Характеристики міцності бетону, АТ «СТЕФС»

Бетон - це штучний будівельний матеріал, що отримується в результаті змішування та затвердіння спеціально підібраної суміші, що складається з в'яжучої речовини, заповнювачів різного розміру та води. Найчастіше може містити у своєму складі спеціальні добавки.

В'язким елементом можуть бути:

Властивості бетону

Спочатку це матеріал, що володіє грубою та неоднорідною структурою. Проте виробники за бажанням замовників можуть у процесі виготовлення задати необхідні властивості:

Властивості за міцністю мають на увазі нормативні або необхідні розрахункові характеристики при:

стиску;
розтягування;
зчеплення з арматурою.

Властивості по деформативності мають на увазі зміни в процесі різного зовнішнього впливу:

стисливість чи розтяжність під навантаженням;
повзучість;
усадка;
набухання;
температурні деформації

Основні фізичні властивості бетону включають параметри:

водонепроникність;
стійкості до впливу різних температур, корозії, кислот та інших агресивних середовищ;
вогнестійкості;
теплопровідності;
звукопровідності та інші.

Класифікуючі характеристики

На фізико-механічні характеристики бетону безпосередньо впливають:

спосіб виготовлення;
вид в'яжучого елемента;
вид великого наповнювача;
вид дрібного наповнювача;
вода.

Дані характеристики визначаються структурою матеріалу, які створюють певні умови для його затвердіння.

З урахуванням вимог щодо основних фізичних властивостей бетонкласифікується за такими напрямами:

I. Структура

щільний бетон - весь вільний простір між речовинами заповнювача займає в'яжучу речовину, що затверділа;
крупнопористий – вільний простір між речовинами заповнювача в повному обсязі зайнято затверділим в'яжучою речовиною (зазвичай у ньому мало піску чи зовсім його);
поризований - у вільному просторі між речовинами заповнювача знаходиться затверділа в'яжуча речовина зі спеціальними добавками, в результаті чого утворюються специфічні пори;
пористий - у вільному просторі між речовинами заповнювача створюються штучні замкнуті пори.

Міцність бетону залежить від підвищення щільності його структури. Підібрати потрібну замовнику щільність виробник може за допомогою:

вибору оптимального зернового складу;
механічного додаткового ущільнення бетонної суміші під час виготовлення;
використання більшої кількості цементу;
зміни у бетоні співвідношення вода/цемент.

Вища марка цементу вимагає меншої кількості для досягнення необхідної міцності бетону.

ІІ. густина

особливо важкі – понад 2500 кг/куб.
важкі – 2200-2500 кг/куб.
полегшені – 1800-2200 кг/куб.
легені – 500-1800 кг/куб.

ІІІ. Вид в'яжучого елемента в бетоні

Як в'яжучий елемент сучасні виробники використовують різні речовини, відповідно до яких він поділяється на такі види:

цементний;
полімерцементний;
силікатний на вапні;
гіпсовий;
змішаний;
спеціальний з використанням різноманітних добавок.

IV. Вид наповнювача

Як заповнювач при виготовленні застосовуються:

щільний природний матеріал (жвір або щебінь гірських порід, кварцовий пісок);
пористий природний матеріал (перліт, пемза, черепашник);
штучний матеріал (керамзит, шлак);
спеціальний матеріал, що забезпечує стійкість бетону до різних термічних та хімічних впливів.

Щебінь є дешевшим матеріалом, здатним швидше забезпечувати задану міцність.

Бетон підрозділяється також на види, виходячи з пористого заповнювача, що застосовується в ньому:

керамзитобетон;
шлакобетон;
перлітобетон;
пемзобетон та інші.

V. Зерновий склад

Поділяється на такі види:

крупнозернистий, у якому застосовуються великі та дрібні заповнювачі;
дрібнозернистий, у якому застосовуються лише дрібні заповнювачі.

VI. Умови твердіння

природного твердіння;
підданий обробці в умовах атмосферного тиску теплом та вологою;
підданий автоклавній обробці за умов підвищеного тиску.

