Властивості бетонної суміші і бетону

Свіжо приготована бетонна суміш повинн мати добру удобоукладу-ваність, тобто здатність заповнювати форму і ущільнюватись. Ця властивість суміші оцінюється рухомістю або жорсткістю.

Рухомістю бетонної суміші називають здатність її розпливатися під дією власної маси. Ступінь рухомості оцінюють величиною осадки конуса, сформованого з цієї суміші. Рухомість бетонної суміші визначається на стандартному зрізаному металевому конусі висотою 300 мм з діаметрами основ 100 і 200 мм. Конус встановлюють на металеву поверхню і через верхній отвір заповнюють сумішшю з її ущільненням. Після ущільнення металевий конус знімають. Конус з бетонної суміші під дією власної маси починає осідати. Величину осадки замірюють лінійкою. Чим більша осадка конуса тим більша рухомість бетонної суміші.

Одночасно з рухомістю можна визначити зв’язаність компонентів суміші. При недостатній зв’язаності під час зняття металевого конуса бетонна суміш буде осипатись і бетонний конус може розвалитись.

Жорсткістю бетонної суміші називають її здатність розпливатись і заповнювати форму під дією вібрації. Величина жорсткості характеризується часом вібрації в секундах, необхідним для вирівнювання і ущільнення суміші у формі спеціального приладу.

Рухомість бетонної суміші залежить від виду цементу, кількості води і цементного тіста, зернистості і форми наповнювача, вмісту піску. Рухомість суміші слід вибирати якомога меншою, але достатньою для доброго укладування і ущільнення суміші.

Так для тонкостінних конструкцій рекомендуються суміші з рухомістю 40 – 60 мм і жорсткістю 10 – 15 сек, для для виготовлення балок, плит, колон – суміші з рухомістю 20 – 40 мм і жорсткістю 15 – 25 сек, для фундаментів – суміші з рухомістю 0 мм і жорсткістю 50 – 60 сек.

До основних властивостей важкого бетону відноситься міцність, щільність, водонепроникність, морозостійкість, усадка та розширюваність, стійкість проти корозії, вогнестійкість.

Міцність на стискування є основним показником механічних властивостей бетону. Вона визначається межею міцності при стискуванні зразків 150 х 150 х 150 мм, виготовлених з певної бетонної суміші і витриманих в нормальних умовах 28 діб.

За межею міцності на стискання для важких бетонів встановлені такі марки: М 100, М 150, М 200, М 250, М 300, М 350, М 400, М 450, М 500, М 600, М 700, М 800. Для фундаментів та інших масивних конструкцій застосовують бетон М 100 і М 150, для звичайних залізобетонних конструкцій – бетон М 200 та М 250, для попередньо навантажених залізобетонних конструкцій – бетон М 300 – М 600.

Міцність бетону на стискання залежить від активності цементу, співвідно-шення маси води і цементу, міцності та якості наповнювачів, їх зернистості, тривалості твердіння, температури і вологості навколишнього середовища та ін.

Для хімічної взаємодії цементу з водою потрібно не більше 20% води від маси цементу. З метою поліпшення укладання бетонної суміші кількість води збільшують до співвідношення В/Ц = 0,4 – 0,7. Надлишкова вода, що не вступає в хімічну реакцію з цементом, випаровується з бетону, утворюючи в ньому порожнини. Це призводить до зменшення щільності і відповідно міцності бетону. Виходячи з цього, міцність бетону можна підвищити шляхом зменшення водоцементного співвідношення і посиленого ущільнення.

Міцність бетону залежить від правильного перемішування його складових в бетонозмішувачі, коли всі зерна наповнювача повністю покриті шаром цементного тіста.

Значний вплив на міцність бетону має ступінь ущільнення, тривалість та умови твердіння бетону. Добре ущільнений бетон в сприятливих температурних і вологих умовах безперервно набирає міцність протягом декількох років. Зі зниженням температури швидкість зростання бетону сповільнюється, а при температурах нижче 0 ºС твердіння припиняється. Тому бетон при невисоких температурах підігрівають. При замерзанні води в бетоні може відбуватись його руйнування. Для створення необхідного вологого середовища бетони на портландцементі протягом 7 днів, а бетони на інших цементах протягом 14 днів потрібно періодично поливати водою або нанести плівкоутворюючі матеріали, які унеможливлюють випаровування води.

Ущільнення бетонної суміші, укладеної в опалубку чи форму, проводять спеціальними вібраторами або шляхом вібропресування, віброштампування, вібропрокатування, вібровакуумування, центрифугування тощо. Зі збільшенням щільності бетону зростає не тільки міцність, а й водонепроникність, морозо- та корозієстійкість.

