш. Давлетбаева и Г. Н. Хангильдина ( УфНИИ), при пределе прочности цементного камня на изгиб более 30 - 40 кГ / см3 могут распространяться не менее чем на 2 ж от перфорационных отверстий.  [7]

При испытании каждой пробы цемента определяют: равномерность изменения объема, тонкость помола, растекаемость цементного теста, сроки схватывания, предел прочности цементного камня при изгибе.  [8]

Анализ результатов исследований РТЦ-1, применяемого в основном для цементирования скважин при температуре до 75 С, показывает, что как при 22, так и при 75 С наблюдается увеличение предела прочности цементного камня при сжатии по мере увеличения содержания мелких фракций, причем сохраняется тенденция к непрерывному нарастанию прочности со временем, хотя скорость этого нарастания постепенно уменьшается. Оптимальная величина Д для данного цемента при В / Ц 0 5 находится з интервале 14 - 16 мкм.  [9]

При уменьшении водоцементного отношения от 0 5 до 0 4 предельные деформации цементного камня не обнаруживают явной тенденции к изменению, хотя в некоторых случаях деформативность образцов меняется. Модуль упругости и предел прочности цементного камня возрастают при уменьшении В / Ц от 0 5 до 0 4 в 1 4 - 1 9 раза в зависимости от срока твердения камня.  [10]

Приведен анализ существующих методов испытания цементного камня на прочность. Показана возможность оценки предела прочности цементного камня на разрыв путем раскалывания образцов-чилилдрсв. Установлена зависимость поправочного коэффициента от прочностных характеристик камня и его пористости.  [11]

Асбестоцемент является цементным камнем, армирован -: ным тонкими короткими волокнами асбеста. Высокая прочность волокон асбеста повышает предел прочности цементного камня при растяжении, изгибе и ударных нагрузках.  [12]

Асбестоцемент представляет собой цементный камень, армированный тонкими короткими волокнами асбеста. Высокая прочность волокон асбеста повышает предел прочности цементного камня при растяжении, изгибе и ударных нагрузках.  [13]

Камень, получающийся из тампонажного материала, в соответствии с требованиями ГОСТа должен удовлетворять определенным прочностным характеристикам. При этом следует отметить, что предел прочности цементного камня на изгиб, принятый 27 кгс / см2 из цементов для холодных и 62 кгс / см2 для горячих скважин, не имеет ни практического, ни теоретического обоснования.  [14]

Процессы воздействия, когда генератор колебаний находится внутри обсадной колонны в контакте со скважинкой жидкостью или непосредственно с колонной, сопряжены с определенными циклическими напряжениями в материале трубы и цементной оболочки. Пределы циклической выносливости цементного камня значительно ниже статических пределов длительной прочности [24], поэтому даже если амплитуды пульсации напряжений не превышают пределов прочности цементного камня , но больше допустимых значений для вибрационного нагружения, то в процессах длительных обработок возможно накопление усталостных микроповреждений с последующим вероятным нарушением целостности кольца. Это не может не вызвать определенных опасений и требует проведения достаточно достоверного рассмотрения.  [15]

Прочность бетона: от чего она зависит

Более 6000 лет бетон используется человеком для возведения монолитных конструкций и строительства дорог.

Основное качество бетона, которое широко используется в строительстве — его прочность. Бетон по прочности сравним с камнем, но он значительно удобнее в работе: ему можно придать любую форму. Именно сочетание прочности и удобства обработки сделало его настолько популярным.

Но, если прочность камня очевидна изначально, прочность бетона зависит от многих факторов.

Технологические факторы, которые влияют на прочность бетона

Бетон начинается с цемента — порошкового вещества водного твердения, которое смешивают с водой и заполнителями. Затем полученную смесь укладывают в опалубку, после чего начинается длительный процесс отвердевания. Каждый из этих этапов влияет на прочность материала.

Активность цемента

От активности цемента зависит, насколько прочным получится бетон.

Справка

Активностью цемента называют предел прочности на сжатие цементных образцов в возрасте 28 суток. Этот параметр лежит в основе классификации цементов на марки.

Активность цемента связана со следующими факторами:

Таким образом, основа прочного бетона — свежий качественный, правильно смолотый цемент.

Водоцементное соотношение

Одним из важнейших параметров бетонной смеси является соотношение в ней воды и цемента.

