Бетон і його властивості

Бетонами називають штучні каменеподібні матеріали неоднорід­ної конгломератної будови, які утворюються внаслідок тверднення суміші вихідних сировинних матеріалів (в'яжучого, води та природ­них або штучних заповнювачів у вигляді піску, щебеню чи гравію), а також різноманітних модифікуючих добавок.

Бетони належать до числа найскладніших композиційних ма­теріалів. Вони є основними конструкцій-ними матеріалами для різних галузей будівельного виробництва. На відміну від багатьох будівельних матеріалів, властивості бетону можуть змінюватися в широ­ких межах, що зумовлено не тільки властивостями вихідних сиро­винних матеріалів, а й великою різноманітністю та ефективністю застосовуваних технологічних прийомів (заходів) на всіх стадіях ви­робництва бетонних та залізобетонних конструкцій. У цьому поляга­ють значні переваги, але разом з тим і складність технології бетону.

Бетон має досить високі фізико-механічні властивості, що дає змогу широко використовувати його в різних конструкціях і спору­дах, які працюють переважно на стиск. Опір бетону розтягу (міц­ність на розрив) у (10-20) разів нижчий за його міцність на стиск. Для розширення сфери застосування бетону, особливо для конструк­цій, що зазнають дії згинальних напружень, його необхідно армува­ти в розтягнених зонах перерізу сталевими прутами, дротом, каната­ми тощо. Армований бетон (залізобетон) добре працює при різних напруженнях. Дуже важливими умовами спільної роботи бетону і арматури є висока міцність зчеплення між ними і близькість значень температурних коефіцієнтів розширення. Не менш важливе значення мають і захисні властивості бетону щодо арматури, оскільки висо­ка лужність порової рідини бетону надійно захищає арматуру від корозії, забезпечуючи таким чином довговічність залізобетонних конструкцій.

Важливим показником якості бетону є не тільки його міцність, а й стійкість щодо впливу агресивного середовища за різних умов експлуатації. Ця важлива властивість забезпечується при ретельно­му додержанні технологічної дисципліни на всіх стадіях виробництва залізобетонних конструкцій, при монолітному бетонуванні їх, а також при використанні спеціальних технологічних заходів відповідно до конкретних умов і особливостей експлуатації конструкцій.

Для забезпечення потрібної якості бетону і залізобетону слід створити такі умови виробництва, які дають можливість технологічно впливати на процеси тверднення і структуроутворення цементного каменю і бетону.

Бетони, які використовують у сучасних умовах будівництва, мають різні властивості і галузі застосування. Згідно з ГОСТ 25192-82, бе­тони класифікують за такими ознаками:

­ за основним призначенням – конструкційні та спеціальні (жаро­стійкі, дорожні, гідротехнічні, хімічно стійкі, декоративні, радіацій­но-захисні, теплоізоляційні та ін.);

­ за видом в'яжучого – на основі цементних, вапняних, шлакових, гіпсових, шлаколужних і спеціальних в'яжучих;

­ за видом заповнювачів – на щільних, пористих і спеціальних заповнювачах;

­ за структурою – щільні, поризовані, ніздрюваті і великопористі.

Вид заповнювачів та структура зумовили назви бетонів (на різних в'яжучих):

­ важкий (на щільних заповнювачах, щільна структура);

­ легкий (на пористих заповнювачах, щільна структура);

­ великопористий (заповнювачі можуть бути різними, але структура великопориста);

­ ніздрюватий (поризована структура затверділого в'яжучого, без заповнювача);

­ силікатний (щільний і ніздрюватий).

Основною технічною характеристикою конструктивних бетонів є міцність при стиску і розтягу. До спеціальних бетонів крім міцнос­ті ставлять ще особливі вимоги, спричинені умовами експлуатації бетонних і залізобетонних конструкцій, видом і характером агресив­ної дії навколишнього середовища (висока температура, дія прісної або морської води, хімічних розчинів, гідростатичний тиск, радіація тощо).

До конструктивних належать бетони: важкий із середньою щіль­ністю (2200-2500) кг/м³; дрібнозернистий із середньою щільністю по­над 1800 кг/м³; легкий щільної і поризованої структур із середньою щільністю менш як 1800 кг/м³; ніздрюватий автоклавного і неавтоклавного тверднення; напружувальний бетон спеціального призначення.

