властивості бетону

Реологічні властивості бетонної суміші

Бетонної сумішшю називають раціонально складену і ретельно перемішану суміш компонентів бетону до початку процесів схоплювання і твердіння.

Склад бетонної суміші визначають, виходячи з вимог до самої суміші і до бетону.

Основний структуроутворюючої складової в бетонної суміші є цементне тісто.

Незалежно від виду бетону бетонна суміш повинна задовольняти двом основним вимогам: мати гарну легко укладатися, відповідної застосовується способу ущільнення і зберігати при транспортуванні і укладанні однорідність, досягнуту при приготуванні.

При дії зростаючого зусилля бетонна суміш спочатку зазнає пружні деформації, коли ж подолана структурна міцність, вона тече подібно в'язкої рідини. Тому бетонну суміш називають пружно-пластично-в'язким тілом, що володіє властивостями твердого тіла і справжньої рідини.

Властивість бетонної суміші розріджувати при механічних впливах і знову загусати в спокійному стані називається тиксотропией

Технічні властивості бетонної суміші

При виготовленні залізобетонних виробів і бетонуванні монолітних конструкцій найважливішою властивістю бетонної суміші є легкоукладальність (або удобоформуемость), тобто здатність заповнювати форму при даному способі ущільнення, зберігаючи свою однорідність.

рухливість бетонної суміші (П), що є характеристикою структурної міцності суміші;
жорсткість (Ж), що є показником динамічної в'язкості бетонної суміші;
зв'язність, яка характеризується водовідділенням бетонної суміші після її відстоювання.

Рухливість бетонної суміші характеризується вимірюваної осадкою (см) конуса (ОК), відформованого з бетонної суміші, що підлягає випробуванню. Рухливість бетонної суміші обчислюють як середнє двох визначень, виконаних з однієї проби суміші. Якщо осадка конуса дорівнює нулю, то легкоукладальність бетонної суміші характеризується твердістю.

Жорсткість бетонної суміші характеризується часом (с) вібрування, необхідним для вирівнювання та ущільнення попередньо відформованого конуса бетонної суміші в приладі для визначення жорсткості.

Можливості підключення бетонної суміші обумовлює однорідність будови і властивостей бетону. Дуже важливо зберегти однорідність бетонної суміші під час перевезення, укладанні у форму та ущільненні. При ущільненні рухливих бетонних сумішей відбувається зближення складових її зерен, при цьому частина води віджимається нагору. Зменшення кількості води замішування при застосуванні пластифікуючих добавок і підвищення водоудерживающей здатності бетонної суміші шляхом правильного підбору зернового складу заповнювачів є головними заходами боротьби з розшаруванням рухливих бетонних сумішей.

Легкоукладальність бетонної суміші

Кількість води є основним чинником, що визначає легкоукладальність бетонної суміші. Вода замішування (В, кг / м3) розподіляється між цементним тестом (Пц) і заповнювачем (Взап): В = вц + Взап. Кількість води в цементному тесті визначають його реологічні властивості: максимальне напруження зсуву і в'язкість, а отже, і технічні властивості бетонної суміші - рухливість і жорсткість.

Водопотребность заповнювач Взап є його важливою технологічною характеристикою; вона зростає зі збільшенням сумарної поверхні зерен заповнювача і тому велика у дрібних пісків.

Для забезпечення необхідної міцності бетону величина водоцементного відносини повинна зберігатися постійною, тому зростання водопотребности викликає перевитрата цементу. При дрібних пісках він досягає 15-25%, тому дрібні піски слід застосовувати після збагачення великим природним або подрібненим піском і з пластифицирующими добавками, що знижують водопотребность.

Деформативні властивості бетону

Під навантаженням бетон веде себе інакше, ніж сталь і інші упругіe матеріали. Конгломератная структура бетону визначає його поведінку при зростаючій навантаженні осьового стиснення.

Область умовно пружної роботи бетону - від початку навантаження до напруги стиснення, при якому по поверхні зчеплення цементного каменю з заповнювачем утворюються мікротріщини.

Досліди підтвердили, що при невеликих напругах і короткочасному навантаження для бетону характерна пружна деформація, подібна деформації пружини.

Модуль пружності бетону зростає при збільшенні міцності і залежить від пористості: збільшення пористості бетону супроводжується зниженням модуля пружності.

При однаковій марці по міцності модуль пружності легкого бетону на пористому заповнювачі менше в 1,7-2,5 рази важкого. Ще нижче модуль пружності пористого бетону. Таким чином, пружними властивостями бетону можна управляти, регулюючи його структуру. Модуль пружності бетону при стисненні і розтягуванні приймають рівними між собою:

Повзучістю називають явище збільшення деформацій бетону в часі при дії постійної статичної навантаження.

Повзучість залежить від виду цементу і заповнювачів, складу бетону, його віку, умов твердіння та вологості. Менша повзучість спостерігається при застосуванні високомарочних цементів і щільного заповнювача - щебеню із вивержених гірських порід. Пористий заповнювач посилює повзучість, тому легкі бетони мають велику повзучість в порівнянні з важкими.

