• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

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|

Бетоном називають штучний кам'яний матеріал, отриманий|одержувати| в результаті твердіння ретельно перемішаної|перемішувати| і ущільненої суміші з|із| мінеральної або органічної в'яжучої речовини з|із| водою, дрібним|мілкого| та (або) крупним заповнювачами, узятих в певних пропорціях

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.

Між цементом і заповнювачем зазвичай|звично| не відбувається|походить| хімічної взаємодії (за винятком силікатних бетонів отримуваних|одержувати| автоклавною обробкою), тому заповнювачі часто називають інертними матеріалами. Проте|однак| вони істотно|суттєвий| впливають на структуру і властивості бетону змінюючи|зраджувати| його пористість, терміни твердіння, поведінка при дії навантаження і зовнішнього середовища|середи| Заповнювачі значно зменшують деформації бетону при твердненні і тим самим забезпечують отримання|здобуття| виробів і конструкцій великих розмірів. Як заповнювачі використовують переважно місцеві гірські|гірничі| породи і відходи виробництва (шлаки і ін.) Застосування|вживання| цих дешевих заповнювачів знижує вартість бетону, оскільки|тому що| заповнювачі і вода складають 85...90%, а цемент —| 10... 15% від маси бетону.

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

Для регулювання властивостей бетону і бетонної суміші в їх склад вводять|запроваджують| різні хімічні добавки, які прискорюють або уповільнюють|сповільняють| тужавіння|схвачування| бетонної суміші, роблять|чинять| її пластичнішою і легкоукладною|, прискорюють тверднення бетону, підвищують його міцність і морозостійкість, а також при необхідності змінюють|зраджують| і інші властивості бетону.

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

Бетон є|з'являється| крихким матеріалом: його міцність при стискуванні|стисненні| в кілька разів вище міцності при розтягуванні. Для сприйняття розтягуючої напруги бетон армують сталевими стрижнями|стержнями|, отримуючи|одержувати| залізобетон.

ОСНОВНІ ЕТАПИ РОЗВИТКУ БЕТОНУ

Бетон — один з якнайдавніших|прадавніх| будівельних матеріалів. З|із| нього побудовані|спорудити| галереї єгипетського лабіринту (3600 років до н э), частина|частка| Великої Китайської стіни (III ст.|ст| до н. э.), ряд|лава| споруд|споруджень| на території Індії, Стародавнього|древнього| Риму і в інших місцях|місце-милях|.

Проте|однак| використання бетону і залізобетону для масового будівництва почалося|розпочинало| тільки|лише| в другій половині XIX ст.|ст|, після|потім| отримання|здобуття| і організації промислового випуску портландцементу| що став основною в'яжучою| речовиною для бетонних і залізобетонних конструкцій. Спочатку бетон використовувався для зведення|піднесення| монолітних конструкцій і споруд|споруджень|. Застосовувалися жорсткі і малорухливі|малорухомі| бетонні суміші, що ущільнювалися трамбуванням. З|із| появою залізобетону, армованого каркасами, зв'язаними із|із| сталевих стрижнів|стержнів|, починають|розпочинають| застосовувати рухоміші|жваві| і навіть литі бетонні суміші, щоб|аби| забезпечити їх належний розподіл і ущільнення в бетонованій конструкції. Проте|однак| застосування|вживання| подібних сумішей утрудняло отримання|здобуття| бетону високої міцності, вимагало підвищеної витрати цементу. Тому великим досягненням з'явилася поява в 30-х роках 20-го сторіччя|століття| способу ущільнення бетонної суміші вібрацією, що дозволило забезпечити хороше|добре| ущільнення малорухливих|малорухомих| і жорстких бетонних сумішей, понизити|знизити| витрату цементу в бетоні, підвищити його міцність і довговічність.

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».

