Seo-friends.ru

Большая стройка
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Цементные бетоны что это такое

Что такое бетон? Рецептура и модификации смеси + бетонные «болезни»

Главная страница » Что такое бетон? Рецептура и модификации смеси + бетонные «болезни»

Своего рода «жидким камнем» можно назвать бетон. Несмотря на достаточно частую связь этого материала с жёсткой городской архитектурой середины 20-го века, бетон по праву заслуживает звание героя современного материального мира. Встретить материал можно повсеместно — от конструкций небоскребов, мостов, транспортных шоссе, подземных туннелей, наконец, под полом собственного дома. Несмотря на внешнюю простоту, бетон удивительная штука. Что же это такое при более близком знакомстве? Посмотрим?

Особенности типичной бетонной смеси

Название «бетон» является производной латинского языка, где присутствует слово «concretus». Прямой перевод слова означает «расти вместе». Собственно, так это и есть – происходит реальный рост, когда объединяются три составляющих:

  1. Смесь грубых и мелких заполнителей (песок, гравий, камни, крупные куски щебня, переработанное стекло, остатки старого переработанного бетона и т.п.) – обычно в объёме 60–75%.
  2. Цемент (силикаты и алюминаты кальция) – обычно в объёме 10–15%.
  3. Вода – обычно в объёме 15–20%.

Объединённые и тщательно перемешанные, эти простые ингредиенты образуют композит — гибридный материал, в некотором смысле лучше материалов, его составляющих.

Лучшим свойством бетона выступают: прочность, твёрдость, долговечность. Представляя бетон композитом, следует отметить — цементный гидрат является фоновым связующим материалом (технически именуемым «матрицей»), которому песок и гравий придают дополнительную прочность («армирование»).

Тонкости образования бетона

Как бетон образуется из ингредиентов, не имеющих ничего общего с конечным продуктом? Когда добавляется вода к цементу, активируется рост кристаллов гидрата цемента (кальций-кремнезем-гидрат). Кристаллы плотно соединяют песок и гравий между собой.

Именно это постепенное образование кристаллов (а не фактор твердения смеси) придаёт бетону свойство прочности. Как правило, уже схватившийся бетон смачивают некоторое время (несколько дней). Объясняется такой подход «активизацией» химических реакций, гидратирующих цемент.

Вполне по праву называют популярный строительный материал «жидким камнем». Прежде чем обрести полностью окаменевшую структуру, необходима достаточно большая выдержка времени

Мягкая слизистая смесь, выпадающая из бетоносмесителя, постепенно становится тяжелее материалов, из которых сформирована. «Жидкий камень» становится настоящим камнем, точнее — искусственным камнем.

Твердение временем — часы, месяцы, года

Постепенно отвердевший за часы, бетон, между тем, приобретает реальную твёрдость примерно спустя месяц. Но и здесь предел отвердения ещё не достигнут. Как показали исследования, бетон продолжает укрепляться в течение как минимум пяти лет с момента создания.

Научные исследования, проведённые не так давно, указывают интересный факт — «кристаллы» внутри бетона на самом деле вовсе не являются кристаллами.

Будучи не упорядоченными и совершенно неправильными, кристаллы бетона обладают случайной структурой. Подобного рода структуры встречаются, к примеру, у стекла (аморфного твёрдого вещества).

Скопления воздуха между компонентами

Бетон содержит довольно большое количество воздуха (5–10%). Объясняется это наличием некоторого пространства вокруг открытой трехмерной структуры кристаллов гидрата цемента и некоторого количества песка и гравия.

Присутствие воздуха, в свою очередь, объясняет, почему бетон способен изгибаться и напрягаться, растягиваться и сжиматься (в определённой степени).

Подобно любым другим рецептурам, допускается несколько изменять смесь приготовления бетона. Таким способом можно производить бетон:

  • более текучий,
  • медленно или быстро схватывающийся,
  • лучше выветривающийся,
  • определённого цвета (внешнего вида).

Например, добавление пигмента диоксида титана видится простым способом сделать бетон яркой расцветки или полностью белым.

