1.3 Бетон и железобетон

Трудно представить современное строительство без бетона. Бетон сейчас применяется практически во всех элементах здания, подверженных нагрузкам. Это и фундаменты, и стены, и перекрытия, и крыши, и лестницы, и полы, и в малоэтажном и в высотном строительстве, и в гражданских и в промышленных и сельскохозяйственных зданиях. Практически, всегда, когда нужна долговечность строительных конструкций. Бетон не заменим в гидротехническом строительстве, когда возникает необходимость в массивных конструкциях, эксплуатируемых как на воздухе, так и в воде.

Бетон не теряет прочность со временем, как это бывает со всеми строительными материалами. Напротив, прочность его с годами возрастает, не уступая прочности естественным каменным материалам.

Его пластичность и возможность принять любую форму позволяет использовать его для строительства необычайно сложных конструкций современной и ультрасовременной формы.

Бетоном называется искусственный каменный материал, получаемый в результате формования и твердения рационально подобранной бетонной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды, заполнителей и специальных добавок.

Состав бетонной смеси подбирают таким образом, чтобы бетон к определенному сроку твердения имел заданные свойства (прочность, морозостойкость, водонепроницаемость).

Бетон имеет конгломератное строение, т.е. состоит из большого количества зерен заполнителя, связанных затвердевшим вяжущим веществом (цементом). Цемент составляет около 8-15%, а заполнители приблизительно 80-85% от объема бетона. Поэтому в качестве заполнителей стремятся применять дешевые природные материалы (песок, гравий, щебень из местных пород), а также отходы промышленные, например, щебень из металлургических шлаков.

Смесь вяжущего, мелкого и крупного заполнителя до затвердевания называется бетонной смесью.

Вяжущие и вода в бетоне являются активными составляющими. В результате физико-химических реакций, происходящих между ними, образуется цементирующий камень. Зерна песка и щебня составляют каменный остов в бетоне и называются инертными составляющими. Тесто из вяжущих, образующихся после их затворония водой, обволакивают зерна песка и щебня, заполняет промежутки между ними, обеспечивает подвижность бетонной смеси, а затвердевая, связывает их, в результате чего получается искусственный бетон.

Так как заполнители являются основной составляющей бетона, то их объемная масса определяет объемную массу и строение бетона.

В зависимости от объемной массы бетоны подразделяются на:

1. Особо тяжелые бетоны  = 2500кг/м³ (заполнитель в тяжелых бетонах: магнетит, барит, чугунный скрап, чугунная дробь, обрезки стали). Эти бетоны применяют для специальных целей (защитные конструкции).

2. Тяжелые бетоны = 1800-2500 кг/м³ изготавливают на песке, гравии или щебне из тяжелых горных пород.

3. Легкие бетоны с объемной массой от 500 до 1800 кг/м³, включающие:

а) легкие бетоны на пористых природных и искусственных заполнителях;

б) ячеистые бетоны (газобетон, пенобетон);

в) крупнопористые (беспесчаные) бетоны.

4. Особолегкие (теплоизоляционные бетоны)  менее 500кг/м³

• ячеистые бетоны (газобетон и пенобетон)

• крупнопористые (беспесчаные бетоны на пористых заполнителях)

Таким образом, объемная масса бетона различного вида изменяется в широких пределах от 300 - 500 до 2500 - 3600 кг/м³.

В зависимости от назначения бетоны должны удовлетворять определенным требованиям. Бетоны для несущих железобетонных конструкций жилых и промышленных зданий должны иметь заданную прочность. Для наружных стен и покрытий зданий применяют легкий бетон, отличающийся малой теплопроводностью и сравнительно небольшой объемной массой.

Бетоны для гидротехнических сооружений должны выделять возможно меньше тепла при твердении и обладать высокими плотностью и водонепроницаемостью, достаточной прочностью и малой усадкой, стойкостью к коррозийному действию минерализованных вод, а также требуемой морозостойкостью. В дорожном и аэродромном строительстве стремятся применять морозостойкие бетоны, имеющие достаточно высокие показатели прочности на растяжение при изгибе и хорошее сопротивление к истиранию и износу. Бетоны для фортификационных сооружений должны обладать хорошим сопротивлением удару и взрыву. Для специальных конструкций применяют жаростойкие бетоны, а также бетоны с повышенной химической стойкостью, непроницаемостью для различных жидкостей и газов и др.