Бетон. Свойства
Как известно, ни одна стройка не обходится без бетонной строительной смеси. В зависимости от составляющих компонентов бетоны бывают разных видов. Также различны и их качества. Но для большинства бетонов характерны одни и те же стандартные свойства. Давайте рассмотрим основные характеристики бетона.
Прочность на сжатие
Это одно из главных свойств бетонного раствора, которое измеряется в мегапаскалях, определяя тем самым максимальную выдержку тяжести, на какую способен сей строительный материал. По мере взаимодействия веществ, составляющих воду и цемент, прочность в бетоне способна возрастать. Данный процесс называется гидратацией.
Каждому бетону характерны коэффициенты прочности, которые указываются в декларации при покупке. Но проявляется это свойство только по истечении четырех недель. Период набора прочности бетоном зависит от нескольких моментов. В первую очередь на данный процесс влияет время года и температура воздуха.
В зимний период бетон замерзает, рост прочности останавливается. Чтобы возобновить данный процесс, бетон прогревают. Некоторые строители предпочитают сразу использовать смеси, которые, благодаря специальным добавкам, устойчивые к морозам.
Бывает так, что залитые зимой бетоны по приходу весны оттаивают, и начинают набирать прочность с новой силой. Хотя в других эксплуатационных свойствах строительные смеси сдают позиции.
При нормальных условиях прочность в бетонах активно возрастает на первой неделе после закладки. На седьмой день уровень прочности достигает до 70% от производственных норм. Нагружать при этом бетонную смесь еще рано, но в опалубке она уже не нуждается. Максимальный коэффициент прочности достигается только к концу месяца.
При повышении температуры воздуха твердение бетонных смесей убыстряется. Главное при этом – наблюдать за процентом влаги в материале. Если раствор слишком быстро сохнет, то повышение прочности останавливается. В связи с этим недавно возведенные бетонные строения обдают горячим паром либо накрывают влажной мешковиной, ПВХ-пленкой. Некоторые мастера практикуют метод поливки раствора водой.
Деформативные свойства
Под действием тяжести бетонная строительная смесь ведет себя совершенно по-другому, нежели другие материалы. Уплотненная консистенция бетонного раствора обуславливает его действие во время растущего давления.
Если бетон поддавать слабым, краткосрочным нагрузкам, ему свойственно легкое деформирование подобно пружине. Упругость строительной смеси увеличивается совместно с ее прочностными свойствами. Также на пружинистость влияет количество пор в растворе. Чем их больше, тем меньше становится уровень упругости.
Минимальным свойством упругости обладают ячеистые бетоны. Чуть выше показатели у легких пористых бетонов. Самый высокий уровень пружинистости у тяжелого строительного материала. Пружинистые свойства бетона с легкостью поддаются манипуляциям по регулировке структуры раствора.
Растекаемость
Под растекаемостью, или ползучестью подразумевается увеличение разрушений бетонной конструкции в течение некоторого времени под непрерывным воздействием статичных нагрузок.
На растекаемость строительного раствора влияют многие факторы: перечень составляющих его компонентов, вид цемента и других добавок, возраст бетонной смеси, уровень влажности, а также условия застывания.
Меньше растекаются бетонные растворы со щебнем, или иными плотными заполнителями. Легкие смеси с повышенной пористостью плывут гораздо больше. Негативно влияет на бетонные строительные смеси слишком быстрое высыхание, увеличивая их растекаемость, изменяя структуру в худшую сторону.
Усадка и набухание
К свойствам бетонной смеси относятся усадка и набухание. Оседание бетонной конструкции происходит во время застывания на открытом воздухе. Это приводит к усадочному напряжению в постройках из бетона, и как следствие, к трещинам. Поэтому массивные конструкции разделяют усадочными швами.
Чтобы сократить усадочное напряжение и уберечь построенное здание от трещин, мастера стараются не допустить усадку строительного материала. Этого добиваются посредством добавления в раствор специальных заполнителей, а также точным просчетом коэффициента усадки еще до начала стройки.
Цементно-бетонные дороги, а также постройки гидротехнического направления вследствие вынужденного периодического контакта с водой постоянно подвергаются то усадке, то набуханию. Результатом этих поочередных процессов являются микротрещины и деструкция бетона.
Морозостойкость
На морозостойкость бетонных конструкций влияют качественные характеристики используемых при изготовлении раствора компонентов, а также уровень пористости. Если он ниже 7%, устойчивость к минусовым температурам повышается.
Долговечность и устойчивость к химическим воздействиям
Долговечность и стойкость к химическим реакциям строительной смеси зависит от многих факторов. Важную роль здесь играют высокая плотность и низкий уровень пористости материала.
