Новини освіти і науки:

G+

Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция

Лекція 1

Пізнання – це процес руху людської думки від незнання до знання.

ГЛОСАРІЙ

Наука — форма інтелектуальної діяльності людей, скерована на отримання істинних знань про світ (природу, суспільство, мислення), на відкриття об'єктивних законів світу і передбачення тенденцій його розвитку.

Наукове пізнання – дослідження, яке характерне своїми особливими цілями, задачами і методами перевірки і отримання нових знань.

Принципи — це основоположні ідеї, що допомагають організувати знання, визначають обов'язки,

незаперечні правила діяльності соціальних служб.

Принципи соціальної роботи — важливий структурний компонент логічних форм наукової теорії, завдяки яким теоретичні положення безпосередньо співвідносяться із практикою соціальної роботи.

Метод (від грец. μέθοδος — «шлях через») (рос. метод, англ. method, нім. Methode f) – систематизована сукупність кроків, які потрібно здійснити для виконання певної задачі, досягнення мети.

ЗАГАЛЬНІ|спільні| ПОЛОЖЕННЯ|становища|

У будівництві широко використовують бетони, приготовані на цементах| або інших неорганічних в'яжучих речовинах. Ці бетони зазвичай|звично| замішують водою. Цемент і вода є|з'являються| активними складовими бетону. Унаслідок реакції між ними утворюється цементний камінь, що скріпляє зерна заповнювачів в єдиний моноліт.

Останніми роками в будівництві широко використовують легкі бетони, що отримуються|одержують| на штучних пористих заповнювачах. Пористі заповнювачі знижують щільність бетону, покращують його теплотехнічні властивості

Бетони па мінеральних в’яжучих речовинах є|з'являються| капілярно-пористими тілами, на структуру і властивості яких помітний вплив роблять як внутрішні процеси взаємодії складових бетону, так і дія навколишнього середовища.

Протягом тривалого часу в бетонах відбувається|походить| зміна порової| структури, спостерігається протікання структуротворних, а іноді|інколи| і деструктивних процесів і як результат — зміна властивостей матеріалу. Із|із| збільшенням віку бетону підвищуються його міцність, щільність, стійкість до дії навколишнього середовища Властивості бетону визначаються не тільки|не лише| його складом та якістю початкових|вихідних| матеріалів, але і технологією приготування і укладання бетонної суміші в конструкцію, умовами тверднення бетону. Всі ці чинники|фактори| враховують при проектуванні складу бетону і виробництві конструкцій на його основі.

На органічних в'яжучих речовинах (бітум, синтетичні смоли і т. д.) бетонну суміш отримують|одержують| без введення|вступу| води, що забезпечує високу щільність і непроникність бетонів.

Різноманіття в'яжучих речовин, заповнювачів, добавок і технологічних прийомів дозволяє отримувати|одержувати| бетони з|із| найрізноманітнішими властивостями

ОСНОВНІ ЕТАПИ РОЗВИТКУ БЕТОНУ

Проф А. Р. Шуляченко в 80-х роках минулого століття|віку| розробив теорію отримання|здобуття| і тверднення гідравлічних терпких речовин і цементів| і довів, що на їх основі можуть бути отримані|одержувати| довговічні бетонні конструкції. Під його керівництвом було організовано виробництво високоякісних цементів|. Проф. Н А Белелюбський в 1891 грамі провів широкі випробування, результати яких сприяли впровадженню залізобетонних конструкцій в будівництво. Проф. І Г Малюга в 1895 р. в своїй роботі «Склади і способи виготовлення цементного розчину (бетону) для отримання|здобуття| найбільшої міцності» обгрунтував основні закони міцності бетону. У 1912 р. була видана капітальна праця Н. А. Житкевіча «Бетон і бетонні роботи».

Широкий розвиток отримала|одержувала| технологія бетону в Україні з часу першого крупного гідротехнічного будівництва — Дніпробуду (1930 р). Професора Н. М. Беляєв і І. П. Александрін очолили ленінградську наукову школу по бетону і запроваджували в практику будівництва перші наукові методи підбору складу бетону що значно підвищили його якість.

