3.2 Структура бетона

Структура бетонной смеси сохраняется и при затвердевании.

  Однако на свойства бетона определяющее влияние оказывает его плотность или пористость. При прочих равных условиях, объем и характер пористости, а также соотношение в свойствах отдельных составляющих бетона определяют его основные технические свойства, долговечность, стойкость в различных условиях. В этой связи целесообразно классифицировать структуру бетона с учетом ее плотности. На рисунке 3.2.1 показаны основные типы структур.

Рис. 3.2.1 - Основные типы макроструктуры бетона: 1 - плотная; 2 - плотная с пористым заполнителем; 3 - ячеистая; 4 - зернистая;

Rб - средняя прочность структуры;R1 иR2 - прочности составляющих бетона.

Бетон представляет собой сложную многофазную систему, состоящую из цементного камня с равномерно распределенными в нем включениями в виде зерен песка и крупного заполнителя, а также более или менее мелких пор, заполненных водными растворами минеральных веществ и воздухом.

Плотная структура имеет контактное расположение заполнителя, когда его зёрна соприкасаются через тонкую прослойку цементного камня, и «плавающее» расположение заполнителя, когда его зёрна значительно удалены друг от друга. Плотная структура состоит из сплошной матрицы твёрдого материала (цементного камня), в которую вкраплены зёрна другого твёрдого материала (заполнителя), достаточно прочно связанные с материалом матрицы. Ячеистая структура отличается тем, что в сплошной среде твёрдого материала распределены поры различных размеров в виде отдельных условно замкнутых ячеек. зернистая структура – совокупность скреплённых между собой зёрен твёрдого материала. Пористость зернистой структуры непрерывна.

Для тяжёлых бетонов характерна плотная структура, для лёгких конструктивных – плотная структура с пористыми включениями, ячеистые бетоны имеют ячеистую структуру, крупнопористые – зернистую.

Бетон проектируемого состава имеет плотную макроструктуру, состоящую из цементного камня, в которую вкраплены зёрна заполнителя, достаточно прочно связанные с цементным камнем.

4 Прочность бетона при сжатии

Качество бетона и его работа в конструкции и в сооружениях определяются его свойствами. Важнейшее свойство - прочность.

Прочность – механическое свойство материала, выражающееся в его способности в определенных условиях и пределах, не разрушаясь, сопротивляться внутренним напряжениям и деформациям, возникающих под влиянием механических, тепловых и других факторов.

Основной показатель, которым характеризуется бетон — прочность на сжатие. В рабочих чертежах конструкций или в стандартах на изделия обычно указывают требования к прочности бетона, его класс или марку. Для конструкций, которые проектируют с учетом требований прочность бетона на сжатие характеризуется классами. Класс бетона определяется величиной гарантированной прочности на сжатие с обеспеченностью 0,95. ГОСТ 26633 – 91 “Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия” устанавливает 19 классов бетона от B3,5 по B80; для ячеистых бетонов ГОСТ 25485 – 89 “Бетоны ячеистые. Технические условия” устанавливает 12 классов от B0,5 по B15.

На производстве контролируют среднюю прочность или марку бетона. Между классом бетона и его средней прочностью имеется зависимость:

B=R*(1-t*v), (1.9)

где B – класс бетона по прочности, МПа, R – средняя прочность, которую следует обеспечить при производстве конструкций, МПа;

t – коэффициент, характеризующий принятую при проектировании обеспеченность класса бетона;

v – коэффициент вариации прочности бетона.

Средняя прочность или марка тяжелого бетона определяется пределом прочности (МПа) при сжатии стандартных бетонных кубов 15x15x15 см, изготовленных из рабочей бетонной смеси в металлических формах и испытанных в возрасте 28 суток после твердения в нормальных условиях (температура 15 ... 20 °С, относительная влажность окружающего воздуха 90 ... 100 %) . В строительстве используют (в соответствии с ГОСТ 26633 – 91) 17 марок от M50 до M1000.

На производстве необходимо обеспечить среднюю прочность или заданную марку бетона. Превышение заданной прочности допускается не более чем на 15%, так как это ведет к перерасходу цемента.

Кубы размером 15x15x15 см применяют в том случае, когда наибольшая крупность зерен заполнителя 40 мм. При другой крупности заполнителя можно использовать кубы иных размеров, однако размер ребра контрольного бетонного образца должен быть примерно в три раза больше максимальной крупности зерен заполнителя.

Прочность бетона в определенный срок при твердении в нормальных условиях зависит главным образом от прочности цемента и водоцементною отношения. Под водоцементным отношением понимают отношение массы воды к массе цемента в свежеизготовленной бетонной смеси, причем учитывают только свободную, не поглощенную заполнителем воду.