Такой выглядит структура газобетона – современного, не менее популярного строительного материала, который находит широкое применение в области малоэтажного частного строительства

Другой вариант — газобетон, внешне напоминающий жесткую губку с массой крошечных воздушных карманов внутри. Эти карманы позволяют бетону расширяться и сжиматься в зависимости от погодных условий без образования трещин. Наличием карманов улучшаются теплоизоляционные свойства материала.

Почему бетон так популярен в строительстве?

Городских жителей бетон окружает повсеместно. Понять этот факт несложно. Бетон легко изготавливать из дешевых, легко доступных ингредиентов, легко разливать по формам и тем самым создавать образцы разной конфигурации. Этому материалу присущи свойства огнеупорного и (относительно) водонепроницаемого материала.

Однако главная причина обширного применения бетона при строительстве зданий заключается в том, что бетон демонстрирует чрезвычайно высокие параметры на сжатие, способен выдерживать значительную весовую нагрузку. Традиционное использование материала – сооружение стен и фундаментов (вертикальных опор), как лучший способ держать весовую нагрузку.

Вместе с тем, если рассматривать свойство бетона работать на растяжение, здесь отмечается существенный недостаток материала. На растяжение бетон демонстрирует параметры примерно в 10 раз более слабые, чем при сжатии. Материал легко трескается или ломается, работая на сгиб или растяжение, если только не укреплён стальной конструкцией. Поэтому горизонтальные балки редко содержат большой объём бетона.

Обманчивый внешний образ

Внешне бетон выглядит тяжёлой монолитной конструкцией, на самом же деле материал не такой тяжёлый, как можно предположить. Структура материала, примерно, на одну пятую плотнее свинца, на треть плотнее стали, на 10% меньше плотности алюминия и немногим плотнее стекла.

Сборные «модули» существенно облегчают процесс сооружения объектов, тем более сложных и громоздких. Использование сборных модулей часто отмечается на строительстве промышленно-инфраструктурных объектов

Несмотря на то, что бетон часто смешивается на месте и формуется в любые необходимые формы, материал также может поставляться готовыми сборными «модулями». Нередко модулями готовятся:

  • блоки,
  • балки,
  • стены,
  • тротуары,
  • облицовка и другие.

Гигантские современные конструкции сегментных мостов, к примеру, быстро собираются из одинаковых бетонных секций, сделанных на заводе и отправленных к месту сборки.

Читать еще:  Прием цемента с вагонами

Так обеспечивается экономичное строительство, исполняемое быстрыми темпами, с минимальной трудоёмкостью, чем в случае возведения моста непосредственно на месте. Другим вариантом является создание бетонных конструкций, объединяющих некоторые сборные секции с другими секциями.

Что такое железобетон?

Как отмечалось ранее, бетон рассматривается композитным материалом — цементной матрицей с заполнителями для армирования. Такая матрица хорошо работает на сжатие, но не на растяжение. Между тем проблема с растяжением решается, если применять стальную арматуру.

Жидкий бетон укладывают вокруг прочных стальных арматурных стержней (обычно связанных вместе формой клетки). Когда смесь застывает и затвердевает вокруг стержней, получается новый композитный материал – железобетон.

Термин «железобетон» говорит сам за себя. Укреплённая стальной арматурой бетонная структура, представляет собой уже модифицированный, более прочный строительный материал

Железобетонная конструкция характерна высокой сопротивляемостью сдавливанию (обеспечивает прочность на сжатие), в то время как сталь оказывает сопротивление на изгиб и растяжение (обеспечивает прочность на растяжение).

По сути, железобетон использует один композитный материал внутри другого материала. Бетон образует матрицу, а стальные стержни или проволоки обеспечивают армирование.

Стальные стержни (арматурные стержни) обычно изготавливаются скрученными прядями с выступами (гребнями, хребтами) на них. Благодаря выступам, арматура прочно закрепляется внутри бетона без риска скольжения. Теоретически допустимо использовать разные виды материалов под армирование.

