Бетон і його основні властивості

Бетон є основним складовим елементом залізобетонних конструкцій. Він являє собою штучний кам'яний матеріал, що добре працює на стиск, але слабкий проти розтягу. На розтяг бетон працює в 10-20 разів слабше, ніж на стиск. Тому в розтягнутих зонах встановлюють металеву або іншу арматуру, що сприймає розтягуючі зусилля.

За своєю структурою бетон складається, як правило, з великого заповнювача, дрібного заповнювача (піску), в'яжучого (цемент, вапно, полімерні матеріали) і води. У кінцевому вигляді після затвердіння бетон являє собою псевдотверде тіло, в якому присутні три фази стану речовини: тверда, рідка й газоподібна.

Цей стан бетону обумовлює цілий ряд його специфічних властивостей – нелінійність деформування, тріщиноутворення, усадка, повзучість та ін., які не характерні для пружних інших одноманітних матеріалів.

Бетон як матеріал для залізобетонних конструкцій повинен мати цілком визначені, наперед задані фізико-механічні властивості: міцність, достатню щільність (непроникність), надійне зчеплення з арматурою, морозостійкість і жаростійкість, антикорозійний опір та інші якості.

Міцність і деформативність бетону в першу чергу визначається його структурою. Вона залежить від зернового складу великих і дрібних заповнювачів, водоцементного відношення, способу ущільнення, умов твердіння, швидкості гідратації цементного каменю, заповненого зернами великих і дрібних заповнювачів і пронизаного численними мікропорами й капілярами.

Бетони підрозділяють за рядом ознак:

а) структурою – щільної структури, в яких простір між зернами заповнювача зайнято затверділим в'яжучим; крупнопористі, в яких немає піску або його дуже мало; поризовані, в яких створюється додаткова пористість в'яжучого; ячеїсті, в яких створюються тільки штучні пори; дрібнозернисті, в яких немає великого заповнювача, та ін.;

б) величиною середньої щільності: особливо важкі ρ > 2500 кг/м³, важкі 2200 £ ρ £ 2500 кг/м³, полегшені 1800 £ ρ < 2200 кг/м³, легкі 500 £ ρ <1800 кг/м³ ;

в) видом заповнювача – граніт, вапняк, гравій, черепашник, керамзит, шлак та ін.

г) зерновим складом – крупнозернисті і дрібнозернисті;

д) умовами твердіння – природні або із застосуванням тепловологісної обробки;

е) видом в'яжучого – цементні, вапняні, полімер-цементні, гіпсові й комбіновані.

У нормативних документах і проектній практиці використовують скорочену класифікацію бетонів:

Важкі бетони – на щільних заповнювачах, крупнозернисті з величиною ρ = 2200¸2500 кг/м³.

Дрібнозернисті – щільної структури (групи А, Б, В), середньою щільністю ρ > 1800 кг/м³.

Легкі – бетони щільної і поризованої структури на пористих природних чи штучних заповнювачах, середньою щільністю ρ = 500¸1800 кг/м³.

Ячеїсті – бетони на вапняному в'яжучому з поризованою структурою, ρ = 300 ¸ 500 кг/м³.

Бетони, що самонапружують – тобто такі, які мають збільшуватись в об’ємі і внаслідок чого напружують закладену в бетон арматуру.