Глава VII. Бетоны

§ 28. Общие сведения

Бетон - искусственный каменный материал, получаемый в результате формования и затвердевания бетонной смеси. Бетонной смесью называется перемешанная до однородного состояния пластичная смесь, состоящая из вяжущего вещества, воды, заполнителей и специальных добавок.

Состав бетонной смеси подбирают таким образом, чтобы при данных условиях твердения бетон обладал заданными свойствами (прочностью, морозостойкостью, плотностью и др.).

Бетон состоит из большого количества зерен заполнителя (примерно 80...85% объема), связанных затвердевшим вяжущим веществом (рис. 17). Так как в качестве заполнителей применяют дешевые природные материалы или отходы промышленности, бетон экономически весьма эффективный материал.

Рис. 17. Структура бетона (частицы крупного и мелкого заполнителя - светлые, цементный камень - черный)

Бетон известен давно. В Древнем Риме, например, из бетона на извести был построен ряд сложных инженерных сооружений. Существует мнение, что блоки египетских пирамид также изготовлены из бетона, вяжущим в котором служила известь. Широкое применение бетона начинается после освоения промышленного производства портландцемента. Современное строительство немыслимо без бетона - бетон стал основным строительным материалом. Это объясняется экономичностью, технологичностью и доступностью основных сырьевых материалов.

Бетонная смесь представляет собой пластично-вязкую массу, сравнительно легко принимающую любую форму и затем самопроизвольно переходящую в камневидное состояние. Таким образом получают каменные строительные изделия любой заданной формы.

В наше время получают бетоны с самыми разнообразными физико-механическими свойствами. Помимо обычного тяжелого бетона производят легкий бетон плотностью, меньшей чем у кирпича. Такой бетон обладает хорошими теплоизолирующими свойствами и применяется для возведения стен жилых и промышленных зданий. И, наоборот, при строительстве ядерных установок, например атомных электростанций, для защиты от ионизирующего излучения применяют особо тяжелые бетоны, плотность которых в 1,5...2 раза больше плотности гранита.

Прочность бетонов достигает 100 МПа, и для конструкционных бетонов предел прочности служит основной характеристикой. Бетон - огнестойкий материал. В настоящее время получены бетоны, стойкие к самым разнообразным агрессивным воздействиям, и в том числе жароупорные бетоны, способные работать при температуре свыше 1000°С. При сочетании бетона и стали получается материал с еще более совершенными свойствами - железобетон.

По плотности бетоны делят на особо тяжелые (плотность более 2500 кг/м³), тяжелые обыкновенные (2200... 2500 кг/м³), облегченные (1800...2200 кг/м³), легкие (500... 1800 кг/м³), особо легкие теплоизоляционные (500 кг/м³).

По виду вяжущего бетоны подразделяют на бетоны на неорганических и органических вяжущих. К бетонам на неорганических вяжущих относятся цементные (вяжущее - портландцемент и его разновидности), силикатные (известково-кремнеземистое вяжущее), гипсовые (гипсовые вяжущие); к бетонам на органических вяжущих: асфальтобетон (на битуме) и полимербетон (на синтетических смолах).

Бетоны могут иметь различную структуру. Чаще всего используют плотные бетоны со слитной структурой - это обычный тяжелый бетон и легкие бетоны на пористых заполнителях. Легкие и особо легкие бетоны могут иметь ячеистую (с равномерно распределенными порами размером 0,2...2 мм) и крупнопористую структуру. Последнюю получают, исключая из состава бетона мелкий заполнитель и скрепляя зерна крупного заполнителя вяжущим веществом.

Наиболее распространен тяжелый цементный бетон. Ниже мы рассмотрим свойства бетонной смеси и затвердевшего бетона на примере тяжелого цементного бетона и будем называть его просто бетон.