У 30-і роки 20-го сторіччя|століття| великі роботи проводилися закавказькою школою бетону під керівництвом академіка АН Грузії К. С. Заврієва що сприяли розширенню застосування|вживання| залізобетонних конструкцій на будовах Кавказу, використанню в бетоні природних пористих заповнювачів.

Створюється новий вигляд в'яжучих речовин і бетонів, починають|розпочинають| широко застосовуватися хімічні добавки, поліпшуючі властивості бетону, удосконалюються способи проектування складу бетону і його технологія.

У найближчі 10...20 років технологія бетонів отримає|одержуватиме| подальший|дальший| розвиток. Основними напрямами|направленнями| при цьому будуть наступні|слідуючі|: розробка і організація масового виробництва ефективних видів в'яжучих речовин, високоякісних заповнювачів, комплексних хімічних добавок; досконалих|довершених| систем контролю і управління якістю на основі розвитку методів прогнозування властивостей бетону широкого використання обчислювальної техніки; застосування|вживання| ресурсозберігаючих і безвідходних технологій; широке використання вторинних|повторних| продуктів і відходів промисловості, використання всіх резервів виробництва з метою економії матеріальних, енергетичних і трудових ресурсів.

КЛАСИФІКАЦІЯ БЕТОНІВ

В даний час|нині| в будівництві використовують різні види бетону. Розібратися у їх різноманітті допомагає класифікація бетонів. Бетони класифікують за середньою щільністю, виду в'яжучої речовини і призначенню.

Згідно з вимогами ДСТУ Б В.2.7-221-2009 класифікація бетонів здійснюється за такими ознаками:

- основне призначення;

- вид в'яжучого;

- вид заповнювача;

- структура;

- умови тверднення.

В залежності від основного призначення бетони поділяють на:

- конструкційні;

- спеціальні (жаростійкі, дорожні, гідротехнічні, хімічно стійкі, декоративні, радіаційно-захисні, теплоізоляційні тощо).

За видом в’яжучого бетони можуть бути на основі цементу, вапна та вапняних в’яжучих, гіпсу та гіпсових в’яжучих, спеціальних в'яжучих.

За видом заповнювачів відрізняють бетони на основі щільних, пористих і спеціальних заповнювачах.

За структурою бетону відрізняють бетони щільної, поризованої, ніздрюватої і великопористої структури.

За умовами тверднення бетони поділяють:

- природного тверднення;

- тверднення в умовах тепловологісної обробки при атмосферному тиску;

- автоклавного тверднення (тепловологісна обробка при тиску вище атмосферного).

Відповідно до виду заповнювачів та в залежності від структури прийняті такі назви бетонів (на основі різних в'яжучих):

- важкий (на щільних заповнювачах і щільної структури);

- легкий (на пористих заповнювачах і щільної структури);

- великопористий (заповнювачі можуть бути різними, але структура великопориста);

- ніздрюватий (поризована структура затверділого в'яжучого, без заповнювача);

- силікатний (щільний і ніздрюватий).

Основні показники якості бетону визначають такими класами і марками:

а) клас міцності на стиск важкого і особливо важкого бетону " С.. /.. ";

б) клас міцності на стиск легкого бетону " LC... /... ";

в) марка за морозостійкістю "F";

г) марка за водонепроникністю "W";

д) марка за середньою густиною "D".

Згідно з вказівками норм для виготовлення бетонних і залізобетонних конструкцій застосовуються бетони таких класів і марок з урахуванням виду бетонів:

Класи міцності важкого бетону на стиск

Клас міцності бетону на стиск	Міцність, визначена на зразках-циліндрах, f_ck_._cyl, МПа	Міцність, визначена на зразках-кубах, f_ck_._cube_, МПа
С8/10
С 12/15
С 16/20
С 20/25
С 25/30
С 30/35
С 32/40
С 35/45
С 40/50
С 45/55
С 50/60
С 55/67
С 60/75
С 70/85
С 80/95
С 90/1 05
С 100/115

