Характеристики бетона.

Наибольшее распространение в строительстве получил тяжелый бетон. Его применяют для изготовления бетонных и железобетонных конструкции, пролетных строений и опор мостов, устройства дорожных покрытий и т.д.

Важнейшей характеристикой бетона является пористость, которая в значительной степени определяет его свойства. С увеличением пористости значительно возрастают водопоглащение, водонасыщение, водонепроницаемость, уменьшаются прочность, морозостойкость и долговечность бетона. Ориентировочно пористость бетона рассчитывается следующим образом:

,

где - объемная масса бетон, г/см³;

- плотность бетонов, полученная как средневзвешенная величина от плотности щебня, песка и цементного камня, г/см³.

Обычно пористость тяжелых бетонов составляет 10 – 15 5, в отдельных случаях 5 – 7 %.

Водопоглащение. У тяжелых бетонов водопоглащение колеблется в пределах 2 – 4 % по массе (5 – 10 % по объему). Водопоглащение определяется по методике ГОСТ 12730.3-78 «Бетоны. Метод определения водопоглащения».

#G0Образцы помещают в емкость, наполненную водой с таким расчетом, чтобы уровень воды в емкости был выше верхнего уровня уложенных образцов примерно на 50 мм. Образцы укладывают на прокладки так, чтобы высота образца была минимальной (призмы и цилиндры укладывают на бок). Температура воды в емкости должна быть (20±2)°С.

Образцы взвешивают через каждые 24 ч водопоглощения на обычных или гидростатических весах с погрешностью не более 0,1%.

Испытание проводят до тех пор, пока результаты двух последовательных взвешиваний будут отличаться не более чем на 0,1%.

Водопоглощение бетона определяют также методом кипячения образцов в случае, когда это предусмотрено стандартами (техническими условиями) на сборные бетонные и железобетонные изделия или рабочими чертежами на монолитные бетонные и железобетонные конструкции по приложению к настоящему стандарту.

Водопоглощение бетона отдельного образца по массе в процентах определяют с погрешностью до 0,1% по формуле

(1)

где - масса высушенного образца, г;

- масса водонасыщенного образца, г.

Водонепроницаемость.

Показателем водонепроницаемости бетона служит гидростатическое давление, при котором вода не просачивается через образец, испытуемый по стандартной методике ГОСТ 12730.5-84 «Бетоны. методы определения водонепроницаемости». По водонепроницаемости бетонs делят на несколько марок от W 4 до W 12.

Прочность бетона.

Это ведущий показатель механических свойств бетона. Марка бетона – предел прочности при сжатии бетонных кубов размером 15´15´15 см в возрасте 28 суток при твердении в нормальных условиях (температура воздуха 18 – 20 ^оС, относительная влажность 90 – 100 %). Показатель прочности в значительной степени зависит от методики испытания, поэтому прочность бетона определяют при стандартной скорости нагружения (0,6±0,4 МПа/с при одноосном сжатии). При этом время нагружения одного образца должно быть не менее 30 секунд. Для тяжелых бетонов установлены следующие марки М 50; М 75; М 100; М 150; М 200; М 250; М 300; М 350; М 400; М 450; М 500; М 550; М 600.

При расчете некоторых конструкций (например, бетонных покрытий и оснований) в качестве расчетной прочности бетона принимают предел прочности на растяжение при изгибе. Марка бетона при изгибе определяется прочностью при изломе неармированных бетонных балочек размером 15´15´50 см сосредоточенными силами. Предел прочности при изгибе и предел прочности пи сжатии связаны зависимостью , где a=0,6¸0,7. Соотношение колеблется в пределах от 6 до 10.

Для некоторых бетонных конструкций и изделий (трубы, резервуары и т.д.) ведущим показателем качества бетона является его сопротивление растяжению. Предел прочности при растяжении определяют с помощью осевого растяжения образцов. Его можно определить и с помощью раскалывания бетонного образца. Для тяжелых бетонов прочность при растяжении меньше прочности при сжатии в 8 – 20 раз. Прочность при растяжении изменяется в большей степени, чем прочность при сжатии, в зависимости от наличия микротрещин и других дефектов в структуре бетона, поэтому соотношение величин может служить показателем качества (дефектности) структуры бетона. Чем больше , тем больше дефектов в структуре бетона, тем ниже его качество.

