НАВИГАЦИЯ
Главная > Строительные материалы > Бетон
Array

Бетон

При возведении массивных сооружений и таких конструкций, как своды, купола, триумфальные арки, ещё древние римляне использовали бетон, и в качестве вяжущих материалов применяли глину, гипс, известь, асфальт. С падением Римской империи применение бетона прекратилось и возобновилось лишь в ХIX веке в западноевропейских странах.

Развитие и совершенствование технологии бетона связано с производством цемента,который появился в России в начале 18 века. По архивным свидетельствам на строительстве Ладожского канала в 1728-1729 годах. был использован цемент, изготовленный на цементном заводе, существовавшем в Конорском уезде Петербургской губернии В 1824 году Дж. Аспдин получил в Англии патент на способ изготовления гидравлического цемента. Первый цементный завод во Франции был открыт в 1840 году, в Германии-в 1855 году, в США-в 1871 году. Распространению бетона способствовало изобретение в XIX веке железобетона.

Широкое применение бетона в СССР было подготовлено трудами русских учёных Н.А. Белелюбского, А.Р. Шуляченко и И.Г. Малюги, разработавших совместно в 1881 году первые нормы на портландцемент. В 1890 году И. Самович опубликовал результаты испытаний прочности растворов с различным содержанием цемента и предложил составы бетонной смеси для получения бетона наибольшей плотности. Профессор И. Г. Малюга в 1895 году установил качественную зависимость между прочностью бетона и процентным содержанием воды в массе цемента и заполнителей. В работе американского учёного Д. Абрамса, опубликованной в США в 1918 году, были даны подробные графические зависимости прочности бетона от водо-цементного отношения и подвижности бетонной смеси, от состава бетона, крупности заполнителей и водо-цементного отношения.

Научные основы проектирования состава бетона с учётом его прочности и подвижности бетонной смеси были развиты советским учёным Н.М. Беляевым. Представления о зависимости прочности бетона от водо-цементного отношения радикально не изменялись в течение длительного времени. Швейцарский учёный Боломе упростил практическое применение этой сложной (гиперболической) зависимости путём перехода к линейной зависимости прочности бетона от обратной величиныцементно-водного отношения. В течение ряда лет эта зависимость применялась на практике. В 1965 году советским учёным профессором Б.Г. Скрамтаевым совместно с другими исследователями было установлено, что линейная зависимость справедлива лишь в определённом диапазоне изменения цементно-водного отношения.

Бетон - один из древнейших строительных материалов. Из него построены галерей египетского лабиринта (3600 лет до н. э.), часть Великой Китайской стены (III век до н.э.), ряд сооружений на территории Индии, Древнего Рима и в других местах. Однако использование бетона и железобетона для массового строительства началось только во второй половине XIX в., после получения и организации промышленного выпуска портландцемента, ставшего основным вяжущем веществом для бетонных и железобетонных конструкций. Вначале бетон использовался для возведения монолитных конструкций и сооружений. Применялись жесткие и малоподвижные бетонные смеси, уплотнявшиеся трамбованием.

С появлением железобетона, армированного каркасами, связанными из стальных стержней, начинают применять более подвижные и даже литые бетонные смеси, чтобы обеспечить их надлежащее распределение и уплотнение в бетонируемой конструкции. Однако применение подобных смесей затрудняло получение бетона высокой прочности, требовало повышенного расхода цемента. Поэтому большим достижением явилось появление в 30-х годах способа уплотнения бетонной смеси вибрированием, что позволило обеспечить хорошее уплотнение малоподвижных и жестких бетонных смесей, снизить расход цемента в бетоне, повысить его прочность и долговечность. В эти же годы был предложен способ предварительного напряжения арматуры в бетоне, способствовавший снижению расхода арматуры в железобетонных конструкциях, повышению их долговечности и трещиностойкости.

Профессор А.Р. Шуляченко в 80-х годах XIX века разработал теорию получения и твердения гидравлических вяжущих веществ и цементов и доказал, что на их основе могут быть получены долговечные бетонные конструкции. Под его руководством было организовано производство высококачественных цементов. Профессор Н.А. Белелюбский в 1891 году провел широкие испытания, результаты которых способствовали внедрению железобетонных конструкций в строительство. Профессор И.Г. Малюга в 1895 году в своей работе "Составы и способы изготовления цементного раствора (бетона) для получения наибольшей крепости" обосновал основные законы прочности бетона. В 1912 году был издан капитальный труд Н.А. Житкевича "Бетон и бетонные работы". В начале века появляются много работ по технологии бетона и за рубежом. Из них наиболее важными были работы Р. Фере (Франция), О. Графа (Германия), И. Боломе (Швейцария), Д. Абрамса (США).

Широкое развитие получила технология бетона в СССР со времени первых крупных гидротехнических строительств - Волховстроя (1924 год) и Днепростроя (1930 год). Профессора Н.М. Беляев и И.П. Александрии возглавили ленинградскую научную школу по бетону. В 30-е годы ученные московской школы бетона Б.Г. Скрамтаев, Н.А. Попов, С.А. Миронов, С.В. Шестоперов, П.М. Миклашевский и другие разработали методы зимнего бетонирования и тем самым обеспечили круглогодичное возведения бетонных и железобетонных конструкций, создали ряд новых видов бетона, разработали способы повышения долговечности бетона, основы технологии сборного железобетона. В послевоенные годы создавались новые виды вяжущих веществ и бетонов, начинали широко применяться химические добавки, улучшающие свойства бетона, совершенствовались способы проектирования состава бетона и его технология.