Класи міцності легкого бетону на стиск

Клас міцності бетону на стиск	Міцність, визначена на зразках-циліндрах f_ck_._cyl_, МПа	Міцність, визначена на зразках-кубах f_ck_._cube , МПа
LC 8/9
LC 12/13
LC 16/18
LC 20/22
LC 25/28
LC 30/33
LC 35/38
LC 40/44
LC 45/50
LC 50/55
LC 55/60
LC 60/66
LC 70/77
LC 80/88
Примітка. Можна використати інші значення, якщо співвідношення між цими значеннями й еталонною міцністю циліндричних зразків буде визначена з достатньою точністю і буде підтверджена документами.

Класифікація легкого бетону за густиною

Клас густини	D 1.0	D 1.2	D 1.4	D 1.6	D 1.8	D 2.0
Діапазон густини, кг/м³	≥ 800, але ≤ 1000	≥ 1000, але ≤ 1200	≥1200, але ≤ 1400	≥1400, але ≤ 1600	≥ 1600, але ≤ 1800	≥1800, але ≤ 2000
Примітка. Середня густина легких бетонів може бути задана як проектна характеристика при визначенні складу бетону.

Марка напружувального бетону за самонапруженням є величиною попереднього напруження в бетоні (МПа), яке виникає внаслідок його розширення при коефіцієнті подовжнього армування µ = 0,01.

Наведена класифікація бетонів і стандартизація показників їхньої якості як конструкційних і спеціальних матеріалів дають уявлення про сучасний рівень розвитку технології бетонів і про розширення галузей їхнього використання. Будівельні норми і правила регламентують вибір виду і властивостей бетонів у відповідності з умовами експлуатації залізобетонних конструкцій. В свою чергу необхідно робити обгрунтований вибір найбільш ефективних композицій в'яжучого, заповнювачів і виду добавок із заданими фізико-механічними властивостями і з урахуванням економічних критеріїв.

Залежно від умов роботи в конструкціях і спорудах до бетонів різних видів висуваються різні вимоги. Тому і види бетонів, які входять в класифікацію за ознакою основного призначення, повинні мати свої особливості і відповідати певним умовам.

Бетон, який застосовують для несучих конструкцій будівель - споруд, повинен мати високу міцність. У гідротехнічних спорудах, крім міцності, бетони повинні мати високу водостійкість, водонепроникність і морозостійкість. Для конструкцій, які виконують теплозахисні функції, застосовують бетони з низьким коефіцієнтом теплопровідності і т.д. В залежності від характеру і ступеня впливу різних факторів і умов експлуатації конструкцій відповідно приймаються рішення відносно технології й умов виготовлення бетонів із необхідними властивостями.

Розрізняють такі види бетонів за ознакою основного призначення:

- важкий бетон;

- бетон для гідротехнічних конструкцій і споруд;

- бетон для огороджувальних конструкцій;

- бетон для доріг;

- бетон спеціального призначення.

Багато властивостей бетону залежать від його щільності, на величину якої впливають щільність цементного каменя, вид заповнювача і структура бетонів. По щільності бетони ділять на особливо важкі з щільністю більше 2500 кг/м³; важкі — 2000…2500 кг/м³, легкі — 500…2000кг/м³, особливо легкі — менше 500 кг/м³.

У будівництві найширше використовують важкий бетон з щільністю 2100 ... 2500 кг/м³ на щільних заповнювачах з гірських порід (гранит, вапняк, діабаз й ін.). Полегшений бетон з щільністю 1800...2000 кг/м³ отримують на щебені з гірських порід з щільністю 1600…1900 кг/м³ і без піску (великопористий бетон).

Легкі бетони виготовляють на пористих заповнювачах (керамзит, аглопорит|, спучений шлак, пемза, туф і ін.). Застосування|вживання| легких бетонів зменшує масу будівельних конструкцій, робить|чинить| дешевшим будівництво, тому виробництво їх розвивається випереджаючими темпами.