Прочность бетона как материала конгломератного строения зависит от прочности отдельных его составляющих, прочности сцепления между ними, и особенностями структуры бетона в целом.

Прочность бетона прямо пропорциональна активности цемента. С понижением В/Ц отношения до определенного предела прочность бетона данного состава и при данном способе уплотнения повышается. Оптимальное В/Ц отношение, при котором прочность бетона наибольшая, определяется условиями удобоукладываемости смеси. При обычных условиях уплотнения оптимальное В/Ц находится в пределах 0,4 – 0,5, а при усиленном уплотнении – 0,25 – 0,4. Если в бетоне значение В/Ц выше оптимального, создается избыток свободной воды, которая увеличивает пористость цементного камня, а следовательно, понижает прочность бетона.

Деформации бетона

Деформации под нагрузкой

Бетон является упруго-вязко-пластичным материалом, вследствие этого при некоторой длительности действия механической нагрузки в образце наряду с упругими возникают и вязко-пластичные деформации.

Если в некоторый момент времени снять нагрузку, то деформация бетона уменьшится на величину, равную начальной упругой деформации. Затем происходит медленное восстановление некоторой части мгновенно обратимых деформаций.

Упругие деформации характеризуются полной упругой деформацией, а таже модулем упругости

,

где - предел прочности бетона при сжатии, МПа.

Модуль упругости бетона зависит не только от прочности, но и от его структуры. При равной прочности с уменьшением крупности щебня модуль упругости уменьшается, с ростом крупности увеличивается.

Деформации бетона учитывают, решая задачи при расчете и технологии производства железобетонных конструкций.

Деформации при изменении влажности

С изменением влажности бетон претерпевает объемные изменения. Если бетон постоянно находится во влажной среде, постепенно увеличивается его объеме – набухание, и, наоборот, с уменьшением влажности происходит усадка. Усадка при твердении происходит в две стадии. Первичная усадка вызвана испарением и утечкой воды из бетонной смеси. Вторичная усадка возникает в процессе твердения и высыхания бетона. Размер усадки и ее развитие зависят от минералогического состава и добавок, тонкости помола цемента, В/Ц отношения, свойств и количества заполнителей, температуры и влажности окружающей среды. Повышенная усадка характерна для бетонов с большим содержанием цемента и В/Ц ³ 0,6.

Температурные деформации

Коэффициент температурного расширения или сжатия изменяется в зависимости от состава бетона и его влажности. Для практических целей можно принять коэффициент температурного расширения бетона равным 10×10^-6 на 1^оС. Температурные деформации бетона создают напряжения в плитах дорожных одежд и могут вызвать трещины. Для устранения этого явления в бетонных покрытиях устраивают температурные швы.

Долговечность и морозостойкость бетона

Долговечность бетона измеряют единицами времени, а также количеством циклов воздействия указанных факторов.

К бетонным элементам конструкций предъявляются требования по морозостойкости, которую определяют путем замораживания образцов до – 15 ¸ - 20 ^оС и последующего оттаивания в воде при 15 – 20 ^оС. Образцы испытывают после 28 суток естественного твердения или через 7 суток после пропаривания по методике ГОСТ 10060.0-95 – ГОСТ 10060.4-95 «Бетоны. Методы определения морозостойкости».

За марку бетона по морозостойкости принимают наибольшее число циклов попеременного замораживания и оттаивания, при котором прочность образцов уменьшается не более чем на 15 % по сравнению с прочностью образцов испытанных в возрасте 28 суток (7 суток). По показателям морозостойкости (Мрз) бетоны делят на марки 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400 и 500.

Морозостойкость – одно из главных требований к бетонам, работающим в условиях попеременного замораживания и оттаивания. Морозостойкость зависит от В/Ц отношения, вида и активности цемента, условий твердения и возраста бетона к моменту замораживания, плотности бетона, качества песка и щебня.