В зависимости от количества воды и полученной консистенции, смеси подразделяются на жесткие и подвижные. Подвижные смеси делятся на 5 типов:

1. П1 — малоподвижные;
2. П2—П3 — универсальные;
3. П4 — подвижные смеси, не требующие уплотнения;
4. П5 — литьевые.

Подвижность смеси измеряется конусом Абрамса; в зависимости от осадки бетонного конуса по сравнению с первоначальным размером назначается класс по подвижности.

Чем меньше в смеси воды, тем, теоретически, более высокую прочность можно ожидать от бетона.

Реакции гидратации полностью обеспечиваются при в/ц = 0,3. Но при таком количестве воды получается очень жесткая смесь, которая требует серьезной обработки. В противном случае она не уплотнится, в бетоне останутся полости и крупные поры, которые снизят его прочность.

Добавление воды в бетонную смесь увеличивает ее подвижность; бетонная смесь становится более пластичной, самоуплотняющейся и укладывается без пустот, но излишняя вода отрицательно влияет на прочность, что можно видеть в таблице.

Оптимальное решение этого противоречия — добавление пластификатора в бетонную смесь:

1. Пластификатор увеличивает подвижность смеси на 1—2 пункта без добавления лишней воды и, соответственно, без снижения прочности.
2. Добавление пластификатора повышает прочность бетона, поэтому, используя заданную марку цемента, для получения бетона расчетной прочности можно снизить количество цемента, как минимум, на 10% (до 20%), что, учитывая цены на цемент, обеспечит существенную экономию.
3. Смеси с добавлением пластификаторов, благодаря своей подвижности, легко укладываются и уплотняются, в некоторых случаях не требуя обработки вибрацией (литые смеси).
4. Пластификатор препятствует расслаиванию и увеличивает срок жизни бетонной смеси, что важно в том случае, если ее необходимо транспортировать к месту строительства.
5. Если в конструкции используется арматура, добавление пластификатора улучшает адгезию бетона к арматуре.

Суперпластификаторы сочетают пластифицирующее воздействие с другими свойствами: водоредуцирующим, противоморозным и другими.

Заполнители

В состав бетонной смеси, помимо цемента и воды, входят заполнители:

1. крупные (щебень, гравий);
2. мелкие (песок).

Зерно крупного заполнителя может иметь различные размеры (от 20 мм и менее - до 100 мм). В зависимости от используемого заполнителя бетоны делятся на:

1. тяжелые (на плотном крупном и мелком заполнителе);
2. мелкозернистые (на плотном мелком заполнителе).

Их состав регулируется ГОСТ 26633-2015 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия».

Методы замеса

Повышение прочности обеспечивают такие методы обработки цемента, как:

1. мокрая активация цемента;
2. виброактивация цемента.

Суть мокрой активации цемента в том, что в бетономешалку загружают все компоненты смеси, кроме песка, а воду заливают частично. Во время работы бетономешалки частицы крупного заполнителя растирают цемент в течение 5 минут, затем загружаются остальные компоненты. В результате этой процедуры цемент, особенно лежалый, активируется.

Виброактивация заключается в перемешивании и одновременной вибрации цемента с песком, в результате чего степень гидратации цемента повышается, а его активность увеличивается на 30–40%.

Важно!

Добавление в бетонную смесь пластификатора позволяет повысить активность даже лежалого цемента.

Армирование

Бетонные сооружения, укрепленные арматурой, показывают более высокую прочность, чем не армированные изделия. Заменой или дополнением к арматуре выступает объемное армирование с помощью различных видов фибры. Бетон с добавлением фибры более прочный и устойчивый к образованию трещин, также он дает меньше усадки.

Обработка при укладке

Прочность бетона напрямую зависит от его плотности, то есть, отсутствия полостей и крупных пор.

Чтобы обеспечить высокую плотность, используется обработка свежеуложенного бетона вибрацией. Это дорогостоящее мероприятие, которое требует больших затрат труда и электроэнергии. Смеси, содержащие пластификатор, отличаются удобоукладываемостью и могут обойтись без обработки, что сэкономит немало средств и времени.

Уход за бетоном и оптимальные условия твердения

Как уже упоминалось, цемент — это вяжущее водного твердения, а это значит, что для образования кристаллической структуры плотного бетонного камня необходимо, чтобы высокая влажность поддерживалась, как минимум, до достижения критической прочности бетона.

Справка!