Міцність конструктивних бетонів визначається маркою. Для важкого бетону марку визначають як границю міцності при стиску в кі­лограм-силах на квадратний сантиметр (кгс/см²) стандартних кубів з розмірами (15×15×15) см, виготовлених з робочої суміші в метале­вих формах після тверднення протягом 28 діб в нормальних умовах (температура (15-20) °С, відносна вологість повітря (90-100) %).

Згідно з СНиП 2.03.01-84, міцність конструктивних бетонів харак­теризується класами. Класи бетону за міцністю на стиск і осьовий розтяг визначаються значенням гарантованої міцності бетону в мегапаскалях із забезпеченістю 0,95. Клас бетону відображає мінливість результатів випробовування бетону на міцність з нормативним коефіціентом варіації 13,5 %. У виробничих умовах контролюють серед­ню міцність, або марку, бетону. Клас бетону визначають множенням середньої міцності бетону на коефіцієнт 0,778.

Основні показники якості бетону визначаються класами і марка­ми. Клас: за міцністю на стиск В, за міцністю на осьовий розтяг. Марка: за морозостійкістю F, за водонепроникністю W, за середньою щільністю D, за самонапруженням напружувального бетону.

Для бетонних і залізобетонних конструкцій передбачаються бетони таких класів і марок з урахуванням виду бетонів:

а) класів за міцністю на стиск:

­ важкий бетон – В3,5; В5; В7,5; В10; В15...В60;

­ напружувальний бетон – В20; В25...В60;

­ дрібнозернистий бетон – В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В20...В60;

­ легкий бетон при марках за середньою щільністю:

D800, D900 – B2,5; В3,5; В7,5;

D1000, D1100 – В2,5...В12,5;

D1800,D1900 – В10...В40;

­ ніздрюватий бетон (автоклавний) при марках за середньою щіль­ністю D:

D500 – В1; В1,5;

D700 – В1,5; В2; В2,5; В3,5;

D900 – В3,5...В7,5;

D1100 – В7,5...В15;

б) класів за міцністю на осьовий розтяг:

­ важкий, напружувальний, дрібнозернистий та легкий бетони – 0,8... 3,2;

в) марок за морозостійкістю:

­ важкий, напружувальний, дрібнозернистий бетони –F50; F75; F100; F150; F200; F300...F500;

­ легкий бетон –F25; F35; F50; F75; F100...F500;

­ ніздрюватий і поризований бетони –F15; F25; F35; F50; F75; F100;

г) марок за водонепроникністю:

­ важкий, дрібнозернистий і легкий бетони –W2; W4; W6; W8; W10; W12;

­ напружувальний бетон – не нижче ніж W12;

д) марок за щільністю:

­ легкий бетон –D800...D2000 (через 100);

­ поризований бетон –D800...D1400 (через 100);

­ ніздрюватий бетон –D500...D1200 (через 100);

е) марок за самонапруженням:

­ напружувальний бетон – 0,6; 0,8; 1; 1,2... 4.

Марка напружувального бетону за самонапруженням – це зна­чення попереднього напруження в бетоні, яке виникає внаслі­док його розширення при коефіцієнті поздовжнього армування.

Міцність бетону (мате­ріалу неоднорідного) за­лежить в основному від міцності в’яжучого і за­повнювачів, від віку бето­ну, умов його тверднення, від форми і розмірів випробуваних зразків, ха­рактеру і виду напруже­ного стану.

З віком міцність бетону зростає: протягом перших (28-90) діб інтенсивно, а потім значно повільніше, але при відносній воло­гості не нижче 90% і температурі близько +15°С продовжує зростати багато років (рисунок 1.2). Міцність бетонного зразка, що має вигляд куба і твердне у зазначених умовах 28 діб, при­ймають після цього строку за відправну проектну марку бетону.

Для орієнтовного визначення міцності портландцементного бетону у віці n діб (при) користуються формулою Б. Г. Скрамтаєва

,або.

(1.1)

Форма зразків, їх розмір і умови випробування для визначення міцності бетону, наприклад під час стискування, істотно впливають на результати випробувань: співвідно-шення міцності під час стискування рівновеликих за площею і однакових за висотою бетонних циліндрів і кубів становить; зменшення розмірів випробовуваних кубів збільшує їх міцність, а збільшення розмірів – зменшує її.