Цементні бетони готують на різних цементах| і найширше застосовують в будівництві. Серед них основне місце|місце-милю| займають|позичають| бетони на портландцементі| і його різновидах (близько 85 % від загального|спільного| обсягу виробництва), вживані для різних видів конструкцій і умов їх експлуатації, успішно використовуються бетони на шлакопортландцементі| (близько 20 ... 25%) і пуцолановому| цементі. До різновидів цементних бетонів відносяться: декоративні бетони, що виготовляються на білому і кольорових цементах|, бетони для самонапружених| конструкцій — на напружуючому цементі, бетони для спеціальних цілей, отримувані|одержувати| на особливих видах цементу — глиноземистому, безусадочному і так далі.

Силікатні бетони готують на основі вапна. Для виробництва виробів в цьому випадку застосовують автоклавний спосіб тверднення.

Гіпсові бетони застосовують для внутрішніх перегородок, підвісних стель і елементів обробки будівель Різновидом цих бетонів є|з'являються| гіпсоцементно-пуцоланові| бетони, що володіють підвищеною водостійкістю і ширшою сферою застосування (об'ємні блоки санвузлів, конструкції малоповерхових будинків|домів| і др).

Полімербетони виготовляють на різних видах того, що полімерного пов'язує|єднальний|. основу якого складають смоли (поліефірні|, епоксидні, карбамідні і ін.) або мономери (фурфуролацетоновий| і ін.), що тверднуть в бетоні за допомогою спеціальних добавок. Ці бетони придатніші для служби в агресивних середовищах|середі| і особливих умовах дії (стирання, кавітація і т. д ).

Полімерцементниє бетони виготовляють і на змішаному що складається, речовини, що пов'язує|єднальний| (з цементу і полімерної речовини). Як полімер використовують, наприклад, водорозчинні смоли і латекси.

Бетони застосовують для різних видів конструкцій як що виготовляються на заводах збірного залізобетону, що так зводяться|підносять| безпосередньо на місці експлуатації (у гідротехнічному дорожньому будівництві і т. д.). Залежно від області застосування|вживання| розрізняють: звичайний|звичний| бетон для залізобетонних конструкцій (фундаментів, колон, балок, перекриттів, мостових|бруківок| і інших типів конструкцій); гідротехнічний бетон для дамб|гребель|, шлюзів, облицювання каналів водопровідно-каналізаційних споруд|споруджень| і т. д.; бетон для конструкцій (легкий), що захищають, бетон для полови, тротуарів, дорожній і аеродромних покриттів: бетони спеціального призначення, наприклад жаротривкий, кислотостійкий для радіаційного захисту і ін.

Залежно від призначення бетони повинні задовольняти певним вимогам. Бетони для звичайних|звичних| залізобетонних конструкцій повинні мати задану міцність, головним чином при стискуванні|стисненні|. Для конструкцій тих, що знаходяться|перебувають| на відкритому повітрі, важлива|поважна| ще морозостійкість. Бетони для гідротехнічних споруд|споруджень| повинні володіти високою щільністю водонепроникністю, морозостійкістю, достатньою міцністю, малою усадкою, стійкістю проти|супроти| дії вод, що фільтрують, у ряді випадків стійкістю по відношенню до дії мінералізованих вод і трохи виділяти теплоту при твердненні. Бетони для стенів опалювальних будівлі і легких перекриттів повинні володіти необхідною міцністю, теплопровідністю бетони для полови — малою стираністю і достатньою міцністю при вигині|згині|, а бетони для дорожніх і аеродромних покриттів — ще і морозостійкістю.

До бетонів спеціального призначення пред'являються вимоги обумовлені особливістю їх служби.

Загальні|спільні| вимоги до всіх бетонів і бетонних сумішей наступні|слідуючі|: до твердіння бетонні суміші повинні легко перемішуватися|перемішувати|, транспортуватися, укладатися|вкладатися| (володіти рухливістю і легкоукладуваністю), не розшаровуватися; бетони повинні мати певну швидкість тверднення відповідно до заданих термінів тієї, що розпалубила і введення конструкції або споруди|спорудження| в експлуатацію; витрата цементу і вартість бетону мають бути мінімальними.

