Основные свойства тяжелого бетона

Прочность бетона. Качество бетона характеризуется ком­плексом показателей, отражающих физико-механические, теплофизические, защитные, декоративные и другие свойства.

Класс бетона по прочности - количественная величина, ха­рактеризующая качество бетона, соответствующая его гаран­тированной прочности на осевое сжатие. Обозначается буквой «С» (от англ. concrete - бетон) и числами, выражающими зна­чения нормативного сопротивления бетона осевому сжатию и его гарантированной прочности в ньютонах на квадратный миллиметр (Н/мм = 1 МПа), например С 12/15 (перед косой чертой указано значение нормативного сопротивления, после черты - гарантированная прочность бетона).

При проектировании бетонных, железобетонных и предва­рительно напряженных конструкций применяют конструкци­онные бетоны следующих классов по прочности на сжатие: С 8/10, С 12/15, С 16/20, С 20/25, С 30/37, С 35/45, С 40/50, С 45/55, С 50/60, С 60/70, С 70/85, С 80/95, С 90/105, С 100/115. Если на чертеже указано: «Класс бетона С 40/50», это значит, что прочность бетона на сжатие (через 28 сут) должна состав­лять 50 МПа.

В проектной документации, нормативной, технической и учебной литературе, выпущенной до 2003 г., прочность бетона в проектном возрасте характеризовалась классами прочности на сжатие, осевое растяжение и растяжение при изгибе. Для бе­тонов были установлены следующие классы:

□ по прочности на сжатие - В3, 5; В5; В7, 5; В10; В12, 5; В15; В20; В25; ВЗО; В35; В40; В45; В50; В55; В60; В65; В70; В75; В80 (допускалось применение бетона промежуточ­ных классов по прочности на сжатие, например В22, 5 и В27, 5). Если на чертеже указано: «Класс бетона В20», это означает, что прочность бетона на сжатие (через 28 сут) должна состав­лять 20 МПа;

□ по прочности на осевое растяжение - B_t0, 4; B_t0, 8; B_tl, 2; B_tl, 6; B_t2, 0; B_t2, 4; B_t2, 8; B_t3, 2; B_t3, 6; B_t4, 0;

□ по прочности на растяжение при изгибе-B_tb0, 4; B_tb0, 8; B_tbl, 2; B_tbl, 6; B_tb2, 0; B_tb2, 4; B_tb2, 8; B_tb3, 2; B_tb3, 6; B_tb4, 0; B_tb4, 4; B_tb4, 8; B_tb5, 2; B_tb5, 6; B_tb6, 0; B_tb6, 4; B_tb6, 8; B_tb7, 2; B_tb8, 0.

Факторы, влияющие на прочность бетона. На прочность бетона влияет ряд факторов: активность цемента, содержание цемента, водоцементное отношение, качество заполнителей, качество перемешивания и степень уплотнения, возраст и условия твердения бетона.

Активность цемента. Между прочностью бетона и активностью цемента существует линейная зависимость Rб = f(R_Ц). Более прочные бетоны получаются на цементах повы­шенной активности.

Содержание цемента. С повышением содержания це­мента прочность бетона увеличивается до определенного предела. Затем она растет незначительно, другие же свойства бетона ухудшаются. Увеличивается усадка, ползучесть. По­этому не рекомендуется вводить на 1 м³ бетона более 600 кг цемента.

Водоцементное отношение. Прочность бетона зави­сит от водоцементного отношения (В/Ц). С уменьшением В/Ц она повышается, с увеличением - уменьшается. Это определя­ется физической сутью формирования структуры бетона. При твердении бетона с цементом взаимодействует 15...25% воды. Для получения же удобоукладываемой бетонной смеси вво­дится обычно 40...70% воды (В/Ц = 0, 4...0, 7). Избыточная вода испаряется, образуя в бетоне поры, снижающие его прочность.

Качество перемешивания и степень уплотне­ния бетонной смеси. Эти характеристики существенно влияют на прочность бетона. Прочность бетона, приготовленно­го в бетоносмесителях принудительного смешивания, вибро- и турбосмесителях, выше прочности бетона, приготовленного в гравитационных смесителях, на 20...30%. Качественное уплот­нение бетонной смеси повышает прочность бетона, так как из­менение средней плотности бетонной смеси на 1% изменяет прочность на 3...5%.

Возраст и условия твердения бетона. При благо­приятных температурных условиях прочность бетона увеличивается длительное время и изменяется по логарифмической зависимости:

*lgn/lg28

Где Rб(n) и Rб(28) – предел прочности бетона соответственно через n и 28 сут, МПа; lgn и lg28 – десятичные логарифмы возраста бетона.

Усадка и расширение. При твердении бетона в воде его объем вначале несколько увеличивается, происходит набуха­ние, а затем при твердении на воздухе наступает усадка, ко­торая имеет затухающий характер. Она наиболее значительна в первые сутки твердения и составляет около 70% месячной величины. Вся усадка в бетонах на обычных портландцементах составляет 0, 3...0, 5 мм на 1 м длины. Она возрастает с увеличением расхода цемента, тонкости его помола, приме­нением белитовых цементов. Заполнители уменьшают усад­ку бетона.

Огнестойкость. Это способность бетона сохранять про­чность при кратковременном воздействии высоких темпера­тур при пожаре. Разрушение портландцемента происходит при температуре 500...550 °С в результате разложения гидроксида кальция по реакции Са(ОН)₂ = СаО + Н₂О. Нагрева­ние уже при температуре от 100 до 250 °С снижает прочность бетона на портландцементе на 25%. Растрескивание бетона на заполнителях, содержащих кварц, происходит при темпе­ратуре 600 °С в результате перехода кварца в другую моди­фикацию.

Коррозионная стойкость. При эксплуатации инженерных сооружений в жидких и газовых средах бетон может подвер­гаться химической коррозии. В газообразной среде коррозия протекает обычно при наличии влаги и так же, как в воде.

Стойкость бетона можно повысить путем использования более плотных бетонов, пуццолановых портландцементов и шлакопортландцементов. Добавки в цементах связывают из­весть в нерастворимые соединения. При выдерживании изде­лий на воздухе в результате взаимодействия Са(ОН)₂ и СО₂ на поверхности бетона образуется малорастворимый карбонат кальция СаСО₃, который не выщелачивается водой.