1 – при зберіганні в сухому середовищі; 2 – при зберіганні у вологому середовищі

Рисунок 1.2 – Зростання міцності бетону з часом

Результати випробувань бетонних зразків зменшуються майже в 2 рази, якщо поверхня їх контакту з подушками випробувального преса чим-небудь змащені: вкриті маслами, парафіном та ін.

Зіставивши ці дані про міцність з характером руйнування кубів при наявності і відсутності тертя по опорних площинах (рисунок 1.2), можна зробити висновок, що незмащені подушки преса перешкоджають поперечним деформаціям бетону. Отже, міцність бетону істотно збільшується, якщо його взяти в спеціально сконструйовану обойму – корсет з арматурної спіральної обмотки – або навіть у трубу.

Вплив подушок преса як обойм зменшується із збільшенням висоти зразка: при співвідношенні міцність призми з стороною основи становить лише близько 0,7 міцності куба з такою самою основою; вплив гнучкості призми починає проявлятися при.

Залежність між кубиковою і призмовою міцністю бетонів марки, не більшої за “300”, описує емпірична (досвідна) формула О.О. Гвоздєва

,

(1.2)

а при – формула Б. Г. Скрамтаєва

.

Не менш важливий вплив на міцність бетону характеру і виду напруженого стану.

Несучу здатність залізобетонного елемента, що зазнає згину, визначають бетон стиснутої зони і розтягнута арматура. Здавалося б, що бетон стиснутої зони лінійно протяжної балки слід оцінювати призмовою міцністю. Однак через перерозподіл напруг між більш навантаженими крайовими волокнами і менш навантаженими, розташованими біля нейтральної осі, а також через інші фактори, такі, наприклад, як різні фізико-механічні властивості поверхневих і внутрішніх шарів бетону, його міцність на стиск під час згинання вищий від призової

,

(1.3)

У тих випадках, коли навантаження прикладено не по всій площі перерізу бетонного елемента, а на її частині (рисунок 1.4), ненавантажений бетон площею навколо площадки зім'яття виконує роль обойми, і тому міцність бетону при місцевому стиску(зім'ятті)знову-таки вища від призової

,

(1.4)

де, але не більш як 1,5 при розрахунку на місцеве навантаження і не більш як 2 – на місцеве і основне.

а – при наявності тертя між бетоном і подушками преса, які відіграють роль обойм; б – при відсутності тертя

Рисунок 1.3 – Характер руйнування бетонного куба

– площа зім’яття (заштрихована); – площа бетону

Рисунок 1.4 – Місцевий стиск (зім’яття) бетону

Місцеве навантаження діє лише по площадці, а основ­не – по всій площі. Так, навантаження на стіну від спертого на неї прогону – місцеве, а навантаження на рівні спирання цього прогону від стіни, що лежить вище,– основне.

Отже, міцність бетону на стиск оцінюють величинами,,,, а щоб дістати порівняльні дані, треба строго обумовити всі параметри, умови її оцінки. Виходить, і сама міцність – величина умовна, причому не тільки через те, що при порушенні хоча б однієї з умов під час випробувань зразків резуль­тати виявляться непорівнянними, а й через те, що досі нема досить надійних і простих способів оцінки міцності бетону в самій конструкції, а судять про неї по випробуваннях кон­трольних зразків.

Найпростіше – виготовити і випробувати контрольні зразки, що мають вигляд кубів, бо на міцність призми () дуже впливає позацентровість прикладеного до неї навантаження, створюваного пресом; на міцність стиснутого бетону балочки, що зазнає згину, – () – її армування, а на –співвідношення величин і і т. д.

Тому за вихідну міцність бетону при стискуванні – марку бетону – приймають границю міцності (тимчасовий опір) при стискуванні в кгс/см² зразків () мм, виготовлених з робочого складу і випробуваних через 28 діб нормального тверднення при температурі повітря (20±2) °С і відносній вологості не нижче від 90%.

Оскільки розмір крупного заповнювача в бетоні не повинен перевищувати 1/3 сторони випробовуваних кубів, то іноді їх доводиться робити більшими, а при дрібному заповнювачі – мен­шими, приводячи добуті результати за допомогою перевідних коефіцієнтів до міцності стандартного куба (чим неоднорідніший бетон, тим більший повинен бути зразок)

,

де для кубів з стороною 100 мм;

для кубів з стороною 150 мм;

для кубів з стороною 200 мм;

для кубів з стороною 300 мм;

– руйнівне зусилля, кгс;

– площа основи куба, см².