Передчасне висихання бетону погіршує структуру і збільшує його повзучість. Однак насичення водою затверділого бетону може викликати зростання повзучості.

Повзучість і пов'язана з нею релаксація напруг може відігравати негативну роль. Наприклад, повзучість бетону призводить до втрати натягу; в попередньо напружених залізобетонних конструкціях.

Усадка і набухання бетону

При твердінні на повітрі відбувається усадка бетону, тобто бетон стискається і лінійні розміри бетонних елементів скорочуються. Усадка складається з вологості, карбонізаціонной і контракційної складових. Внаслідок усадки бетону в залізобетонних і бетонних конструкціях виникають усадочні напруги, тому споруди великої протяжності розрізають усадкових швами щоб уникнути появи тріщин. Адже при усадки бетону 0,3 мм / м в спорудженні довжиною 30 м загальна усадка становить близько 10 мм. Масивний бетон висихає зовні, а всередині він ще довго залишається вологим. Нерівномірне усадка викликає розтягують напруги в зовнішніх шарах конструкції і поява внутрішніх тріщин на контакті з заповнювачем і в самому цементному камені.

Для зниження усадочних напруг і збереження монолітності конструкцій прагнуть зменшити усадку бетону. Найбільшу усадку має цементний камінь. Введення заповнювача зменшує кількість в'яжучого в одиниці об'єму матеріалу, при цьому утворюється своєрідний каркас із зерен заповнювача, що перешкоджає усадці. Тому усадка цементного розчину і бетону менше, ніж цементного каменю.

Бетон зовнішніх частин гідротехнічних споруд, цементно-бетонних доріг періодично зволожується і висихає. Коливання вологості бетону викликають поперемінні деформації усадки і набрякання, які можуть викликати появу мікротріщин і руйнування бетону.

морозостійкість бетону

Морозостійкість бетону визначають шляхом поперемінного заморожування в холодильній камері при температурі від 15 до 20 ° С і відтавання у воді при температурі 15-20 ° С бетонних зразків кубів з розмірами ребра 10, 15 або 20 см (в залежності від найбільшої крупності заповнювача). Зразки випробовують після 28 діб витримки в камері нормального тверднення або через 7 діб після теплової обробки. Контрольні зразки, призначені для випробування на стиск в еквівалентному віці, зберігають в камері нормального твердіння. Морозостійкість бетону залежить від якості застосованих матеріалів і капілярної, пористості бетону. Обсяг капілярних пір робить вирішальний вплив на водопроникність і морозостійкість бетону. Морозостійкість бетону значно зростає, коли капілярна пористість менше 7%.

водонепроникність бетону

Зі зменшенням обсягу капілярних макропор знижується водонепроникність і одночасно підвищується морозостійкість бетону. Для зменшення водонепроникності в бетон при його виготовленні вводять ущільнюючі (алюмінат натрію) і гідрофобізующіе добавки. Нафтопродукти (бензин, гас і ін.) Мають меншу, ніж у води, поверхневий натяг, тому вони легше проникають через звичайний бетон. Для зниження фільтрації нафтопродуктів у бетонну суміш можна вводити спеціальні добавки (хлорне залізо і ін.). Проникність бетону по відношенню до води і нафтопродуктів різко зменшується, якщо замість звичайного портландцементу застосовують розширюється.

Теплофізичні властивості бетону

Теплопровідність - найбільш важлива теплофізичних характеристик бетону, особливо застосовуваного в конструкціях будівель.

Теплопровідність важкого бетону в повітряно-сухому стані 1,2 Вт / (м. ° С), тобто вона в 2-4 рази більше, ніж у легких бетонів (на пористих заповнювачах і ніздрюватих). Висока теплопровідність є недоліком важкого бетону. Панелі зовнішніх стін з важкого бетону виготовляють з внутрішнім шаром утеплювача.

Теплоємність важкого бетону змінюється у вузьких межах -0,75-0,92 Вт / (м. С °).

Лінійний коефіцієнт температурного розширення бетону становить близько 0,00001 ° С, отже, при збільшенні температури на 50 ° С розширення досягає приблизно 0,5 мм / м. Щоб уникнути розтріскування споруд великий, протяжності розрізають температурно-усадкових швами.

Крупний заповнювач і розчин, що становлять бетон, мають різний коефіцієнт температурного розширення і будуть по різному деформуватися при зміні температури. Великі коливання температури (понад 80 ° С) зможуть викликати внутрішнє розтріскування бетону внаслідок різного теплового розширення великого заповнювача і розчину. Характерні тріщини поширюються по поверхні заповнювача, деякі з них утворюються в розчині, а іноді і в слабких зернах заповнювача. Внутрішнє розтріскування можна запобігти, якщо подбати про підбір складових бетону з близькими коефіцієнтами температурного розширення

властивості бетону