Лекция 2 План лекции

1. Бетон для железобетонных конструкций.

2. Виды бетонов. Структура бетона и влияние ее на прочность.

3. Марки и классы бетона.

4. Факторы влияющие на прочность бетона, кубиковая и призменная прочность.

1. Бетон для железобетонных конструкций.

Строительная практика предъявляет различные требования к бетону.

В жилищном строительстве – малая теплопроводность.

В дорожном – морозостойкость и малая стираемость.

В гидротехнических сооружениях – водонепроницаемость.

В спецрезервуарах – химическая стойкость.

Основным требованием является его прочность.

Чем выше прочность, тем выше сопротивление образованию трещин, выше плотность, лучше сцепление с арматурой. Чем выше плотность, тем лучше защищает бетон от коррозии и выветривания.

Названные выше спецтребования к бетону удовлетворяются при проектировании подбором специальных бетонов.

Прочность нужно удовлетворять всегда при проектировании строительных конструкций.

Прочность бетона зависит от целого ряда факторов:

• от количества и соотношений составляющих бетонной смеси: вода, цемент, мелкий заполнитель – песок; крупный – щебень.

• технология изготовления: способы уплотнения, условия твердения.

Прочность бетона зависит от прочности и формы заполнителя. Чем прочнее заполнитель, тем выше прочность. Шероховатая, рваная поверхность заполнителя повышает прочность.

Водоцементное отношение W/С. Чем меньше отношение, тем выше прочность.

Для протекания химической реакции необходимо водоцементное отношение W/С = 0,2

W/С = 0,3 – 0,4 жесткие бетонные смеси

W/С = 0,5 – 0,7 пластичные.

На прочность бетона влияет целый ряд факторов:

• форма и размеры образцов;

• вид напряженного состояния;

• время действия нагрузки;

• условия твердения.

Виды бетонов

Бетоны различают:

1. По назначению:

• конструкционные

• специальные (особые требования)

2. по плотности

• тяжелые

• легкие

особо тяжелые плотность ρ > 2500 кг/м³ (гранитный заполнитель)

тяжелые ρ =1800 – 2500 кг/м³ (на щебне)

легкие ρ =500 – 1800 (на спецзаполнителях)

особо легкие ρ < 500.

Для удобства вводится термин «тяжелый» бетон.

Под тяжелым бетоном понимают бетоны, приготовленные на плотном щебне и цементном вяжущем.

Легкий бетон – бетон на цементном вяжущем пористом естественном или искусственном заполнителе.

Естественный: пемза, ракушечник.

Искусственный: керамзит, шлак.

3. По виду вяжущего:

• цементные

• смешанные

• шлаковые

4. по виду заполнителя:

• плотные

• пористые

• керамзитобетоны

• туфобетоны

• перлитобетоны

специальные бетоны различаются по области применения:

• жаростойкий (t > 200 ⁰С)

• химически стойкий

• дорожный

Полимерные бетоны:

• полимербетон (полимерное вяжущее);

• бетонополимер (плотный бетон, пропитан в полимерном веществе);

• полимерцемент (вяжущее – смесь цемент + полимер);

• фибробетон (железобетон с дисперсным армированием).

Тонкая проволока диаметром 0,2 – 0,5 мм специальными ножницами рубится на мелкие части и добавляется в бетонную смесь.

Структура бетона.

На физико-механические свойства бетон существенно влияет структура бетона.

При затворении бетонной смеси водой происходит химическая реакция между водой и цементом.

Наиболее активные частицы цемента вступают в реакцию с водой, выпадая в виде кристаллов.

Менее активные частицы цемента вступают позже, поэтому процесс твердения носит длительный характер.

Кристаллы цементного камня объединяются в кристаллическую решетку, объединяя крупный и мелкий заполнитель в единое целое – бетонный камень.

Избыточная вода остается в порах

Рис. 13. 1- цементный камень; 2 – крупный заполнитель; 3 – мелкий заполнитель; 4 – поры.

Структура бетона представляет собой неоднородное тело, которое включает крупный и мелкий заполнители, многочисленные поры, которые все объединены цементным камнем (гель).

При действии внешних напряжений возникают сложные напряжения, которые концентрируются около пор и отверстий и около твердых частиц заполнителей.

Например при простом сжатии

Рис. 14.

Растягивающие напряжения часто называют вторичными напряжениями. Эти напряжения существенно влияют на прочность бетона. Так как бетон плохо работает на растяжение эти растягивающие напряжения приводят к образованию трещин. С ростом внешней нагрузки трещины развиваются, увеличиваются, объединяются с соседними участками и в конечном счете приводят к разрушению.

Рис. 15.

По длине напряжения распределяются неравномерно. Но разрушения происходит за счет растяжения, за счет поперечных деформаций.

Повышение прочности: бетон в обойме (труба заполняется бетоном); косвенное армирование (спиральное и горизонтальное армирование).