Марку бетону, як величину, близьку до середньої кубикової міцності, приймають за його нормативний опір. Величини нор­мативних опорів бетону для різних видів напруженого стану (, та ін.) встановлені нормами залежно від марки бетону на основі наведених вище емпіричних формул. При цьому слід мати на увазі, що ніколи в розрахунках величина не фігурує, але через неї за відповідними формулами знаходять, або.

Помножуючи значення нормативних опорів бетону,, на коефіцієнти однорідності бетону і умов роботи бе­тону (дивись стор. 46-48),обчислюють (з округленням) розрахункові опори бетонів, величини яких наведено в таблиці 1.1.

Міцність деяких залізобетонних конструкцій визначається опором бетону розтягуванню (резервуари, трубопроводи і т. п.), в інших конструкціях недопустима поява або обмежується ширина розкриття тріщин у розтягнутому бетоні. Тому доводиться мати справу ще з міцністю бетону при осьовому розтягу маркою бетону за міцністю при розтягу, а також з розра­хунковим опором бетону розтягові при розрахунках на утворен­ня тріщин у попередньо напружених конструкціях. Границя міцності бетону при осьовому розтягу

.

(1.5)

Розрахунковий опір

,

де – коефіцієнт умов роботи розтягнутого бетону при розрахунках тріщиностійкості попередньо напружених конструкцій, який враховує специфіку їх роботи і меншу небезпеку настання граничного етапу за тріщиностійкістю, ніж за міцністю.

Границя міцності бетону па розтяг при згині

.

(1.6)

Марка бетону за міцністю на стиск	"600"	Марка бетону за міцністю на розтяг	"Р35"
"500"	"Р31"				19,5
"400"	"Р27"			12,5	17,5
"300"	"Р23"			10,5	14,5
"200"	"Р18"			7,2
"150"	"Р15"			5,8
"100"	"Р11"			4,5	6,3
Позначен-ня
Вид напруженого стану	Стиск осьовий (призмова міцність)	Стиск при згині	Розтяг осьовий	Розтяг при розрахунках і на розкриття тріщин	Модуль пружності звичайного бетону

Значна різниця між і пояснюється тим, що перед розкриттям тріщин в розтягнутому бетоні елемента, що зазнає згину, відбуваються пластичні деформації бетону, за рахунок яких зростають напруги і в його стиснутій зоні. Оскільки площі епюр напруг у розтягнутій і стиснутих зонах повинні бути однакові, то, виходить, із зростанням напруг нейтральна вісь підіймається (рисунок 1.5), а момент опору відносно розтягнутого волокна збільшується, що спричиняє збільшення порівняно.

1-3 – епюри напруг убетоні і відповідні їм положення нейтральної осі

Рисунок 1.5 – Зміщення нейтральної осі в елементі, що зазнає згину, у міру зростання напруг через різницю в пружних і деформаційних властивостях розтягнутого і стиснутого бетону

Пружні властивості матеріалу характеризують, яквідомо,модулем пружності. Для бетону деформації не пропорційні напругам (рисунок 1.6), і тому модуль пружності бетону – характеристика змінна, що залежить від величини і знака напруг, а також від віку і складу бетону, швидкості його завантаження і т.д.

Геометрично модуль пружності характеризується тангенсом кута нахилу дотичної до кривої () у точці з заданою напру­гою в бетоні: (дивись рисунок 1.6).

1 – область пружних деформацій; 2 – область пластичних деформацій; 3 – крива повних деформацій

Рисунок 1.6 – Залежність між напругами і деформаціями бетону

Крім марок бетону за міцністю на стиск і осьовий розтяг – P11, Р15, Р18 і т.д., їх у деяких випадках встановлюють ще й за міцністю па розтяг при згині в кгс/см²: “15”, “20”, “25”, “30”, “35”, “40”, “45”, “50”, “55”; за морозостійкістю, оцінюючи її кількістю циклів поперемінного заморожування і відтавання: “Мрз-50”, “Мрз-100”, “Мрз-150”, “Мрз-200”, “Мрз-300”; за водо­непроникністю: “В-2”, “В-4”, “В-6” і “В-8”, що визначається тиском води (2, 4, 6 і 8 кгс/см²), при якому вона ще не просочується крізь зразок.