Критической называют прочность бетона, по достижении которой неблагоприятные условия окружающей среды уже не оказывают на него существенного отрицательного влияния. Она указывается в проектной документации, обычно это 30–50%, иногда до 70% от расчетной прочности бетона. Как правило, критическая прочность бетона достигается на 7-е сутки.

Пока бетонная смесь сохраняет влажность, реакции гидратации продолжаются с образованием прочного материала.

Прочность бетона нарастает неравномерно: в первые сутки процессы идут наиболее быстро, затем их скорость постепенно снижается, что можно видеть на графике.

Расчетной прочности бетон достигает по истечении 28 суток. Медленный набор прочности продолжается многие месяцы после этого.

Чтобы бетон набрал расчетную прочность, необходимо обеспечить оптимальные условия твердения:

1. влажность воздуха, близкая к 100%;
2. температура воздуха 18–20 °С.

Важно!

При влажности воздуха 40% твердение бетона практически прекращается.

Если окружающий воздух слишком сухой, применяется уход за бетоном: его поливают водой и укрывают пленкой для сохранения влажности.

Температура также является важным фактором, который влияет на прочность.

При снижении температуры окружающего воздуха процессы твердения бетона замедляются, а при температуре ниже 0°С — практически прекращаются, что видно из таблицы.

Поэтому основным мероприятием ухода за бетоном при зимнем бетонировании является сохранение тепла и обогрев уложенного бетона.

Для достаточно массивных, толстостенных конструкций бывает достаточно «метода термоса»: смесь замешивают из подогретых материалов (кроме цемента; его греть нельзя), прогревают теплым воздухом опалубку, а свежеуложенный бетон укрывают теплоизолирующими материалами. Поскольку реакции гидратации являются экзогенными, то есть протекают с выделением тепла, этого может быть достаточно, чтобы бетон успешно набрал критическую прочность. Технологи следят за температурным градиентом, не допуская слишком большой разницы температур у поверхности бетона и на глубине.

Если конструкция недостаточно габаритная или имеет тонкие стенки, такой метод не подходит; в этом случае применяют обогревающие мероприятия: устройство тепловых шатров, прогревание электродами, тепловыми матами и другие.

Как влияет замораживание на набор прочности бетона?

Если конструкция была залита и замерзла, не набрав критической прочности, а весной оттаяла, набор прочности продолжится, но в итоге прочность бетона будет ниже.

Важно!

Независимо от применения сохраняющих тепло или прогревающих мероприятий при бетонировании в зимнее время целесообразно использовать противоморозные добавки, которые снижают температуру замерзания воды в смеси и ускоряют процессы гидратации цемента, позволяя бетону набирать прочность даже в условиях очень низких температур.

Обратная ситуация складывается при высоких температурах. В этом случае бетон схватывается слишком быстро, но может пересыхать, а это негативно влияет на прочность готового изделия. Поэтому в жару бетон поливают водой и укрывают.

Взаимосвязь прочности бетона и его морозостойкости и водонепроницаемости

Как уже было сказано, прочность бетона напрямую зависит от его плотности. Высокая плотность, в свою очередь, влияет на другие характеристики материала.

Бетон — материал пористый. Несмотря на свою плотность и твердость, он имеет большое количество пор и капилляров, которые могут впитывать воду. Поэтому при эксплуатации в условиях высокой влажности в порах бетонных конструкций могут развиваться бактерии, грибы, плесень. Продукты жизнедеятельности этих микроорганизмов приводят к разрушению бетона.

Если конструкция эксплуатируется в условиях низких температур, влага в порах бетона при замерзании расширяется и приводит к появлению трещин. С каждым циклом «замораживание—оттаивание» размер и количество микротрещин увеличиваются, разрушая бетон.

Вот почему бетон высокой плотности показывает более высокую устойчивость к воде и низким температурам: в нем меньше пор и они имеют маленький размер.

В целях дополнительной защиты от влаги применяются специальные добавки для объемной гидрофобизации, а также мастики и пропитки для бетона.

Классификация бетонов по прочности

Классы присваиваются бетонам по результатам испытаний, в ходе которых отливку в форме куба подвергают сжатию до разрушения.

Справка

В СССР бетоны классифицировались на марки, сейчас они подразделяются на классы.

Марка бетона обозначалась литерой «М» и числовым обозначением, которое соответствовало среднему выдерживаемому давлению, измеряемому в кг/см2.

