Классификация бетонов.состав и структура бетона

Бетон – это каменный искусственный материал. Его получают в результате отвердения уплотненной смеси вязкого материала, заполнителя и воды. Не застывшую уплотненную смесь называют бетонным раствором.

Весь бетон классифицируется по применению:

а)гидротехнический – применяется при возведении гидросооружений, водоустойчив, морозостоек и водонепроницаем. б)конструкционный – применяется для построения ограждающих и несущих сооружений. в)жаростойкий – используется для изготовления специальных конструкций при повышенных температурах. г)теплоизоляционные – применяется как теплоизоляция стен, не выдерживает большие нагрузки.

Бетон различается по плотности:

А)легкий – получается при использовании легкого заполнителя или когда делается пористая структура. Б)тяжелый – самый распространенный, заполнителем является щебень твердой породы

Бетон с маленькой плотностью применяют в основном как изоляция, а тяжелый – материал конструкционный.

Бетон по внешнему вяжущему виду делится:

А)гипсовый – имеет малую водостойкость и применяется чаще для ремонта внутри помещения. Б)цементный – это бетон на портландцементе. В)полимербетоны – вяжущий полиэфирный или эпоксидный, используется в изготовлении черепицы. Г)полимерцементный – с добавкой водной дисперсии, имеют хорошую морозостойкость и водонепроницаемость

Состав бетона составляют инертные и активные составляющие. Активные составляющие – это вода и цемент. Они под гидролизом образуют цементный камень, в результате перехода в твердую фазу. Все специальные добавки бетона также считаются его активными составляющими.Инертные составляющие – это заполнители, которые не участвуют в гидролизе. Цементный камень скрепляет крупные и мелкие заполнители и образует крепкий скелет. Этот скелет выдерживает все механические нагрузки. Крупные заполнители во многих бетонах отсутствуют.

Структура бетона. Бетон можно представить как цементный камень с втопленными в него заполнителями, имеющий поры и пустоты различных размеров и разнообразного происхождения. Плотные тяжелые и легкие бетоны, как правило, характеризуются поровой макроструктурой и включают каркас заполнителей, активно влияющих на их свойства. Такая структура является рациональной, поскольку обеспечивает низкую пористость бетонов при умеренном расходе цемента. Легкие бетоны по строению отличаются от тяжелых наличием дополнительных пор в зернах заполнителей. Микроструктура бетона отражает строение цементного камня. Цементный камень представляет собой конгломерат продуктов гидратации цемента, включений негидратированных зерен клинкера, добавок и пузырьков воздуха.

 

схемы макроструктура бетона:

а) с базальтовой цементацией, б)поровая, в) контактная

 

 

Поры в цементном камне представлены в виде сообщающихся друг с другом каналов капилляров, разобщенных продуктами гидратации цемента (цементным гелем). По происхождению поры разделяют на поры геля и капиллярные поры. Капиллярные поры, образованные избыточной механически связанной водой, имеют размеры обычно более 0,1 мкм. Они ухудшают основные свойства бетона, особенно морозостойкость. Капиллярная пористость уменьшается по мере снижения водоцементного отношения, расхода воды и увеличения длительности гидратации. Наряду с капиллярными отрицательное влияние на свойства бетона оказывают поры и пустоты, являющиеся результатом плохого уплотнения. Общий объем пор в цементном камне составляет 25—40% общего объема, при этом основная доля приходится на капиллярные поры. С увеличением длительности твердения уменьшается общая пористость и объем макрокапилляров, что приводит к улучшению свойств бетона.

Наряду с процессами совершенствования структуры в бетоне со временем развиваются и деструктивные, т. е. разрушительные, процессы в основном за счет агрессивных факторов окружающей среды. Активным средством управления структурой являются поверхностно-активные и другие добавки.

7 виды деформаций бетона.деформативные характеристики бетона.

Cущ. 2-а вида деформаций:

Силовые - развиваются в направлении действия силы.

Объемные –во всех направлениях

(a)-усадка

(б)-от температуры

(а) Усадка-уменьшение бетона в объеме при твердении в сухих условиях

e_sl = (3….4.5)*10^-4

Усадка приводит к появлению усадоч трещин на поверхности бетона. Усадка происходит от испарения воды и уменьшения в объеме твердеющего геля.

(б) Температурные деформации зависят от коэффициента температ линейн деформации a_bt=10^-5(1/о с)

Силовые деформ

Бетон-материал упруго-пластич. под нагрузкой в нем возник.какупругие деформ. так и пластич.. поэтому под нагрузкой он ведет себя по-разному, в зависимости от характ. нагрузки. есть:

Ø деф. при однократ. загруж. кратковременной нагрузкой

Ø при длительном действии нагрузки

Ø при многократно повтор. нагрузке

Деф. при однократ. загруж. кратковременной нагрузкой

Деф. характеристики бетона:

загружаем призму ступенями с выдержками

замеряем деформации, напряжения:

e_E-упругие деформ. e_pl-пластические. e_b=e_e+e_pl

Начальный модуль упругости бетона E_b=TGa₀=s/e_e

Модуль полных деформ. E_b=TGa

Модуль упругопластичности E_{1 b}=TGa₁=s/e_B

коэффициент упругопластичности

l_B=eE/e_B; E_b = s/e_e; s=e_e*Е_В; e_{1 b}=s/e_В; s=e_В*Е_{1 В}; s_В=e_e*Е_В =e_В*Е_{1 В}; Е_{1 В} =Е_В*e_E/e_B= Е_В *l_B; 1³l_B;

предельная сжимаемость бетона-предел на разрушение призмы. e_UB=2*10^-3.

нач. модуль упругости при растяжении принимаем как и при сжатии E_в

модуль упругопластичности при растяжении Е_ВТ= Е_В *l_BТ

e_UBT – предельная растяжимость деформирования при разрыве образца

деформ. при длительном действии нагрузки

при длит. действии нагрузки деформ. возрастают. развив. ползучесть бетона.

ползучесть - нарастание неупругих деформаций во времени при длит. действии постоянной повеличине нагрузки. возникают за счет перераспределения напряжений сгеля на кристаллический сросток и от перемещения воды в капиллярах.

есть линейная ползучесть, развивающаяся пропорционально напряжению и нелинейная - резкое нарастание деф. ползучести при напряжении s > R_{0 CRC}

для линейной ползуч. справедлива формула e_PL=C_B*s_b

C_B – мера ползучести бетона

характеристика ползучести бетона j_В = e_PL / e_E = (1-l_B)/l_B

величина ползучести зависит от уровня напряжения. чем выше напряжение, тем выше ползучесть. ползучесть может развиваться втечение ряда лет