Крім цієї величини, можна зафіксувати ще дві: початковий (миттєвий)– і середній модуль пружно-пластичності бетону, запровадженийВ.І. Мурашевим.

Напруги в бетоні можна виразити через відносні пружні деформації, коли, і через відносні повні, де – відносні пластичні деформації бетону:. В ос­танньому разі замість величини, яка відповідає пружним деформаціям бетону, вводять модуль пружно-пластичності. Порівнюючи обидва вирази для, дістанемо, що,звідки.

Назвемо відношення – коефіцієнтом пружності бетону, а відношення – коефіцієнтом пластичності бетону, зв’яжемо їх між собою:. Тоді модуль пружно-пластичності:.

Для ідеально пружних матеріалів;. Для ідеально пластичних;. Для пружно-пластичного бетону величина залежить від напруг і тривалості дії навантаження: змінюється від 0 до 0,8 при тривалій дії навантаження.

Умовну середню величину модуля пружності бетону, яка відповідає розрахунковим напругам, можна обчислити за формулою Графа

s w:val="28"/><w:lang w:val="EN-US"/></w:rPr><m:t>R</m:t></m:r></m:den></m:f></m:den></m:f></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></wx:sect></w:body></w:wordDocument>">.

(1.7)

Значення модулів пружності (дивись таблицю 1.1) є початковими модулями пружності при стиску і розтягу, що визначаються відношенням нормальних напружень у бетоні до його відносної деформації є при напруженнях.

Величини початкового модуля пружності і пружно-пластичності бетону потрібні для розрахунків статично невизначних залізобетонних конструкцій і розрахунків за деформаціями та тріщиностійкістю.

Модуль зсуву для бетону –.

Коефіцієнт поперечної деформації (Пуассона) –.

Коефіцієнт лінійного розширення бетону і залізобетону при охолодженні, а також при нагріванні у межах до 100 °С – град^-1.

Гранична стисливість бетону.

Гранична стисливість при згині.

Гранична розтяжність.

Усадка і повзучість бетону – специфічні його властивості, їх враховують, коли встановлюють відстань між усадочними (суміщуваними звичайно з температурними) швами при проектуванні тонкостінних і попередньо напружених конструкцій.

Усадка бетону – його об'ємне скорочення при твердненні на повітрі, навіть якщо температура і вологість середовища – сталі, проявляється найбільш інтенсивно на початку тверднення бетону. Далі вона поступово затухає, але триває ще довго (рисунок 1.7).

Кількісно усадку оцінюють граничною відносноюдеформацією усадки на момент її затухання. Для звичайних важких бетонів лінійна відносна деформа­ція під час усадки. Вплив розбухання бетону, який твердне у вологому середовищі (наприклад, у воді), під час проектування звичайно не враховують, бо воно значно менше від усадки і не викликає початкових розтягуючи напружень.

1 – бетон; 2 – залізобетон

Рисунок1.7 – Залежність усадки (і розбухання) бетонних і залізобетонних елементів від їх віку та умов зберігання

Щоб уникнути усадки, застосовують бетони на розширних цементах, а в звичайних бетонах зменшують кількість цементу і водо-цементне відношення, правильно підбирають гранулометричний склад заповнювачів (зменшують відношення між дрібною і крупною фракціями заповнювача, застосовують крупний пісок замість дрібного і т.п.). Дуже важливо добре ущільнювати бетон під час формування виробів і конструкцій і забезпечити правильний волого-температурний режим протягом першого тижня тверднення бетону. Наявність арматури (рисунок 1.7) теж зменшує усадку бетону.

Повзучість бетону – це властивість зазнавати непружних деформацій при тривалій дії напруг, що виникають від зовнішнього навантаження, температурних впливів, усадки і т.п.

Повзучість бетону при стає нелінійною, бо на текучість (повзучість) гелевої структурної складової і капілярні явища накладається процес утворення мікротріщин. При мікротріщини в процесі старіння бетону «самозагоюються», міцність його зростає і руйнування не настає. Тому величину можна називати границею тривалого опору бетону.

При повзучість бетону затухає і проявляється тим менше, чим менше водо-цементне відношення і нижчий вміст цементу, чим вища вологість середовища, в якому він знахо­диться, і старіший бетон у момент навантаження, чим нижчі задані йому напруги і більший поперечний переріз і т.п. (рисунок 1.8).