Бетон для залізобетонних конструкцій

У залізобетонних конструкціях (ЖБК), що застосовуються в сучасному будівництві, бетони поділяються на такі види:

Важкий. Даний вид бетону з щільною структурою виготовлений із застосуванням цементу як в'яжучий елемент і крупнозернистих щільних заповнювачів. Він твердне за будь-яких умов і має середню щільність 2200-2500 кг/куб.м;
Дрібнозернистий. Даний вид важкого бетону з щільною структурою виготовлений із застосуванням цементу як в'язкий елемент та дрібних заповнювачів. Він твердне прибудь-яких умов і має середню густину понад 1800 кг/куб.м;
Легкий. Даний вид крупнозернистого бетону з щільною поризованою структурою виготовлений із застосуванням цементу як в'яжучий елемент та пористих заповнювачів. Він твердне за будь-яких умов. При збігу його основних фізичних властивостей із важким бетоном він застосовується разом із ним.
Комірчастий. Даний вид бетону твердне при застосуванні спеціальної обробки.
Спеціальний напружуючий бетон.

Чому при створенні залізобетонних конструкцій використовують легкі та полегшені види бетонів? Серед основних переваг їх застосування сучасні будівельники називають такі можливості:

зменшення на 25-40% маси ЗБК;
зниження вартості ЗБК;
покращення звукоізолюючих характеристик ЗБК;
підвищення теплозахисних характеристик ЗБК;
підвищення сейсмологічної стійкості ЗБК;
підвищення вогнестійкості ЗБК.

Легкі, комірчасті та поризовані види бетону із середньою щільністю менше 1400 кг/куб.м використовують при створенні залізобетонних огорож. Щільні дрібнозернисті можуть застосовуватися разом з важкими видами, як заповнення стиків і швів ЗБК. Особливо важкі використовують при будівництві спеціальних об'єктів, включаючи військові бункери та атомні станції. Середня щільність бетону, що застосовується на таких об'єктах, становить понад 2500 кг/куб.м.

Основні фізичні властивості бетону

Водонепроникність матеріалу характеризує можливості захисту від проникнення води. Вода фільтрується у важкому бетоні та бетоні з пористими заповнювачами, оскільки у них співвідношення вода/цемент > 0.2 і вся вільна вода при випаровуванні створює пори в матеріалі. Коефіцієнт фільтрації підвищується призбільшення градієнта напору. Тому при зведенні напірних споруд використовують щільний бетон, у яких невеликий коефіцієнт фільтрації. Підвищити густину можна за рахунок використання спеціальних добавок. У ЗБК через дефекти структури водонепроникність може значно збільшитися.

Стійкість до впливу холодних температур (морозостійкість) полягає у можливості бетону у зволоженому стані не піддаватися руйнівному впливу при його почерговому заморожуванні та відтаванні. Морозостійкий бетон здатний витримати від 50 таких мінливих циклів. Основними факторами, що впливають на показник морозостійкості, є:

Стійкість до дії високих температур понад 200°С (жаростійкість) полягає у здатності бетону зберігати свою міцність у таких умовах. Під впливом високих температур відбувається:

зневоднення цементного каменю;
деформація цементного каменю;
деформація наповнювачів.

У такий спосіб термічний вплив призведе до руйнування важкого бетону і пористих заповнювачів. Саме з цієї причини звичайний бетон забороняється використовувати у південних регіонах із температурою понад 50°С.

Підвищити жаростійкість матеріалу дозволяє використання спеціальних заповнювачів:

Використання в'яжучого елемента наступних речовин може також підвищити жаростійкість:

глиноземистий цемент;
портландцемент із добавками;
рідке скло.

При охолодженні бетону його зчеплення з металевими елементами зберігається, забезпечуючи жароміцність ЗБК.

На об'єктах, де планується встановлення печей чи теплових агрегатів, рекомендують використовувати жаростійкий бетон.

Стійкість довплив корозії передбачає здатність бетону в процесі зіткнення із зовнішнім середовищем не вступати в хімічні реакції. Зазвичай більшість бетонних конструкцій не притаманні екстремальні умови експлуатації, тому корозійні процеси не відбуваються. Поява рідкого або газоподібного агресивного середовища може суттєво знизити корозійну стійкість матеріалу.

Стійкість до впливу надвисоких температур понад 1000°С (вогнестійкість) означає здатність бетону зберігати свої властивості за таких умов. У ЗБК найбільш уразливими для пожежі є саме сталеві елементи, тому підвищення їх вогнестійкості збільшують на 3-4 див захисний шар бетону.