Отримати|одержувати| бетон, що задовольняє всім поставленим вимогам можна при правильному проектуванні складу бетону, належному приготуванні, укладанні і ущільненні бетонної суміші, а також при правильній витримці|витягу| бетону в початковий період його тверднення.

Якщо вигляд|вид| і вимоги до властивостей бетону встановлюють залежно від вигляду|виду| і особливостей конструкції і умов її експлуатації, то вимоги до бетонної суміші визначаються умовами виготовлення конструкції, її технологічними особливостями (густиною армування, складністю форми і ін.), вживаним устаткуванням|обладнанням|.

Бетон — складний матеріал, властивості якого можуть помітно змінюватися в процесі витримки|витягу| і експлуатації. Тільки|лише| глибоке розуміння природи цього матеріалу, закономірностей, керівників формуванням його структури і властивостей можуть забезпечити раціональне і ефективне його застосування|вживання| в будівельних конструкціях самого різного призначення.

3. Структура і фізичні властивості бетону

Фізичні властивості бетону проявляються в результаті його взаємодії з навколишнім середовищем. Це дія води, зміна вологості і температури повітря, дія високих і низьких температур, поперемінне заморожування і відтаювання тощо.

Здатність бетону витримувати вплив названих факторів без відчутного зниження його якості як будівельного матеріалу є головною умовою його довговічності й ефективного застосування у будівництві.

Важливе значення у формуванні фізичних властивостей бетону належить не тільки властивостям вихідних (сировинних) матеріалів для бетону (цемент, заповнювачі, добавки), але і його структурі.

Структура бетону.Основними структурними елементами бетону є в'яжуче (цементний камінь), заповнювачі і система пор різних за розмірами, походженням і умовами розвитку.

На властивості бетону як будівельного матеріалу важливий вплив робить щільність або пористість його структури, а також характер пористості. В цьому відношенні можна виділити кілька характерних типів структур: бетон з "плаваючим" заповнювачем, бетон із щільною упаковкою заповнювачів, великопористий бетон із недостатньою кількістю розчину (рис. 1.1).

I II III

Рис. 1.1. Типи структур бетону:

I-бетон з "плаваючим" заповнювачем; II- бетон із щільною упаковкою заповнювачів; III- великопористий бетон із недостатньою кількістю розчину

Щільна структура бетону може мати контактне розміщення заповнювача, коли його зерна торкаються одне одного через тонкий прошарок цементного каменю, і "плаваюче" розміщення заповнювача, коли його зерна знаходяться одне від одного на значній відстані. Бетон щільної структури складається із суцільної матриці (цементного каменю), в яку вкраплені зерна другого твердого матеріалу (заповнювача).

Ніздрювата структура відрізняється тим, що в суцільному середовищі твердого матеріалу розподілені пори різних розмірів у вигляді окремих умовно замкнутих вічок.

Зерниста структура - це сукупність скріплених між собою зерен твердого матеріалу. Пористість зернистої структури безперервна і аналогічна пустотності сипучих матеріалів.

Штучні конгломерати із щільною структурою мають найвищу міцність, а найменшу міцність - ті, що мають зернисту структуру.

В зернистій структурі вода може мігрувати під впливом фізичних факторів, оскільки пори в матеріалі сполучені між собою. Ці особливості структури суттєво знижують властивості бетону як будівельного матеріалу.

У ніздрюватій структурі пори розподілені по всьому об'єму твердого матеріалу у вигляді окремих замкнутих порожнин, що значно перешкоджає вільній міграції води у структурі. Така структура є найефективнішою не тільки для бетону, а й для інших пористих матеріалів.

Зерниста структура утворюється при недостатньому ущільненні бетонної суміші та інших порушеннях технології. Ніздрювата структура здебільшого є результатом спеціальних технологічних прийомів (наприклад, повітровтягування), спрямованих на поліпшення фізико-механічних властивостей бетону. Характер пористості має особливо важливе значення при формуванні властивостей бетону, які виявляються під час взаємодії з водою: водопоглинання, морозостійкість тощо. Важливим кількісним параметром структури бетону є також об'ємна концентрація цементного каменю, зокрема співвідношення між об'ємами цементного каменю і заповнювачів.