а – вплив складу бетону і водо-цементного відношення; б – вплив вологості середовища; в–залежність повзучості від віку зразків; г – залежність повзучості від величини напруг у бетоні;1 – при зберіганні у повітряному середовищі вологістю 50%; 2 – те саме, 75%; 3 – те саме, 100%; 4 – при зберіганні у воді

Рисунок 1.8 – Основні фактори, що впливають на величину повзучості бетону

Кількісно повзучість бетону оцінюють мірою повзучості, см²/кг – відносною деформацією повзучості, що виникла при напрузі кгс/см².

Наводимо середні граничні значення міри повзучості, яка позначається для бетонів природного тверднення залежмо від марки бетону:

Марка бетону……… “200”“300”“400”“500”“600”

……………. 11,38,06,04,33,6

Заходи по зниженню повзучості та усадки бетону збігаються. Спільним для цих явищ є і те, що вони зростають із зменшенням вологості середовища, розмірів елементів і віку бетону в момент навантаження. Повзучість і усадка бетонів, які піддано волого-термічній обробці (пропарюванню), менша на %, ніж при природному твердненні.

Із збільшенням прольотів і навантажень, з одного боку, і зменшенням перерізів залізобетонних конструкцій (внаслідок застосування дедалі міцніших бетонів і сталей) – з другого, постала потреба враховувати тривалі процеси усадки і повзу­чості бетону.

У сучасних (переважно розрізних) збірних тонкостінних кон­струкціях, що перебувають під тривалою дією, навантаження, непружні деформації і переміщення, викликані усадкою і повзучістю бетону, можуть у кілька разів перевищити початкові ко­роткочасні деформації. Так, повзучість бетону, збільшуючи деформації, знижує стійкість конструкцій, що враховують при розрахунках міцності, наприклад, центрально і позацентрово стиснутих елементів.

При тривалому завантаженні наростають деформації конструкцій внаслідок усадки і повзучості, і тому їх враховують у розрахунках на деформації, а в сукупності з явищем релаксації напруг у бетоні – і при розрахунках на утворення або розкриття тріщин.

Правильна оцінка впливу усадки і повзучості важлива при розрахунках попередньо напружених залізобетонних конструк­цій для визначення, зокрема, величини зтрати попередньої на­пруги арматури.

У численних працях, присвячених усадці бетону і розробці теорії його повзучості, розрізняють три основні напрями:

­ теорія пружно-повзучого тіла (праці Н.X. Арутюняна, О.О. Гвоздєва, П.І. Васильєва, Г.Н. Маслова, М.Я. Панаріна, І.Є. Прокоповича та ін.);

­ теорія пружної спадковості (А.К Малмейстер, О.Р. Ржаніцин та ін.);

­ теорія старіння (А.Н. Буданов, Я.В. Столяров, Й.І. Улицький та ін.).

Для розв'язання питань, що зв'язані з урахуванням трива­лих процесів, але виходять за межі обсягу цього підручника, можна рекомендувати праці І. Є. Прокоповича, Й.І. Улицькогота ін.

Релаксація напруг у бетоні – явище їх зменшен­ня при незмінній величині деформації.

Фізична суть релаксації зв'язана з повзучістю: в бетонному елементі, що перебуває в такому стані, при якому дальший процес деформування неможливий (обмежений), тобто коли, збільшення деформацій повзучості повинно супроводитися безперервним зменшенням початкових пружних деформацій. В результаті цього напруги в бетоні, зв'язані з деформаціями законом Гука, поступово зменшуються,або релаксують.

Умову релаксації напруг можна записати так

.

Оскільки, а (тому що на елемент накладено зв'язки, що усувають можливість його деформування), то, отже, змінюється, а значить, змінюютьсяі напруги.

Бетони на легких і особливо важких заповнювачах. Бетони на легких заповнювачах застосовують для теплоізоляції, для поліпшення теплоізоляційних властивостей захисних і зменшен­ня власної маси несучих конструкцій. Бетони, що застосовуються для цієї мети, повинні мати властивості приведені в таблиці 1.2.

Назва різновидностей бетонів на легких заповнювачах визначається видом крупного заповнювача: керамзитобетон, аглопоритобетон, шлакобетон, туфобетон і т.д., а за видом в'яжучого їх поділяють на цементні, цементно-вапняні, вапняно-шлакові, силікатні.

Як конструктивний матеріал найбільший інтерес становить цементний керамзитобетон.