Класс бетона обозначается литерой «В» и числовым обозначением, которое показывает предельную прочность бетона на сжатие в МПа (то есть, максимальное сжатие, которое образец выдерживает без разрушения).

Поэтому класс бетона точнее показывает его прочность, чем марка. Определить соответствие марки бетона классу можно по специальной таблице, но необходимо учитывать, что это соответствие не полное.

Для чего нужно знать прочность бетона

Планируя строительство, необходимо правильно выбрать бетон нужного класса прочности.

Разные конструкции предъявляют различные требования.

Например, деревянный дом не дает такую большую нагрузку на фундамент, как кирпичный, тем более, многоэтажный дом. Баня или гараж — менее ответственные постройки, чем жилой дом.

В то же время, избыточная прочность бетона тоже нежелательна, поскольку бетон высокого класса дороже.

Поэтому для каждого типа конструкций выбирается бетон подходящего класса:

1. легкие бетоны класса В7,5 применяются для подготовительных работ;
2. бетоны класса В12,5 — для бетонирования дорожек, стяжек, заливки фундаментов нетяжелых сооружений;
3. В15 — при строительстве зданий до двух этажей;
4. В20 — для ленточных фундаментов, лестниц и ненагруженных перекрытий;
5. В22,5 — для фундаментов, дорожек, площадок, монолитных стен;
6. В25 — для монолитных стен, бассейнов, фундаментов;
7. В30 — для гидротехнических конструкций и мостов;
8. В35 — для дамб, гидротехнических сооружений;
9. В40 — для мостов, метро, плотин и других видов конструкций со специальными требованиями.

Методы определения прочности бетона

Для присвоения бетону класса прочности испытывают кубические образцы с размером ребра 150 мм. В ходе испытания образцы разрушаются.

Существуют и другие методы определения прочности бетона путем механического воздействия:

1. Метод отрыва и скалывания. В ходе испытания из бетона выдергивается заранее заделанный стержень.
2. Метод вдавливания. Используется специальный штамп или шариковый молоток (например, молоток системы Физделя, молоток Кашкарова).
3. Метод упругого отскока.

Последний относится к неразрушающим методам, что очень удобно, если нужно узнать прочность готовой конструкции: метод простой, точный и оперативный в применении. Для его проведения используется молоток Шмидта (склерометр), который используется также для определения прочности других материалов (например, кирпича). Поэтому молотки выпускаются с разными вариантами энергии удара.

Для испытания необходим участок конструкции площадью не менее 100 см2. Небольшие изделия должны быть закреплены. Молоток устанавливается перпендикулярно к зоне измерения. Его удар не должен приходиться на арматуру или крупные раковины.

На каждом участке производят не менее 10 замеров.

При ударе молоток замеряет значение отскока; по окончании испытаний высчитывается средняя величина с поправкой на угол, под которым молоток соприкасался с поверхностью, после чего с помощью кривых перевода высчитывается прочность материала на сжатие.

Разновидности бетона

Помимо классификации по прочности, бетоны подразделяются на группы и по другим признакам:

1. по подвижности;
2. по морозостойкости;
3. по водостойкости;
4. по плотности (легкие, особо легкие, тяжелые, особо тяжелые);
5. по назначению;
6. по виду вяжущего (полимерцементные, гипсовые, шлакощелочные, силикатные, цементные, специальные).

Популярные виды бетона

В современном строительстве некоторые виды бетона пользуются особым спросом:

1. пенобетон;
2. газобетон;
3. фибробетон (с добавлением фибры);
4. деревобетон (разновидность опилкобетона);
5. полистиролбетон;
6. кевларобетон (еще его называют ультрабетон);

Интересно!

Существует такая разновидность современного бетона, как кевларобетон, который имеет глянцевую поверхность, окрашивается в широкую гамму оттенков и может имитировать натуральные материалы, например, камень. Этот необычный материал очень популярен среди дизайнеров.

Современный бетон немыслим без высокотехнологичных химических добавок, которые помогают значительно экономить расходные материалы и затраты труда и электроэнергии и при этом получать качественный материал с нужными характеристиками.

Читайте также:

  
• Светильник с цоколем g24
  
• Афанасьев н ф целуйко м к добавки в бетоны и растворы
  
• Технология производства кровельных материалов
  
• Неровный угол плитки как закрыть
  
• Рольставни на сайдинг монтаж