Глава 12. Бетоны 12.1. Общие сведения

Бетон — искусственный каменный материал, получаемый в резуль­тате формования и затвердевания бетонной смеси. Бетонной смесью называют перемешанную до однородного состояния пластичную смесь, состоящую из вяжущего вещества, воды, заполнителей и специальных добавок.

Состав бетонной смеси подбирают таким образом, чтобы при данных условиях твердения бетон обладал заданными свойствами (прочностью, морозостойкостью, плотностью и др.).

Бетон состоит из большого количества зерен заполнителя (до 80...85 % объема), связанных затвердевшим вяжущим веществом (рис. 12.1). Так как в качестве заполнителей применяют дешевые природные матери­алы или отходы промышленности, бетон экономически весьма эффек­тивный материал.

Бетон известен давно. В Древнем Риме, например, из бетона на извести был построен ряд сложных инженерных сооружений. Сущест­вует мнение, что блоки внутренней части египетских пирамид также изготовлены из бетона, вяжущим в котором служила известь. Широкое применение бетона начинается после освоения промышленного про­изводства портландцемента. Современное строительство немыслимо без бетона — бетон стал основным строительным материалом. Это объясняется его экономичностью, технологичностью и доступностью основных сырьевых материалов.

Бетонная смесь представляет собой пластично-вязкую массу, срав­нительно легко принимающую любую форму и затем самопроизвольно переходящую в камневидное состояние. Таким образом легко получают каменные конструкции и изделия любой заданной формы.

В наше время получают бетоны с самыми разнообразными физи­ко-механическими свойствами. Помимо обычного тяжелого бетона,

производят легкий бетон плотностью мень­шей, чем у кирпича. Такой бетон обладает хорошими теплоизолирующими свойства­ми и применяется для возведения стен жилых и промышленных зданий. И наобо­рот, при строительстве ядерных установок, например атомных электростанций, для за­щиты от ионизирующего излучения при­меняют особо тяжелые бетоны, плотность которых в 1,5...2 раза больше плотности гранита.

Прочность бетонов достигает 100 МПа, и для конструкционных бетонов предел

трочности служит основной характеристикой. Бетон —огнестойкий материал. В настоящее время получены бетоны, стойкие к самым разнообразным агрессивным воздействиям, и в том числе жароупорные бетоны, способные работать при температуре свыше 1000° С. При сочетании бетона и стали получается композиционный материал с еще более совершенными свойствами — железобетон.

По плотности бетоны делят на особо тяжелые (плотность более 2500 кг/м³), тяжелые обыкновенные (2200...2500 кг/м³), облегченные (1800...2200 кг/м³), легкие (500...1800 кг/м³), особо легкие теплоизоля­ционные (500 кг/м³).

По виду вяжущего бетоны подразделяют на бетоны на неорганиче­ских и органических вяжущих. К бетонам на неорганических вяжущих относятся цементные (вяжущее — портландцемент и его разновидно­сти), силикатные (известково-кремнеземистое вяжущее), гипсовые (гипсовые вяжущие); к бетонам на органических вяжущих: асфальто­бетон (на битуме) и полимербетон (на синтетических смолах).

По структуре различают бетоны со слитной структурой, ячеистые и крупнопористые бетоны. Чаще других используются бетоны со слитной структурой — это обычный тяжелый бетон и легкие бетоны на пористых заполнителях. Легкие и особо легкие бетоны можно получить вспенивая тесто вяжущего — так получают бетоны ячеистой структуры (с равномерно распределенными порами размером 0,2...2 мм). Бетоны крупнопористой структуры, также относящиеся к легким бетонам, получают исключая из состава бетона мелкий заполнитель и скрепляя зерна крупного заполнителя вяжущим веществом.

Бетоны — главнейший строительный материал. В нем сочета­ются очень важные для строительства свойства: большая сырьевая база (до 85 % объема бетона — заполнители); простота технологии и достаточно высокие физико-механические свойства.

Наиболее распространен тяжелый цементный бетон. Ниже мы рассмотрим свойства бетонной смеси и затвердевшего бетона на при­мере тяжелого цементного бетона и будем называть его просто бетон.