Керамзитовий гравій дістають випалюванням гранул із спучуваних легкоплавких глин. Дрібнопориста (з замкнутими порами) будова і щільна оплавлена поверхня керамзитового гравію визначають його малу об'ємну вагу (від 500 до 1200 кг/м³), високу міцність, відносно мале водопоглинання і повільне відсмоктування вологи з бетонної суміші зараз же після її замішування – поєднання властивостей, яке трапляється нечасто, бо ці властивості звичайно виключають одна одну.

Таблиця 1.2 – Властивості бетонів

Тип	Об’ємна вага	Марка за міцністю на стиск	Морозо-стійкість
Теплоізоляційний		Не нижче “25”	–
Конструктивно теплоізоляційний	500-1400	Не нижче “35”	–
Конструктивний	1400-1800	“50”-“300”	“Мрз 15”

Здатність керамзиту до самовакуумування (він спершу відсмоктує, а потім поступово віддає воду в розчин) створює щільну структуру, а отже, поліпшує міцність і морозостійкість керам­зитобетону, підвищує міцність цементного каменю і поліпшує його зчеплення з арматурою і самим керамзитом.

Керамзитобетон застосовують у найвідповідальніших, у тому числі і в попередньо напружених, конструкціях: у великопрольотних панелях покриттів і перекриттів, балках, прольотних конструкціях мостів і т. д.

Виявлено надійне самозаанкеровування в конструкт-тивному керамзитобетоні марки не нижче «200» не тільки напружуваної дротової арматури, а й семидротових пасом.

Застосування конструктивного керамзитобетону дає змогу зменшити на (25 30) % вагу збірних елементів, на (8 10) % – їх вартість і на (10 12) % витрату арматури.

Бетони на особливо важких заповнювачах призначаються для спеціальних споруд (захисних від радіації), а також для виготовлення різних контрвантажів (противаг) вантажопідйомних машин.

Звичайний бетон для цього непридатний через його малу об'ємну масу, яку, однак, можна збільшити, застосовуючи як заповнювачі магнетит, лимоніт, гематит, барит і інші природні важкі матеріали.

Разом з тим на машинобудівних заводах завжди є досить відходів металу – стружок, висічок, чавунного скрапу, обрізків тощо. Замінюючи природні заповнювачі цими відходами (їх слід правильно гранулометрично підбирати) і добавляючи в ок­ремих випадках пісок, можна дістати досить важкі бетони марок “150”–“200” з об'ємною вагою від 3500 до 5500 кг/м³.

Буває, що металевий заповнювач вкритий різними маслами і а емульсіями. На міцності бетону це практично не позначається, якщо маслу дати стекти.

Контроль якості бетону полягає в перевірці вихідної сиро­вини (цементу, хімічних добавок і заповнювачів), контролі за виробництвом бетонної суміші і перевірці міцності бетону.

Методи контролю сировини розглянуто в курсі «Будівельні матеріали». Тут слід нагадати, що відхилення в кількості в'яжучого і води за вагою не повинно перевищувати ±2 %, а, відхилення щодо твердості бетонної суміші допускається в межах ±10 % осадки конуса.

Для контролю міцності бетону випробовують бетонні куби, виготовлені в металевих розбірних формах. Розміри кубів повинні відповідати найбільшій крупності заповнювача. Для кожного випробування виготовляють серію кубів (3 шт.). Кількість серій – одна на партію бетону об'ємом не більше 50 м³ одного і того самого складу і з одних і тих самих матеріалів, що використовується за одну зміну. При проміжному (поопераційному) контролі міцності бетону для визначення строку закінчення його теплової обробки можливості звільнення від форм або можливості передачі на бетон зусилля обтиску попередньо напруженою арматурою кількість серій повинна бути відповідно збільшена.

Якщо випробувань готових виробів на міцність, жорсткість або тріщиностійкість до їх зруйнування не передбачено, то одну серію зразків виготовляють на партію виробів загальним об'ємом не більше 10 м³, а якщо об'єм одного виробу перевищує 2 м³– на кожний виріб.

Умови ущільнення бетону та його тверднення в контрольних зразках і виробах повинні бути однаковими.

Границю міцності бетону в серії визначають як середнє арифметичне результатів випробувань кожного з трьох зразків, а коли один з результатів відрізняється на 20 % або більше, то його виключають, визначаючи середнє за двома зразками, що залишились.

Дата добавления: 2014-01-07