Сила и слабость бетона

Столетиями бетон использовали как долговечный строительный материал. В начале XX века, с появлением стального армирования, бетон становится наиболее широко применяемым строительным материалом в мире. Долговечный и малоподверженный коррозии бетон противостоит воздействию солнечных лучей, влаги, микроорганизмов и проникновению химических элементов. Бетон способен выдержать давление до 1000 кгс/кв. см, но при этом имеет относительно низкую прочность на разрыв и изгиб. В зависимости от доступности сырья и альтернативных строительных материалов бетон может быть относительно недорогим в производстве и технологичным при изготовлении сложных строительных конструкций.
Бетон состоит из портландцемента, мелкого и крупного наполнителя, воды, различных добавок и воздуха. Портландцемент получил свое название в Англии в начале XIX века ввиду сходства со строительным камнем, который использовали на острове Портланд близ Британского побережья.
Портландцемент изготовливают путем измельчения и смешивания известняка и глиносодержащих пород (глинозема, глинистого сланца, доменного шлака). Смесь равномерно обжигают до спекания в ротационной печи. Получаемый при этом продукт именуют клинкером. Его охлаждают и перемалывают в порошок, который и образует портландцемент. В процессе перемалывания в клинкер добавляют различные ингредиенты для получения разных типов цемента.
Цемент, смешанный с водой, образует вяжущее. Добавляя мелкий наполнитель в вяжущее, получают раствор, а добавляя крупный наполнитель в раствор, — бетонную смесь. В качестве мелкого наполнителя используют песок, крупного — щебень или гравий фракций от 5 до 40 мм.
При изготовлении бетона применяют специальные минеральные добавки — пуццоланы, которые представляют собой разновидности вулканических туфов. Цементирующими веществами в них являются пепел, кремнезем, глина и продукты разложения пепла.
Для придания бетону определенных рабочих характеристик в него добавляют следующие компоненты:
• химически активные:
• влагоуменьшающие;
• замедляющие твердение;
• ускоряющие твердение;
• воздухововлекающие добавки:
• латексные модификаторы;
• акриловые модификаторы.
Добавки используют для снижения стоимости бетона и изменения таких его характеристик, как удобоукладываемость, сроки схватывания, плотность, пористость, долговечность и прочность.
Объемное содержание воздуха в бетонной смеси обычно составляет от 3 до 8%. Воздушные полости образуются при использовании воздухововлекающих химических добавок для повышения морозостойкости бетона, а также при замесе бетона и во время его укладки.
Все упомянутые компоненты, смешанные вместе, затвердевают и образуют практически монолитную бетонную массу. Свойства и качество бетона в значительной мере зависят от типа и качества компонентов и отношения количества воды к содержанию цемента. Это водоцементное отношение (ВЦО) устанавливает прямую связь между количеством воды на весовую часть цемента и прочностными характеристиками бетона. Чем ниже ВЦО, тем выше прочность бетона.