Плотность бетонных строительных материалов
На плотность бетонной конструкции влияет структура используемого раствора. У цементов различной маркировки встречается разная удельная масса. То же самое касается и щебня, у которого плотность зависит от размера зерен, а также типа материала. Плотность бетона оказывает прямое воздействие на его прочность. Чем выше свойство плотности, тем крепче получается итоговая работа.
Плотность раствора возрастает, если при его изготовлении равномерно разместить соответствующие заполнители. Увеличить данное свойство также способны вибрационные манипуляции с раствором во время его заливки.
Бетонные материалы с высокими показателями пористости не обладают нормальной плотностью, в связи с чем страдает их стойкость к химическим реакциям, перепадам температуры, а также уменьшается устойчивость к влаге и сырости, и как следствие, сокращается долговечность. Зато у таких бетонов отличные теплоизоляционные характеристики, чего не скажешь о строительных смесях с повышенной плотностью.
Огнестойкость
Под огнестойкостью бетона понимается его устойчивость к пожарам. Данное свойство достаточно высокое у цементно-строительных смесей. Ведь во время нагрева бетонной конструкции происходит распад кристаллогидратов цементного камня и выделяется путем адсорбции химически связанная жидкость, которая при испарении забирает практически все тепло. Благодаря этому процессу воздействие высоких температур на бетон сокращается.
Вместе с тем во время интенсивного нагрева бетонных строений расширяются частицы цементной смеси и добавленного в нее заполнителя. Это приводит к сильному напряжению внутри строительного материала, в результате чего сокращается сцепка между его компонентами, и снижаются его прочностные характеристики.
Тепловыделение при твердении
Взаимная деятельность воды с минералами клинкерной обработки обуславливает последующее источение тепла, благодаря которому во время застывания раствора происходит его нагрев. На повышение температуры строительного раствора влияет вид используемого цемента, а также его расходование на 1 м3 бетона. При определенных условиях твердеющий бетон способен нагреться до 50 градусов, что приводит к его расширению, останавливающему усадку конструкции.
Рост температуры внутри строительного материала крупных бетонных сооружений приводит к расширяющим тепловым напряжениям, уровень которых может быть выше прочности бетона при растяжке. Вследствие этого бетонные конструкции трескаются и теряют свою долговечность.
Тепловое напряжение является результатом неравномерного нагревания бетонного материала. При этом поверхностные слои слишком быстро остывают, тогда как внутренние уровни бетонных блоков еще долго остаются горячими. Чтобы уровнять температуру по всей площади крупного бетонного строения, понадобится не один месяц. Объем тепла, выделяемый во время уплотнения бетонной смеси, обуславливается размерами кристаллов измельченного цемента, его расходом на 1 м3 бетонного строения, а также другими факторами.
Максимальным тепловыделением во время застывания обладают глиноземистые цементно-бетонные растворы. Меньше всего выделяется тепла у бетонов, содержащих шлакопортландцемент со значительным количеством шлака внутри. Добавление в бетонную смесь тонко измельченных материалов способствует сокращению тепловыделения при застывании раствора.
Водонепроницаемость
Водонепроницаемость строительных смесей зависит от количества пор внутри раствора. Чем меньше его пористость, тем сильнее он устойчив к влаге. Если нужно усилить сие свойство строительной смеси, во время приготовления в раствор добавляют уплотнитель алюминат натрия, а также гидрофобизующие добавки.
У продуктов нефтяного происхождения поверхностное натяжение меньше, чем у воды, что позволяет им с легкостью просачиваться через обычный бетон. Чтобы уменьшить этот процесс, в раствор добавляют хлорное железо и другие подобные вещества.
Быстро повысить водонепроницаемость строительной смеси, а также сократить проницаемость нефтепродуктов в бетон возможно посредством замены стандартного портландцемента на расширяющийся.
Удобоукладываемость бетонной смеси
Объем воды, необходимой для получения раствора нужной консистенции, влияет на его удобоукладываемость. Данная жидкость разделяется между цементным тестом и заполнителем. Ее объемы в цементном тесте зависят от вязкости смеси, ее плывучести, жесткости, а также максимального напряжения сдвига. Количество воды, необходимое заполнителю, увеличивается вместе с ростом общей поверхности его зерен. Посему мелкие сорта песков затребуют много жидкости.
Чтобы бетон был достаточно прочным, пропорции взаимодействующих цемента и воды в растворе никогда не должны изменяться. В связи с этим при увеличении потребности воды происходит перерасход цементного песка. При использовании мелких сортов цемента перерасход составляет от 15 до 25 % материала. Поэтому мелкие пески используются, как дополнение к основному сортаменту смеси, состоящему из крупного или дробленого песка и пластификаторов, сокращающих потребность жидкости.
Однородность и вязкость
На величину данных свойств бетонной смеси влияет содержимое мелких ячеек заполнителя, и конституция максимально вяжущего взаимодействия крупноячеистого заполнителя в растворе, а также надлежащее перемешивание.