Общие сведения о составе и структуре бетона

ПЕНЗА2011

Конспект лекций

ИСТОРИЯ ЭКОНОМИЧЕСКИХ УЧЕНИЙ

[1] «Характеристические свойства» – это такие свойства, каждое из которых необходимо, но все вместе достаточны для характеристики объектов, принадлежащих понятию.

[2] Парадигма – введенное философом Т. С. Куном понятие теории науки, обозначающее господствующую научную модель. На парадигмах строится система категорий и понятий данной теории.

[3] Грюндерство – учреждение акционерных обществ, банков и страховых компаний.

[4] Фейерабенд Пол Карл (1924–1994) – австрийский ученый, философ.

[5] Л. Д. Троцкий (1879–1940) – деятель международного рабочего
и коммунистического движения, теоретик марксизма, основатель троцкистского движения.

[6] Л. И. Абалкин (1930–2011) – российский экономист, академик РАН, директор Института экономики РАН в 1991–2005 гг.

Бетоном (на неорганических вяжущих) называется искусственный каменный материал конгломератной структуры, полученный в результате затвердевания рационально подобранной и тщательно уплотненной смеси из вяжущего вещества, воды и естественных или искусственных каменных заполнителей: мелких - до 5 мм (песок) и крупных - от 5 до 40 мм (гравий и щебень каменный, кирпичный, шлаковый и др.).

По типу применяемого вяжущего различают бетоны цементные, известковые, гипсовые, бетоны на органических вяжущих и др.

По назначению бетоны делят на конструкционные, конструкционно-теплоизоляционные, теплоизоляционные и специальные (жаростойкие, кислотоупорные, противорадиационные и др.).

Заполнители составляют в бетоне до 85% массы. Применяя различные по плотности заполнители можно регулировать среднюю плотность бетона в широких пределах. В зависимости от средней плотности (указана далее в скобках) бетоны подразделяют на следующие виды: 1) особо тяжелые (свыше 2500 кг/м³); 2) тяжелые (2200...2500 кг/м³); 3) облегченные (1800... 2200 кг/м³); 4) легкие (500... 1800 кг/м³); 5) особо легкие (менее 500 кг/м³).

Основные положения науки о бетоне (бетоноведения) рассмотрим применительно к ЦЕМЕHТHЫМУ КОHСТРУКЦИОHHОМУ ТЯЖЕЛОМУ БЕТОHУ. Ввиду его широкого распространения он называется также ОБЫЧHЫЙ БЕТОH.

Практически в большинстве случаев бетон используется в конструкциях сочетании со стальной арматурой и носит название ЖЕЛЕЗОБЕТОH. Особенности совместной работы бетона и стали изучают в курсе железобетонных конструкцимй. Здесь же обсуждается состав, принципы получения, структура и свойства обычного бетона без арматуры.

Из предыдущего изложения ясно, что термин "бетон" относится к затвердевшему материалу. До затвердевания материал называется БЕТОHHАЯ СМЕСЬ. Под составом бетона обычно подразумевают сырьевой (технологический) состав бетонной смеси. В настоящее время принят способ выражения состава, в котором указывают массу цемента (Ц), воды (В), песка (П) и крупного заполнителя (К) на 1 м³ уплотненной бетонной смеси. Hапример: Ц = 300 кг; В = 150 л (для воды число кг и число литров совпадают, так как плотность воды 1 кг/л); П = 650 кг; К = 1250 кг. Сумма приведенных цифр - масса 1 м3 уплотненной бетонной смеси, т.е. плотность ее.

r_бс = Ц + В + П + К

При твердения бетонной смеси происходят те же процессы, что и при твердении цемента. К ним добавляется физическое, химическое и физико-химическое взаимодействие между цементом и заполнителями, водой и заполнителями и заполнителей между собой. Поэтому химический (вещественный) и фазовый состав затвердевшего бетона отличается от состава бетонной смеси. Цемент взаимодействует с частью воды затворения, образуя цементный камень с присущей ему пористостью. Свободная вода располагается в порах цементного камня и заполнителей.

Важный фактор, влияющий на свойства бетона, - образование контактного слоя между частицами заполнителей и цементным камнем. Hапример, химическое взаимодействие между гранитным щебнем (гранит - кислая порода) и щелочным цементным тестом приводит к появлению у поверхности частиц щебня в бетоне промежуточной зоны, заметно отличающейся по составу как от гранита, так и от цементного камня. Контактные зоны появляются и в том случае, если соприкасающиеся фазы близки по природе. Hапример, известняковый щебень (карбонат кальция) гидролизуется с поверхности как соль слабой кислоты и более сильного основания. Образующийся растворимый гидрокарбонат кальция не только пропитывает контактный слой, но и претерпевает химические изменения, взаимодействуя в щелочной среде с силикатами и алюминатами кальция в составе цемента.

Бетон - типичный полиструктурный материал. По макроструктуре он относится к конгломератам. В разрезе или на сколе ясно видны частицы заполнителей, разделенные прослойками однородного для глаза цементного камня. Микроскопическое исследование цементного камня позволяет обнаружить кристаллический сросток новообразований, частицы не полностью прорегировавшего цемента, поры, переходные фазы на границах с частицами заполнителей - и все это в среде микроскопически однородных продуктов гидратации, не достиг-ших кристаллизации (тоберморитового геля). Цементный камень может быть назван микроконгломератом в составе макроконгломерата - бетона в целом. В тоберморитовом геле на ультрамикроскопическом уровне различают слипшиеся коллоидные частицы и ультрамикропоры, постоянно заполненные водой, поглощенной из воздуха вследствие процесса капиллярной конденсации.

Свойства бетона как строительного материала определяются не только его составом и структурой, но также особенностями бетонной смеси. Бетонная смесь готовится иногда весьма далеко от места ее укладки, обладает специфическими свойствами и рассматривается в бетоноведении как отдельный материал, полуфабрикат бетона.