С увеличением В/Ц отношения морозостойкость бетона уменьшается вследствие образования большой сети водопроницаемых, взаимосвязанных капилляров, способных легко насыщаться водой. Для морозостойких бетонов В/Ц отношение принимают на более 0,5. В морозостойких бетонах принимают портландцементы с содержанием алюмината С₃А меньше 8 %.

Для повышения морозостойкости бетона необходимо подбирать плотные составы из морозостойкого щебня и песка с оптимальным количеством цемента при минимально возможном количестве воды, и обеспечивать уход за свежеуложенным бетоном в начальный период твердения (обработка поверхности плит эмульсией или разжиженным битумом). Повышают морозостойкость гидрофобные воздухововлекающие добавки, способствующие образованию условно-замкнутых пор с гидрофобной поверхностью, которые в обычных условиях не заполняются водой и служат резервными порами, куда отжимается вода при замораживании бетона.

Коррозия бетона

Бетон разрушается под влиянием физико-химического воздействия факторов среды. Коррозия главным образом зависит от коррозионной стойкости цементного камня. Чем больше поверхность бетона соприкасающаяся с агрессивной газообразной или жидкой средой, тем энегичнее коррозия бетона.

Для придания коррозионной стойкости бетону необходимо применять цементы, соответствующие агрессивности среды, придавать большую плотность бетону, защищать поверхность от проникновения газов и воды с растворенными агрессивными веществами, затирая поверхность изделий раствором жидкого стекла или обрабатывая битумной эмульсией, битумом и пленкообразующими высокомолекулярными веществами.

Твердение бетона и уход за ним

Бетон начинает набирать прочность постепенно по мере твердения цементного камня. Наибольшая скорость нарастания прочности бетона наблюдается в ранние периоды твердения и далее постепенно уменьшается.

Прирост прочности бетона значительно ускоряется с повышением температуры среды и максимальной влажности.

Во влажной среде бетон приобретает значительно большую прочность, чем на воздухе. При испарении влаги из бетона его твердение практически прекращается.

Возраст бетона, сут.	Относительная прочность бетона при температуре твердения, ^оС
	0,15	0,20	0,30	0,37	0,45
	0,25	0,32	0,45	0,54	0,60
	0,35	0,44	0,60	0,70	0,72
	0,55	0,65	0,80	0,85	0,85
	0,80	0,92	1,00	1,05	1,10

Уход за бетоном включает комплекс мероприятий, обеспечивающих благоприятные условия твердения уложенной и уплотненной смеси, а также способов, предохраняющих бетон от повреждения в раннем возрасте.

Уход за свежеуложенным бетоном обычно осуществляют путем покрытия его поверхности пленкообразующими материалами. Эти вещества образуют водонепроницаемую пленку, надежно защищающую поверхность бетона от испарения воды. Распределение пленкообразующих материалов производится обычно в два приема. Первый слой наносят непосредственно после окончательного уплотнения и отделки поверхности. Кроме того, можно укрывать бетонную смесь полиэтиленовой пленкой.

Контроль качества

Контроль осуществляет лаборатория. Контролируется качество исходных материалов для бетона, рассчитывается состав и проводится периодическая проверка качества смеси и бетона. При контроле качества материалов и бетона руководствуются ГОСТами и техническими правилами.

В процессе приготовления смеси следует контролировать дозирование материалов в бетономешалку, особенно воды и цемента. необходимо систематически контролировать принятый режим перемешивания смеси, определять ее подвижность, объемную массу в уплотненном состоянии и коэффициент выхода бетона. Тщательно контролируют условия твердения бетона, в первую очередь влажность и температуру.

Контроль прочности бетона осуществляется путем периодического отбора проб смеси данной серии замесов и изготовления из нее контрольных образцов кубов и балок, уплотняемых тем же способом, как и бетон в конструкциях. Образцы бетона должны твердеть в таких же условиях, что и конструкции. Образцы испытывают в возрасте 28 суток или другие установленные сроки. Иногда фактическую прочность бетона определяют по образцам, взятым из конструкции путем высверливания цилиндров диаметром и высотой 10 – 20 см.

Для оперативного определения прочности распространены склерометрические, акустические и ультразвуковые методы.

Результаты текущего контроля заносят в специальные лабораторные журналы.

Дата добавления: 2015-07-25