На початку 20-го століття з'являється|появляється| багато робіт за технологією бетону і за кордоном. З|із| них найбільш важливими|поважними| були роботи Р. Фере (Франція), О. Графа (Німеччина|Германія|), І. Боломея (Швейцарія), Д. Абрамса (США).

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.

Після|потім| Великої вітчизняної війни наука про бетон і залізобетон і практика застосування|вживання| цих матеріалів в будівництві отримали|одержували| особливо широкий розвиток.

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

Класи міцності легкого бетону на стиск

Класифікація легкого бетону за густиною

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.

Особливо важкі|тяжкі| бетони готують на важких|тяжких| заповнювачах — сталевій тирсі|ошурках| або стружках (сталебетон), залізняку (лімонитовий| і магнетитовий| бетони) або бариті (баритовий| бетон).

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.

До особливо легких бетонів відносяться ніздрюваті|пористі| бетони (газобетон і пінобетон), які отримують|одержують| спученням суміші в'яжучого, тонкомолотої| добавки і води за допомогою спеціальних способів, і великопористий бетон на легких заповнювачах. У ніздрюватих|пористих| бетонах заповнювачем, по суті, є|з'являється| повітря, що знаходиться|перебуває| в штучно створених чарунках.

Головною складовою бетону що багато в чому визначає його властивості, є|з'являється| в'яжуча речовина, по виду якого розрізняють бетони цементні, силікатні, гіпсові, шлаколужні|, полімербетони|, полімерцементні| і спеціальні.

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).

Шлаколужні бетони отримують|чинять| на мелених шлаках, зачинених лужними розчинами. Ці бетони ще тільки|лише| починають|розпочинають| застосовуватися в будівництві.

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.

Властивості бетонів на неорганічних терпких можна покращувати шляхом просочення мономерами з|із| подальшим|наступним| їх твердінням в порах і капілярах бетону. Подібні матеріали називають бетонополімерами|.

Спеціальні бетони готують із застосуванням особливих в'яжучих речовин. Для кислототривких і жаростійких бетонів застосовують рідке скло з|із| кремнефтористим| натрієм, фосфатне в'яжуче|єднальний|. Як спеціальні в'яжучі використовують шлакові, нефелінові|нефелін|, склолужні| і ін., отримані|одержувати| з|із| відходів промисловості, що має важливе|поважне| значення для економії цементу і охорони навколишнього середовища.

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|.

Особливістю виготовлення бетону є|з'являється| те, що про його якість не можна судити заздалегідь|наперед|. Необхідних властивостей бетон набуває|придбаває| в процесі виготовлення конструкції. Звідси важливе|поважне| значення мають правильний вибір матеріалів, проектування складу бетону з урахуванням|з врахуванням| прийнятої технології виготовлення конструкції дотримання технологічних режимів, післяопераційний контроль виробництва

Бетони відносяться до штучних кам'яних конгломератів, що є|з'являються| різновидом композиційних матеріалів, тому для різних бетонів властиві як свої власні, приватні, так і загальні|спільні| закономірності. Сучасні технологічні і техніко-економічні розрахунки в області бетонів грунтуються на залежностях, зв'язуючий склад і структуру бетону з|із| його властивостями. Ці залежності враховують физико-хімічну|фізико-хімічну| природу бетону, але|та| в більшості своїй отримані|одержувати| експериментальним шляхом|колією|. Вони повинні перевірятися для конкретних умов виробництва і уточнюватися.

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:

1. Вид заняття: лекція
2. Вид заняття: лекція
3. Вид заняття: лекція
4. Вид заняття: лекція
5. Вид заняття: лекція
6. Вступна лекція
7. Вступна лекція 1. Методологічні аспекти технічного регулювання у
8. Клітинна селекція рослин.
9. Колекція фонограм з голосами осіб, які анонімно повідомляли про загрозу вибуху
10. ЛЕКЦІЯ (4): Мануфактурний період світової економіки
11. Лекція - Геополітика держави на міжнародній арені
12. Лекція 02.04.2013

Переглядів: 1804