Как правило, используется сталь, потому что имеет коэффициент расширения и сжатия примерно сопоставимые с теми же показателями бетона. Этот момент важен, так как сопоставимый по коэффициентам материал не способствует растрескиванию структуры в точках связи, на сто способен другой материал с иными коэффициентами. Однако иногда используются другие материалы, в том числе различные виды пластмасс.

Предварительно напряженный бетон

Несмотря на то, что железобетон является улучшенным строительным материалом по сравнению с обычным бетоном, свойства хрупкости и подверженность растрескиванию остаются актуальными недостатками. Силы растяжения способны повредить железобетон, несмотря на стальную арматуру, если к арматуре возможен доступ воды.

Устройство, при помощи которого выполняется процедура предварительного напряжения материала. Результат такого процесса очевидный – получают ещё один вариант модификации с улучшенными свойствами

Исключить такой недостаток позволяет эффект «постоянного сжатия» железобетона путём предварительного напряжения (предварительного натяжения). Таким образом, вместо того, чтобы укладывать обычные стальные стержни и заливать жидким бетоном, предварительно эти стержни натягивают.

По мере застывания смеси, тугие стержни тянут внутрь, сжимая бетон и увеличивая прочность материала. В качестве альтернативы, арматура в железобетоне может подвергаться нагрузке после того, как смесь начинает затвердевать. Этот метод известен как постнапряжение (натяжение арматуры на бетон).

В любом случае, удерживание материала в сжатом состоянии – это своего рода «хитрая уловка», помогающая остановить растрескивание (предотвращает распространение трещин, если таковые образуются).

Другое преимущество метода состоит в меньшем использовании предварительно напряженного (пост-напряженного) бетона или более мелких, более тонких деталей, чтобы выдерживать те же нагрузки по сравнению с обычным железобетоном.

Что такое бетонная «болезнь»?

Для современного материала характерным недостатком является «болезнь», основанная на трёх взаимосвязанных проблемах.

  1. Щёлочи цемента реагируют с кремнеземом в заполнителях, что приводит к очень медленному росту новых кристаллов внутри бетона. К тому же новые кристаллы занимают больше места, чем исходные «кристаллы». В результате бетон трескается на части изнутри или отслаивается (откалывается) от поверхности, пропуская воду снаружи.
  2. Вода, попадающая внутрь, в конечном итоге проникает к арматурным стержням, вызывая ржавчину и разрушение, что приводит к фатальным слабостям всей конструкции. Грязные коричневые пятна, характерные для «больного» бетона, часто вызваны ржавой водой, проникающей через трещины.
  3. Вода, просочившаяся внутрь бетонной структуры через трещины, замерзает в холодное время года, образовавшийся лёд расширяется и способствует образованию трещин. Сквозь новые трещины внутрь проникает больше воды, чем увеличивается эффект дегенерации и разложения.

Воздействие цемента на окружающую среду

Растущая обеспокоенность по поводу окружающей среды, в частности, изменения климата, высветила еще одну серьезную проблему. Как выясняется, после сфер транспорта и энергетики, сфера производства цемента занимает третье место по выбросам углекислого газа в атмосферу.

Вредные выбросы на производствах цемента отмечаются значительными. Отрасль занимает третье место среди «лидеров» по выбросам углекислого газа

Технологический процесс производства цемента сопровождается выделением больших объёмов углекислого газа. Если учесть, насколько огромное количество цемента используется во всём мире, можно представить объёмы выделения карбона.

Углекислый газ выделяется двумя совершенно разными путями, в количествах, примерно, равноценных:

  1. От ископаемого топлива, используемого в производстве цемента.
  2. От реакции превращения карбоната кальция в оксид кальция.

Поскольку при производстве цемента диоксид углерода выделяется двумя способами, логичными видятся два способа изготовления более экологически чистого бетона.

Сжиганием угля выделяется больше парниковых газов, чем сжиганием других видов топлива, а цементные печи традиционно работают на угле. Перевод с угля на природный газ — одно из решений, так как газ выделяет меньше углекислого газа при заданном количестве энергии.

Повышение эффективности цементных печей снижает общую потребность в энергии, что также приводит к снижению выбросов углекислого газа. Также допустимо уменьшить количество цемента в бетонной смеси, используя переработанные материалы, например, летучую золу мусоросжигательных заводов.

