ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О БЕТОНАХ

Бетоны на основе неорганических вяжущих веществ представля­ют собой искусственные строительные конгломераты, получаемые в результате твердения рациональной по составу, тщательно переме­шанной и уплотненной бетонной смеси из вяжущего вещества, воды и заполнителей. Кроме основных компонентов в состав бетонной смеси могут вводиться дополнительные вещества специального на­значения. Среди других ИСК бетоны относятся к самым массовым по применению в строительстве вследствие их высокой прочности, надежности и долговечности при работе в конструкциях зданий и сооружений.

Кроме высокой прочности, у бетонов на основе неорганиче­ских вяжущих веществ имеется много и других достоинств: легкая формуемость бетонной смеси с получением практически любых на­перед заданных форм и размеров изделий и конструкций, доступ­ность высокой механизации технологических операций и т. п. Бо­льшая экономичность изделий из бетона состоит в том, что для их производства применяют свыше 80% объема местного сырья — пе­ска, щебня, гравия, побочных продуктов промышленности в виде шлака, золы и др. По некоторым зарубежным данным, количество энергии, требующейся для производства бетонных материалов, является минимальным по сравнению с энергией (приведенной к единому эквиваленту), необходимой для изготовления стали, алю миния, стекла, кирпича, пластмасс. Для затворения порошкообраз­ных вяжущих в тестообразное состояние и получения бетонной смеси используют обычную воду — питьевую из водопровода или речную, озерную и др. Расход воды также ниже, чем при произ­водстве стали. После твердения тесто образует камень, например цементный камень (микроконгломерат), а уплотненная бетонная смесь—бетон (конгломерат). Часть объемов в бетоне, заполнителе и камне занимают поры и капилляры разного размера и в различ­ном количестве.

Для бетонов применяют почти все разновидности неорганиче­ских вяжущих, в соответствии с чем бетоны разделяются на цемент­ные, гипсовые, силикатные, шлаковые, специальные (на фосфатных, магнезиальных и других вяжущих). Для них используют также все разновидности заполнителей, вследствие чего бетоны разделяют на плотные, пористые, специальные. При объединении вяжущих и за­полнителей в принятых по составу количествах получают множест­во технических решений при производстве искусственных строите­льных конгломератов различного назначения. Если этих двух компонентов окажется недостаточно, вводят дополнительные веще­ства (добавки). Еще более сильным фактором, которым пользуются при получении бетонов с заданными свойствами, является техноло­гия с ее многообразными операциями (переделами), режимами (теп­ловыми, механическими и пр.) и характеристиками оборудования и энергетики.

К одному из показателей заданных свойств относится средняя плотность бетона. Величина средней плотности бетона зависит от разновидности заполнителя, а отчасти обусловлена пористостью цементного камня. Особо тяжелые бетоны со средней плотностью свыше 2500 кг/м³ получают при заполнителях в виде железной руды, барита, чугунного скрапа, обрезков стали или чугуна и т. п. Тяжелые — средней плотностью 2200—2500 кг/м³ — получают, применяя в них в качестве заполнителя щебень из плотных горных пород — гранита, диабаза, песчаника и др.; в состав облегченных бетонов со средней плотностью 1800—2200 кг/м³ вводят керамдор, шунгузит, шлаки. В легких бетонах со средней плотностью 500—2000 кг/м³ используют легкий заполнитель, природный или искусственный, в том числе пемзу, туфы, керамзит, аглопорит, ва-кулит и др.; нередко в них отсутствует песчаная фракция, вследст­вие чего возникают пустоты между щебнем, а сам бетон именуется крупнопористым легким бетоном. Особо легкие бетоны (теплоизо­ляционные) со средней плотностью менее 500 кг/м³ характеризуют­ся наличием в них воздушных или газовых ячеек. Они именуются ячеистыми бетонами.

При наибольшей крупности заполнителя до 10 мм — бетоны мелкозернистые, более 10 мм — крупнозернистые. При применении песка (крупность зерен до 5 мм) получают песчаные бетоны, также весьма необходимые в строительстве[34].

В зависимости от производственного назначения бетоны разде­ляют на конструкционные, предназначенные для изготовления бе­тонных и железобетонных внутренних и наружных конструкций промышленных и гражданских зданий и инженерных сооружений (колонны, балки, плиты и др.); гидротехнические — для строитель­ства плотин, шлюзов, облицовки каналов и других гидротехниче­ских сооружений; дорожные — для строительства дорожных и аэро­дромных оснований и покрытий; специальные — при устройстве жароупорных покрытий, изготовления кислотоупорных изделий и т. п. Каждой разновидности бетона присущи свои особенности: гидротехнический должен быть предельно плотным, водонепрони­цаемым, морозостойким, стойким против коррозии, тогда как бетон для жилищного строительства, тем более ограждающих конструк­ций (стен, перекрытий), должен быть малотеплопроводным, поддер­живать и сохранять хорошую звукоизоляцию и пр., а бетоны дорож­ные должны быть не только морозостойкими, но и устойчивыми к динамическим воздействиям транспортных нагрузок, к истираемо­сти и износу под колесами автомобиля в сложных климатических условиях.

В соответствии с ГОСТ 25192—82 основным показателем качест­ва бетонов является предел прочности при одноосном сжатии об­разцов-кубов с ребром 15 см с разделением их на классы В или предел прочности при сжатии цилиндрических образцов размером 15x30 см с разделением бетонов на классы С. Эти показатели качест­ва обоих классов принимаются по стандарту с гарантированной обеспеченностью. Марка бетона нормируется по среднему значе­нию показателя прочности на сжатие, тогда как класс бетона нор­мируется с гарантированной обеспеченностью прочности. Важное значение в классификации по прочности и другим показателям ка­чества отводится определению показателя однородности бетона.

Всего предусмотрено классов по прочности на сжатие при испы­тании кубов 15x15x15 см — 19 (от В1 до В60), при испытании ци­линдров 15x30 см — 19 (от С0,8 до С55); все значения прочности вы­ражаются в МПа. Марки бетонов выражаются в кгс/см²: от 15 (для ячеистых бетонов) до 600 и более (для тяжелых бетонов). Как отме­чалось выше, основное деление принято в настоящее время по клас­сам, но допускаются и марки бетонов.

Существенным недостатком бетона различных классов и различ­ной плотности является невысокая сопротивляемость растягиваю­щим (изгибающим) напряжениям. Она в 12—15 раз ниже прочности бетона при сжатии.