Підбір складу бетону полягає у встановленні найбільш раціонального співвідношення між складниками. Розрахунки складу бетону виконують за формулами. Після виконання розрахунків проводять пробні заміси та випробування зразків.

Різновидами важких бетонів є гідротехнічний бетон, який має підвищену щільність, водонепроникність і морозостійкість, дорожній бетон, який має бути міцним на згін, щільним і морозостійким, декоративний бетон для оздоблення зовнішніх і внутрішніх стін будівель, кислотостійкий бетон, що має високу стійкість проти дії неорганічних кислот, жаростійкий бетон, який може зберігати свої властивості при 1500 – 1800 ºС та особливо важкий бетон для захисту від радіації

Легкі бетони

Легкі бетони, які мають високу порожнистість (до 45 %) і порівняно невелику щільність, застосовують для виготовлення збірних бетонних та залізобетонних конструкцій. Застосування їх замість цегли та важкого бетону дає можливість підвищити теплозахисні якості споруд, зменшити товщину і масу стін та знизити вартість будівництва.

Легкі бетони поділяють на звичайні, пористі, високопористі та високо- порожнисті. Звичайні легкі бетони виготовляються з в’яжучих речовин, води, дрібних і крупних наповнювачів при повному заповненні розчином порожнин між зернами крупного наповнювача.

Пористі і високопористі бетони складаються з крупного наповнювача, зерна якого покриті тонким шаром цементного тіста. Міжзернові порожнини в такому бетоні залишаються вільними.

Легкі бетони виготовляють шляхом природного твердіння, пропарюванням в спеціальних камерах та обробкою в автоклавах. Ці бетони виготовляють на основі різних цементів, вапна, гіпсу, рідкого скла та змішаних в’яжучих речовин. При цьому застосовуються природні та штучні порожнисті кам’яні матеріали, від властивостей і якості яких в значній мірі залежать якості бетону.

Природні наповнювачі утворюються подрібненням порожнистих гірничих порід – пемзи, вулканічного туфа, вапняка-ракушняка.

Штучними наповнювачами можуть бути відходи виробництва (різні шлаки) та матеріали, що утворюються в результаті спеціальної обробки природних матеріалів і відходів виробництва (керамзит, аглопорит, шлакова пемза, гранульовані шлаки, зольний гравій тощо).

Високопорожнисті легкі бетони утворюються на основі в’яжучої речовини та пороутворювача. За допомогою пороутворювача в структурі бетону виникають повітряні порожнини. Порожнистість цих бетонів становить 50 – 85 %. Залежно від способу утворення порожнистої структури бетони поділяють на газобетони та пінобетони.

Пінобетон виробляють змішуванням цементного тіста чи розчину з окремо приготованою стійкою піною. Пінобетонну суміш розливають в металеві форми і подають їх в пропарювальні камери або автоклави.

Газобетон готують змішуванням цементу (іноді з додаванням вапна), кремнеземистого компонента і води з введенням до суміші алюмінієвої пудри. В результаті хімічної реакції виділяється водень, який надає суміші піноподібного стану. Застосовуючи автоклавну обробку можна зменшити частку цементу або замінити його повністю вапном.

Піно- та газобетони мають добрі тепло- і звукоізоляційні властивості, вогнестійкість, їх легко обробляти.

Залізобетони

Залізобетон – це будівельний матеріал, в якому поєднані затвердівший бетон і сталева арматура. Бетон добре працює на стискування, а арматура добре сприймає розтягування.

Залізобетонні конструкції за способом виготовлення поділяють на монолітні та збірні. Монолітні конструкції виготовляються безпосередньо на місці будівництва.

Збірні залізобетонні конструкції є значно економічнішими. Зменшуються витрати будівельних матеріалів, особливо пиломатеріалів, будівництво легше автоматизувати, підвищується якість робіт і зростає продуктивність праці.

Залізобетонні вироби і конструкції виготовляють як із звичайної, так і з попередньо напруженої арматури. Виробляти конструкції без напруження арматури простіше, але в процесі експлуатації в бетоні можуть виникати тріщини, в які проникає волога і викликає корозію арматури. В попередньо напруженому залізобетоні перед укладкою бетону арматурні стержні натягують, а після певного твердіння відпускають. В результаті арматура стискує бетон і можливість виникнення тріщин значно знижується.

Рис. 4.3. Фундамент із збірних Рис. 4.4. Плити перекриття

залізобетонних елементів з круглими та овальними

1 – фундаментна плита; 2 – порож- порожнинами

нистий фундаментний блок