Одной из интересных перспектив видится производство бетона, когда совсем не используется карбонат кальция. Вместо этого карбонат производится путем барботирования углекислого газа электростанций через морскую воду. Этот способ имеет общую экологическую выгоду, так как принимает вредные выбросы CO2 от электростанций, превращая карбон в строительный материал.

Еще один экологический недостаток связан с использованием заполнителей. Этот материал необходимо добывать на территории экологически чувствительных районов, таких как речные долины. Использование переработанных заполнителей (включая переработанный материал старых зданий под снос) видится возможным решением.

Читать еще:  Как ложить кафель цементом
КРАТКИЙ БРИФИНГ

Zetsila — публикации материалов, интересных и полезных для социума. Новости технологий, исследований, экспериментов мирового масштаба. Социальная мультитематическая информация — СМИ .

Чем отличается бетон от цемента и железобетона, портландцемента

Вначале будут рассмотрены определения – фундаментальные понятия бетона и цемента, чтобы чётко понимать, что такое цемент, а что такое бетон. У людей, постоянно сталкивающимися с этими материалами, это, конечно же, вызовет улыбку, но непонимание основ на выходе может принести серьезный убыток. Поэтому есть предложение расставить все точки.

Что такое цемент и бетон

Цемент – это тонкий порошок, полученный при обжиге и спекании цементного сырья, его дробления, измельчения и приготовления однородной смеси заданного состава. Основой всех видов цемента без исключения является клинкер. После необходимой обработки эта смесь измельчается до материала, напоминающего муку, перемешивается и приобретает необходимые свойства.

Бетон – это строительный материал, произведённый при затвердевании смеси из вяжущего вещества, заполнителей и воды. Иногда содержит необходимые добавки, в зависимости от условий эксплуатации. Так вот, вяжущее вещество, в большинстве случаев, и есть цемент. А бетон содержит лишь часть цемента и часть заполнителей, например, гравий и связанную арматуру, выполняющую роль скелета или каркаса. Бетон иногда называется искусственным камнем.

Отличительные характеристики: бетона, железобетона, цемента, портландцемента

Бетон используют для изготовления железобетонных и бетонных фундаментов, объектов и изделий для деталей несущих конструкций. В бетоне присутствуют крупные заполнители: гравий или щебень.

Цементный раствор. Что же касается цемента, то он набирает прочность при любых погодных условиях в момент затвердевания, происходит это независимо от внешней среды. Его отличает быстрая схватываемость: цемент начинает затвердевать с четвёртой минуты, а заканчивает на десятой.

Также отметим, что в составе бетонного материала имеется четыре компонента – цемент, вода, песок и наполнитель, а в цементном растворе их всего три – цемент вода и песок. То есть в цементном растворе только один наполнитель – песок, наполнителя с частицами крупнее песка быть не может.

Портландцемент получают совместным тонким измельчением портландцементным клинкером и гипсом, также допустимо введение активных минеральных добавок согласно ГОСТ 6269-54 (не более 10% от веса цемента). К портландцементу обращаются, когда необходим прочный и устойчивый к негативным воздействиям среды раствор. Изобрёл эту смесь американский каменщик в 1824 году, а названа она так благодаря внешнему сходству с известняком Портленда, который разрабатывался в одном из английских графств.

Для получения портландцемента использовали карбонатные горные породы (кремнезём, глинозём, известняк, мел), а также мергелий (смесь карбонатных пород и глины, переходная порода от известняковых к глинистым). Сырьё тщательно смешивается и измельчается в определённых пропорциях. Затем происходит обжиг в печах при температуре, примерно, 1350 °С. Так получается клинкер, который вновь измельчается до мукообразного состояния и смешивается с гипсом. Эта смесь проходит контроль качества и в соответствии с существующими стандартами получает сертификат соответствия. При соблюдении всех условий хранения: влажность, целостность упаковки и пр., максимальная длительность хранения составляет 12 месяцев. Всё, что дольше, уже обладает сниженными физическими и химическими характеристиками.

Изобретение железобетона приходится на 1867 год и приписывается французскому садоводу Жозефу Монье.