Враховуючи складність структури бетону, її вивчають на різних рівнях, розглядаючи макро- і мікроструктуру бетону.

Для аналізу макроструктури бетону його розглядають як композицію із зерен заповнювача і затверділого в'яжучого, зокрема, цементного каменю, що заповнює пустоти і склеює його зерна в монолітне тіло.

Мікроструктура бетону в основному відображає будову цементного каменю як капілярно-пористого тіла, його гідратних утвоутворень, а також структур, що виникають на поверхні контакту цементного каменю із заповнювачем.

Основними елементами структури цементного каменю є:

- продукти гідратації в'яжучої речовини (гелеподібна і кристалічна складові);

- залишки частинок в'яжучої речовини, що не прореагували з водою, а також частинки тонкомелених добавок-наповнювачів, які вводять до складу бетонної суміші або під час помелу клінкеру;

- система мікро- і макропор, які мають різні розміри, форму і походження.

Увесь цей комплекс елементів структури цементного каменю утворює матеріал складної неоднорідної будови, своєрідний штучний конгломерат за образним означенням професора В.М.Юнга.

Співвідношення між об'ємами гелеподібних і кристалічних складових у структурі цементуючої речовини є функцією часу та умов тверднення і суттєво впливає на фізико-механічні властивості бетону. В мікробетоні важливу структуроутворювальну роль заповнювача виконують частинки в'яжучого, що не провзаємодіяли, і добавки-заповнювачі. Ще важливіше значення в структурі мікробетону має система мікро- і макропор. Загальний об'єм їх у цементному камені може досягати 40%. Пори, які різняться між собою розмірами, формою та походженням, є важливим елементом як мікро, так і макроструктури бетону і значною мірою впливають на формування його фізико-механічних властивостей.

У мікроструктурі цементного каменю розрізняють пори таких видів:

- гелеві розмірами 1,0...1,5 нм - дуже тонкі прошарки між поверхнями твердих фаз цементного гелю, які виникають внаслідок випаровування адсорбційно зв'язаної води;

- контракційні розмірами 10... 100 нм, які виникають внаслідок зменшення абсолютного об'єму тверднучої системи "цемент + вода";

- капілярні - результат випаровування води, яка має фізико-механічний зв'язок з агрегатами частинок цементного гелю. Розміри цих пор, починаючи із 100 нм, змінюються в широких межах. Фактично ці пори можна назвати макропорами, вони займають основну за об'ємом частину в системі пор і є, по суті, дефектами структури цементного каменю і бетону. їхні розміри і об'єми тим більші, чим більший надлишок води в бетонній суміші, що забезпечує потрібну рухливість.

Пористість цементного каменю і бетону спричинює в структурі велику поверхню поділу фаз - твердої, рідкої і газоподібної, а також утворення і розвиток фізичних процесів взаємодії бетону, як капілярно-пористого тіла з навколишнім середовищем. Так, зміни вологості повітря та його температури спричинюють об'ємні деформації цементного каменю і бетону, внутрішні напруження, внаслідок яких можуть виникати нові дефекти структури (усадочні тріщини тощо), міграція води, корозія бетону.

Для кількісної оцінки і якісної характеристики структури бетону розглядають ряд фізичних параметрів: щільність і пористість, характер пористості, концентрацію цементного каменю або заповнювача в бетоні.

У макроструктурі бетону розрізняють такі види пор:

- відкриті тріщини і мікротріщини температурно-усадочного походження, ширина яких може досягати кількох міліметрів, вони є дефектами структури бетону;

- повітряні пори, які виникають внаслідок навмисного втягування в суміш бульбашок повітря, як правило, замкнуті, їх розмір змінюється в межах - від кількох десятків мікрометрів (використання повітровтягувальних добавок) до кількох міліметрів (ніздрюваті бетони);

- пустоти і порожнини між зернами крупного заповнювача, прутками арматури тощо утворюються внаслідок внутрішнього розшарування і седиментації бетонних сумішей з високим водовмістом і є дефектами структури бетону.