В настоящее время в строительстве используют различные виды бетона. Разобраться в их многообразии помогает классификация бетонов.

Бетоны классифицируют:

по средней плотности                                                                                                                        
по виду вяжущего вещества
по назначению

Многие свойства бетона зависят от его плотности, на величину которой влияют плотность цементного камня, вид заполнителя и структура бетонов.

По плотности бетоны делят на:

особо тяжелые с плотностью (более 2500 кг/куб. м).;
тяжёлые (1800-2500кг/куб. м);
лёгкие (500-1800 кг/куб. м);
особо лёгкие (менее 500 кг/куб. м)

Особо тяжелые бетоны приготовляют на тяжелых заполнителях-стальных опилках или стружках (сталебетон), железной руде (лимонитовый и магнетитовый бетоны) или барите (баритовый бетон). Тяжёлые бетоны с плотностью 2100-2500 кг/ куб. м. получают на плотных заполнителях из горных пород (гранит, известняк, диабаз). Облегченный бетон с плотностью 1800...2000 кг/ куб.м. получают на щебне из горных пород с плотностью 1600-1900 кг/куб. м. Легкие бетоны изготовляют на пористых заполнителях (керамзит, аглопорит, вспученный шлак, пемза,туф).

К особо легким бетонам относятся ячеистые бетоны (газобетон, пенобетон), которые получают вспучиванием вяжущего, тонкомолотой добавки и воды с помощью специальных способов, и крупнопористый бетон на легких заполнителях.

Главной составляющей бетона, во многом определяющей его свойства, является вяжущее вещество, по виду которого различают бетоны:

цементные
силикатные
гипсовые
шлакощелочные
полимерцементные
специальные

Цементные бетоны приготовляют на различных цементах и наиболее широко применяют в строительстве. Среди них основное место занимают бетоны на цементе (портландцемент) и его разновидностях (около 65% от общего объема производства), успешно используют бетоны на шлакопортландцементе (20-25%) и пуццолановом цементе.

К разновидностям цементных бетонов относятся:

декоративные бетоны, (на белом и цветных цементах),
бетоны для самонапряженных конструкций (на напрягающем цементе),
бетоны для специальных целей (на глиноземистом и безусадочном цементах).
Силикатные бетоны готовят на основе извести. Для производства изделий в этом случае применяют автоклавный способ твердения.

Гипсовые бетоны готовят на основе гипса. Гипсовые бетоны применяют для внутренних перегородок, подвесных потолков и элементов отделки зданий. Разновидностью этих бетонов являются гипсоцементные-пуццолановые бетоны, обладающие повышенной водостойкостью. Применение -объемные блоки санузлов, конструкции малоэтажных домов.

Шлакощелочные бетоны делают на молотых шлаках, затворенных щелочными растворами. Эти бетоны еще только начинают применяться в строительстве.

Полимербетоны изготовляют на различных видах полимерного связующего, основу которого составляют смолы (полиэфирные, эпоксидные, карбамидные) или мономеры (фурфуролацетоновый), отверждаемые в бетоне с помощью специальных добавок. Эти бетоны более пригодны для службы в агрессивных средах и особых условиях воздействия (истирание, кавитация).

Полимерцементные бетоны получают на смешанном связующем, состоящем из цемента и полимерного вещества (водорастворимые смолы и латексы).

Специальные бетоны готовят с применением особых вяжущих веществ. Для кислотоупорных и жаростойких бетонов применяют жидкое стекло с кремнефтористым натрием, фосфатное связующее. В качестве специальных вяжущих используют шлаковые, нефелиновые и стеклощелочные, полученные из отходов промышленности.

Бетоны применяют для различных видов конструкций, как изготовляемых на заводах сборного железобетона, так возводимых непосредственно на месте эксплуатации (в гидротехническом, дорожном строительстве).

В зависимости от области применения различают:

обычный бетон для железобетонных конструкций (фундаментов, колон, балок перекрытий и мостовых конструкций);
гидротехнический бетон для плотин, шлюзов, облицовки каналов, водопроводно-канализационных сооружений;
бетон для ограждающих конструкций (легкий);
бетон для полов, тротуаров, дорожных и аэродромных покрытий;
бетоны специального назначения (жароупорный, кислотостойкий, для радиационной защиты).
Общие требования ко всем бетонам и бетонным смесям следующие: до затвердевания бетонные смеси должны легко перемешиваться, транспортироваться, укладываться (обладать подвижностью и удобоукладываемостью), не расслаиваться; бетоны должны иметь определенную скорость твердения в соответствии с заданными сроками распалубки и ввода конструкции в эксплуатацию; расход цемента и стоимость бетона должны быть минимальными.


Версия для печати
Все права защищены © 2007 Строительство