Железобетон – это композиционный материал, который получают, соединяя стальной каркас и бетон. Бетон – это искусственный камень стойкий к сжатию, но не стойкий к растяжению, относительно хрупкий. У металла же прекрасная стойкость к растяжению, но нет стойкости к сжатию. Что же касается стального каркаса, залитого бетоном, то он устойчив и к растяжению, и к сжатию.

Области применения

Область применения проще всего рассмотреть в зависимости от марок используемого цемента, которые в свою очередь дают марку получаемому бетону или цементному раствору.

Марка М-100 используется для установки бордюрного камня, так как нагрузка, создаваемая пешеходами, мала; мощения подстилающего слоя у дорог с низкой нагрузкой; для оснований фундаментов благодаря низкой стоимости.

Цемент марки М-200 является шуткатурно-кладочной смесью и используется в соответствии с определением.

Цемент М-300 можно отнести к неорганическим вяжущим веществам, которые обладают гидравлическими свойствами. Применяют для монолитного строительства жилых комплексных объектов и зданий общественного значения.

Цемент М-400 применяют для гидротехнического и транспортного строительства, при стройке наземных и подземных конструкций (объектов), создании подводных зданий и сооружений в минерализованных водах.

Марка цемента М-500 применяется в производстве бетонных и железобетонных объектов, которые должны обладать хорошими показателями морозоустойчивости, долговечности и влагостойкости.

Цемент марки М-600 быстро твердеет и высокопрочный, он используется в аварийных и восстановительных работах, а также для реконструкционных работ.

Цемент М-700 для сооружения особо ответственных зданий, также для фундамента и опор мостов.

Цемент марок М-800, М-900, М-1000 является сверхпрочным цементом. Применяется для изготовления железобетонных гидротехнических объектов и в военном строительстве для изготовления ДОТов и ДзОТОв.

Цементный бетон

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

  • Цементный
  • Цементовоз

Смотреть что такое «Цементный бетон» в других словарях:

цементный бетон — cementbetonis statusas T sritis chemija apibrėžtis Betonas, kurio rišiklis yra cemento ir vandens reakcijos produktas. atitikmenys: angl. cement concrete rus. цементный бетон … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

ЦЕМЕНТНЫЙ БЕТОН — то же, что тяжёлый бетон … Большой энциклопедический политехнический словарь

Бетон — – строительный материал, искусственный камень, получаемый в результате затвердевания смеси вяжущего вещества (цемента или др.), заполнителей и воды. В ряде случаев может содержать специальные добавки. По назначению различают бетоны обычные… … Нефтегазовая микроэнциклопедия

Читать еще:  Цементное молочко расход материалов

БЕТОН — БЕТОН, искусственный строительный материал, состоящий из вяжущего вещества и частиц каменных пород, кирпича и т. д. В качестве вяжущего вещества обычно применяется цемент портландский и другие (см. Цемент), имеющий вид порошка и при затворении… … Большая медицинская энциклопедия

БЕТОН — искусственный огнестойкий строительный материал, изготовляемый из водяного раствора вяжущего вещества, смешанного с инертными материалами (песком, гравием, щебнем, шлаком, пемзой, асбестом и др.). Смесь укладывается в прочную деревянную опалубку… … Технический железнодорожный словарь

Бетон — (франц. béton) искусственный каменный материал, получаемый из рационально подобранной смеси вяжущего вещества (с водой, реже без неё), заполнителей и специальных добавок (в некоторых случаях) после её формования и твердения; один из… … Большая советская энциклопедия

БЕТОН — (франц. ЬёЧоп, от лат. bitumen горная смола) искусств. кам. материал, получаемый из смеси вяжущего материала (с водой, реже без неё), заполнителей и спец. добавок (в нек рых случаях) после её формования и твердения; один из осн. строит.… … Большой энциклопедический политехнический словарь

БЕТОН — твердеющая без обжига смесь растворов вяжущего вещества (известь, цемент, песок) с балластом или наполнителем (щебень, гравий, шлак и др.), служащим для удешевления и уменьшения веса или уменьшения теплопроводности Б. В с. х. строительстве Б. на… … Сельскохозяйственный словарь-справочник