Усі перелічені пори макроструктури (макропори), на відміну від мікропор цементного каменю, не є неминучими і утворюються або внаслідок навмисних технологічних прийомів (повітровтягування), або внаслідок порушення технології.

Здатність бетону зберігати свої фізико-механічні властивості при взаємодії з водою називають водостійкістю. Бетон як капілярно пористе тіло має властивості водопоглинання і водонасичення при безпосередньому контакті з водою. При цьому вода заповнює пори, які мають дуже велику поверхню. Вода взаємодіє з дуже великою поверхнею порового простору в структурі бетону, що викликає деструктивні явища і процеси, які негативно впливають на міцність і інші фізико-механічні властивості бетону. Це такі процеси:

- розчинення і вимивання деяких речовин у складі цементного каменю і заповнювачів (наприклад гідроксиду кальцію, гіпсу тощо);

- виникнення значних внутрішніх напружень у структурі завдяки розклинювальній дії води в щілинах і капілярах, що викликає об'ємні деформації набухання;

- періодичне зволоження і висихання бетону викликає знакозмінні деформації елементів структури (усадка і набухання), що мов би "розхитує" і поступово руйнує бетон. Такі явища особливо характерні для бетонів і інших пористих будівельних матеріалів, що мають зернисту структуру.

Водопоглинання бетону як один із факторів водостійкості можна зменшити підвищенням щільності бетону (зниженням В/Ц, інтенсивним ущільненням бетонної суміші тощо), а також введенням у бетонну суміш добавок поверхнево-активних речовин (ПАР) гідрофобного типу, зокрема повітровтягувальних, що забезпечує замкнуту пористість структури.

Істотне значення в забезпеченні водостійкості бетону має його водонепроникність - властивість, характерна навіть для бетонів щільної структури. Вимірюється значенням гідростатичного тиску, при якому крізь бетон починає просочуватися вода. Залежно від значення цієї величини бетони за водонепроникністю поділяють на марки: W2, W4, W6, W8, W10, W12 (число показує тиск води в атмосферах). Марка бетону за водонепроникністю визначається за стандартною методикою і повинна відповідати умовам експлуатації конструкції.

Водопроникність бетону знижується технологічними прийомами, які підвищують щільність структури як цементного каменю, так і бетону в цілому, а саме: інтенсивним ущільненням, оптимізацією гранулометричного складу, підвищенням якості заповнювачів тощо.

Морозостійкість бетону - це його здатність в насиченому водою стані витримувати багаторазове навперемінне заморожування і відтавання. В залежності від кількості таких циклів, морозостійкість бетону характеризується марками: F100, F200, F300 тощо (число показує кількість циклів заморожування і відтавання, яку витримує бетон даної марки до руйнування).

Існує ряд гіпотез відносно механізму руйнування бетону в таких умовах. Одна з найбільш поширених гіпотез полягає в тому, що головною причиною є тиск на стінки пор і устя мікротріщин, який виникає внаслідок замерзання води. При замерзанні вода збільшується в об'ємі більше ніж на 9%. Розширення води стримує твердий скелет із елементів структури бетону, тому в ньому можуть виникати дуже високі внутрішні напруження (до 250 МПа), що призведе до руйнування пористої структури. Тому, якщо весь об'єм пор у бетоні заповнити водою (повне водонасичення), то бетон зруйнується на першому циклі заморожування.

Однак під час водопоглинання деякий об'єм порового простору завжди залишається незаповненим водою, оскільки частина пор у вигляді тонких капілярів непроникна для води, а в крупніших порах частина об'єму залишається заповненою повітрям (затиснутим). Таким чином, при замерзанні води в порах вона має можливість розширюватися, не створюючи високого тиску на стінки пор.

Але все ж таки на морозостійкість бетону, як і інших пористих матеріалів, істотно впливає характер пористості. Якщо пори сполучаються між собою і вода може переміщуватися у структурі бетону під впливом градієнта температур відповідно до закономірностей процесу - тепломасообміну в напрямку від теплого до холодного, то морозостійкість такого бетону досить низька. Це пов'язано з міграцією води до зовнішньої (холодної) грані випробовуваного зразка і, як наслідок, із значним підвищенням ступеня водонасичення зовнішнього шару бетону. В результаті відбувається пошарове руйнування бетону з кожним циклом заморожування й відтавання. Якщо ж умов для міграції води немає, тобто якщо пори в бетоні замкнуті, то морозостійкість його забезпечується навіть у таких випадках, коли загальний об'єм пор досить високий. Тому бувають випадки, коли щільніші і міцніші бетони виявляються менш морозостійкими порівняно з тими, що мають менші щільність і міцність, але більш досконалу структуру відносно характеру пористості.

В інших гіпотезах як головні причини руйнування бетону від спільної дії води і морозу розглядають гідравлічний тиск у капілярах при відтискуванні води із зони замерзання, різницю в коефіцієнтах лінійного розширення льоду і елементів структури бетону тощо. Разом з тим можна вважати встановленим, що основними факторами морозостійкості бетону, як і інших пористих матеріалів, є щільність, ступінь насичення його водою і характер пористості.

Підвищити щільність бетону для підвищення морозостійкості можна такими самими технологічними прийомами, як і для підвищення міцності бетону - зниженням В/Ц, ефективним ущільненням бетонної суміші, використанням пластифікуючих добавок тощо. В результаті загальна пористість і водопоглинання бетону зменшується.

Властивості бетону, які проявляються при дії високих температур - вогнестійкість і жаростійкість.

Вогнестійкість характеризує опір бетону короткочасній дії високих температур (під час пожежі тощо).

Жаростійкість - це стійкість бетону в умовах систематичної, тривалої дії високих температур під час експлуатації конструкцій (теплові агрегати, спеціальні споруди тощо).

Бетон є негорючим, вогнестійким матеріалом. Відносно масивні конструкції, низький коефіцієнт теплопровідності зумовлюють здатність бетону й арматури витримувати короткочасну дію вогню без істотного зниження міцності. Однак при різкій зміні температури, наприклад під час поливання водою гарячого бетону в умовах гасіння пожежі, виникають внутрішні напруження, які призводять до розтріскування бетону, руйнування захисного шару і різкого зниження несучої здатності конструкції в цілому.

За тривалої дії високої температури (більш як 250°С) в цементному камені відбуваються деструктивні процеси – значна усадка і тріщиноутворення внаслідок видалення спочатку адсорбційної, а потім цеолітної та кристалізаційної води. При температурі 550°С відбувається різке збільшення об'єму наявного в складі заповнювача кристалічного кварцу, який переходить в іншу модифікацію - тридиміт, що спричинює розтріскування заповнювачів. Подальше підвищення температури спричинює розкладання гідратних новоутворень цементного каменю, карбонатних сполук у заповнювачах тощо.

Вогнестійкість характеризують межею вогнестійкості: тривалістю (в годинах) опору дії вогню до втрати міцності бетону. Ця характеристика визначається випробуванням зразків бетону з спеціальній камері, де тепловий режим підтримується за останнім графіком (температура - час). Серед звичайних будівельних матеріалів найбільша вогнестійкість у глиняної цегли. Межа вогнестійкості бетону 2...5 год, залізобетонних конструкцій 1...2 год, незахищених металоконструкцій - 0,5 год.

Бетони вогнестійкі до температури 500°С.

Жаростійкі бетони класифікують за величиною граничнодопустимої температури застосування, об'ємною масою, структурою, міцністю при стиску, видом в'яжучого, видом заповнювача, способом укладання і ущільнення бетону. Наприклад, за граничнодопустимою температурою застосування жаростійкі бетони поділяють на класи 3, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 і 18 (за номер класу приймають граничном допустиму температуру застосування, поділену на 100).

Підвищення вогне- та жаростійкості здійснюється певним добором композицій в'яжучого із заповнювачами, які витримують дію високих температур.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Глобальне інформаційне суспільство.	\|

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.015 сек.