Состав и разновидности тяжелого бетона
Тяжелые бетоны – это группа бетонов, объемная масса которых составляет от 1800 до 2500 килограмм на кубометр.
Вне зависимости от марки и вида тяжелого бетона в его состав обязательно входят следующие компоненты:
- Вода, которая необходима для получения качественного раствора. Используется вода средней жесткости без загрязнений и дополнительных примесей.
- Пластифицирующие добавки. Данные добавки представляют собой различные виды пластификаторов, которые классифицируются в зависимости от направленности действия: разжижение, прочность, вязкость, морозостойкость, вязкость и гидрофобность. Содержание пластификатора в тяжелом бетоне в среднем составляет от 0,15 до 0,3 % от массы вяжущего компонента.
- Крупный заполнитель, который необходим для придания дополнительной прочности. Самым распространенным крупным заполнителем является щебень гранитных пород.
- Вяжущий компонент, в качестве которого используются полимеры или различные виды цементов.
- Мелкий заполнитель, назначение которого заключается в том, чтобы придать смеси максимальную однородность. В большинстве случаев в качестве такого заполнителя используется песок средней фракции, не содержащий глинистые включения.
Самыми распространенными видами тяжелого бетона являются:
- Декоративный бетон, применяемый при строительстве декоративных и облицовочных элементов, а также несущих конструкций. Данный бетон обладает морозостойкостью и прочностью не менее М 150, в основе состава которого белый или цветной бетон.
- Железобетон. Данный вид бетона обладает большим весом и увеличенной сопротивляемостью по отношению к разрушающим нагрузкам на изгиб благодаря арматурному каркасу. Он используется для создания основы для специализированных бетонов.
- Полимербетон, который отличается частичным или полным замещением минерального вяжущего эпоксидными или полимерными смолами, наличие которых способствует увеличению эксплуатационных характеристик и долговечности.
- Гидротехнический бетон. Данный вид бетона изготавливается на основе сульфатостойкого и пуццоланового портландцемента. Гидротехнический бетон обладает высокой стойкостью по отношению к замораживанию и влаге, малыми теплопроводностью и коэффициентом теплового расширения по сравнению с другими типами бетонов.
Свойства тяжелых бетонов
К основным свойствам тяжелых бетонов относятся прочность, теплофизические свойства, водопоглощение, водопроницаемость, деформативность, ползучесть, модуль упругости и т. п. Под нагрузкой бетон ведет себя не как идеальное упругое тело, а как упруговязкопластичное тело. В случае небольших напряжений бетон деформируется, как упругий материал. В данном случае начальный модуль упругости зависит от прочности и пористости.
Ползучесть является склонностью бетона к росту пластических деформаций при длительном действии статической нагрузки. Данное свойство бетонов связано с пластическими свойствами цементного геля и микротрещинообразованием. У ползучести затухающий во времени характер, также она зависит от многих факторов. Ползучесть активно развивается, если бетон в раннем возрасте. Она может оцениваться с двух сторон. В первом случае она может рассматриваться, как положительный процесс, который способствует снижению напряжения, возникающего из-за термических и усадочных процессов. Как отрицательное явление, ползучесть снижает эффект от предварительного напряжения арматуры.
Усадка представляет собой процесс сокращения размеров элементов бетона при затвердевании и дальнейшем нахождении в условиях сухого воздуха. Главная причина усадки - сжатие гелевой составляющей цементного камня при высыхании. В среднем усадка тяжелого бетона составляет 0,3 - 0,4 миллиметра на метр. У бетонов существенная пористость, причина возникновения которой - избыточное количество воды затворения.
Водопоглощение характеризует способность бетона впитывать влагу в капельножидком состоянии, которое зависит от характера пор. Максимальное водопоглощение тяжелых бетонов с плотными заполнителями составляет 4 - 8 %. Большое водопоглощение отрицательно сказывается на морозостойкости бетона. Такое свойство бетона, как водопроницаемость, определяется проницаемостью цементного камня и контактной зоны. Большая водопроницаемость может стать причиной быстрого разрушения цементного камня из-за коррозии. Морозостойкость главное свойство, определяющее долговечность бетонных конструкций. Это свойство оценивается при помощи попеременного замораживания при - 18 градусов по Цельсию и оттаивания в вода при +18 градусах по Цельсию. Самыми важными теплофизическими свойствами тяжелых бетонов являются теплоемкость, теплопроводность и температурные деформации. Теплопроводность тяжелых бетонов в среднем в два раза выше, чем у кирпича, теплоемкость составляет около 0,75 - 0,92 джоулей на кельвин.