ТЯЖЁЛЫЙ БЕТОН — обычный (цементный) бетон, наиболее распространённый вид бетона со ср, (по объёму) плотн. 1800 2500 кг/м3, получаемый на заполнителях из плотных горных пород. Достаточно плотная структура Т. б. обусловлена рациональным подбором его состава и… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Гель цементный — продукты гидратации силикатной фазы портландцементного клинкера аморфизированного и слабокристаллизованного строения в виде хлопьеобразной агрегированной массы из округлых частиц, чешуек волокнистой и иглообразной формы размером 1 0,01 мкм и… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Состав бетона.

В состав бетона входят четыре основных компонента:

  • песок;
  • щебень;
  • цемент и вода.

1. Песок. Песок является мелким заполнителем. Используется в процессе производства бетона из-за хорошего уровня влагопоглощения. В бетонную смесь песок необходимо добавлять в зависимости от количества запланированной массы бетона. Так, среднее количество песка в составе бетона должно быть примерно в два раза больше, чем количество в составе цемента. Перед добавлением необходимо ознакомиться с характеристиками песка, а также проверить уровень его плотности.

2. Щебень. Этот компонент представляет собой крупный заполнитель. Прежде всего, необходимо учитывать влагу и влагопоглощение продукта. Количество щебня в составе бетона должно быть приблизительно в два раза больше, чем песка. Вообще, наличие крупного и мелкого заполнителя в составе бетона заметно удешевляют продукт, так как цена песка и щебня заметно ниже, чем цена цемента. Если в составе бетона не будет щебня, то называться такой продукт будет пескобетоном или же цементным раствором, но для этого придётся приобретать песок более крупной формы, так как обычный песок для этих целей не подойдёт.

3. Цемент и вода. Эти два компонента вовсе неслучайно стоят вместе. Они является самыми главными компонентами в процессе изготовления бетонной смеси. Вообще, на цемент и воду возложена основная функция – соединение компонентов в единую структуру. Процесс взаимодействия воды и цемента называют водоцементным отношением (гидратацией цемента), а соблюдение правильной пропорции ресурсов — самая важная задача в приготовлении бетонной смеси. Количество воды в составе бетона должно быть примерно в два раза ниже количества цемента. Так, например, если в бетонной смеси находится 330 килограммов цемента, то количество воды должно быть приблизительно 180 литров. Из расчёта того, что литр равен 998,5 грамм, то есть почти 1 кг. Так, исходя из этого примера нам становится понятно, почему как высчитывать нужное количество литров воды на кг. цемента. Онлайн расчет состава цементного раствора.

Свойства и компоненты бетонной смеси.

Когда происходит гидратация, то образуется цементный камень. Только вот этот камень сам по себе со временем начинает деформироваться. Ещё следует отметить, что камень является очень недолговечным. Для предотвращения деформационного процесса, увеличения прочности и уменьшения ползучести, добавляются заполнители, то есть щебень и песок. Вообще, роль этих заполнителей заключается в создании структурного каркаса, в результате чего готовая бетонная смесь даёт наименьшую усадку. Только, как говорилось выше, нужно тщательно проверить песок и щебень на предмет характеристик и свойств.

Для того, чтобы стало было понятнее, приведём конкретный пример количества компонентов, входящих в состав бетона:

  • Цемент — 200 кг;
  • Щебень — 1100 кг;
  • Песок — 400 кг;
  • Вода — 100 литров.

Однако, данный пример больше подходит для промышленной отрасли, поэтому приведём ещё один, в котором количество затрачиваемых компонентов будет куда меньше, а приготовить бетон вы сможете в домашних условиях.

Для начала нужно взять литровую банку, а затем по горло засыпать её щебёнкой. Сделав это, мы увидим пространство между щебнем (межзерновая пустотность), в неё-то мы и засыпаем два стакана песка, один стакан цемента и один стакан воды. Всё это помешиваем и оставляем. Если получившуюся субстанцию не трогать, то она очень быстро начнёт твердеть и в результате мы получим бетон.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector