Структура и свойства бетона

Важнейшей характеристикой структуры бетона является соотношение растворной части бетона и заполнителя. Относительное содержание заполнителя может быть таково, что его частицы (зерна) раздвигаются цементным тестом и практически не касаются друг друга. Схема, при которой цементное тесто заполняет поры между зернами заполнителя, но их не раздвигает, носит название контактной. Третья схема структуры - с незаполненной или частично незаполненной межзерновой пустотностью – крупнопористая. Степень и характер пористости оказывают существенное влияние на важнейшие свойства бетона: среднюю плотность, теплопроводность, прочность, морозостойкость и водонепроницаемость. В бетоне различают поры трех видов: в цементном геле, в растворной части и в заполнителе.

При смешивании компонентов бетона образуется бетонная смесь. Бетонная смесь обладает свойством тиксотропии: при воздействии вибрации она становится более подвижной, уподобляется жидкости. В состоянии покоя он приобретает некоторую структурную прочность. Для обеспечения качественного уплотнения при укладке для различных условий технологии приготавливают смеси разной консистенции – от жестких до литых.

Для характеристики консистенции бетонной смеси используют показатели подвижности и жесткости. Подвижность измеряют по осадке конуса. Подвижность – это способность отформованной в виде усеченного конуса бетонной смеси перемещаться под действием собственной силы тяжести.

Для смесей, не дающих осадки конуса, применяется оценка консистенции по показателю жесткости. Жесткость измеряется временем (сек), необходимом для растекания отформованной бетонной смеси под действием вибрации. Значения подвижности и жесткости определяются технологией укладки бетонной смеси. В связи с этим на практике возникает необходимость корректировать их значения. Подвижность бетонной смеси можно увеличить за счет увеличении содержания цементного теста или снижения относительного содержания крупного заполнителя. Известно, что применяемые цементы могут отличаться показателями нормальной густоты, то есть показателями водопотребности. Соответственно, цемент с высокой водопотребностью понижает подвижность.

Основной технической характеристикой бетона является прочность. Прочность бетона R_б зависит от цементноводного отношения Ц/В, качества заполнителей и цемента (коэффициент А), активности цемента R_ц, условий и времени твердения

R_б = А R_ц(Ц/В ±С),

где А и С – эмпирические коэффициенты.

Класс бетона устанавливают в возрасте 28 суток. При твердении в нормальных условиях взаимосвязь прочности бетона в возрасте 28 суток и n cуток (где 3 ≤n≤28), определяется выражением

R₂₈ = R_n .

Понижение Ц/В снижает прочность бетона так как снижается концентрация цементного клея.

Прочность бетона определяют разрушающим и безразрушающими методами. Рост прочности бетона во многом определяется температурно-влажностным режимом твердения. Повышение температуры влажной среды ускоряет рост прочности. Разработана технология ускорения твердения введением химических добавок - ускорителей твердения.

Мероприятия, направленные на создание благоприятных условий твердения в начальный период называется уходом за бетоном. В условиях сухого жаркого климата поверхность бетона укрывают пленкообразующими покрытиями, пленками, орошают водой. В условиях пониженных температур поверхность бетона утепляют препятствуя переохлаждению и замерзанию, в бетон вводят противоморозные добавки, используют методы прогрева и обогрева бетонных конструкций.