Физико-химические свойства бетона. Химический состав бетон
Свойства бетона
Категория: Выбор стройматериалов
Свойства бетона
Основные свойства бетона — прочность, пористость, морозостойкость, водонепроницаемость, огнестойкость.
Прочность. Как и у всех каменных материалов, прочность бетона при сжатии значительно (в 10…20 раз) выше, чем при растяжении .и изгибе. Поэтому в строительных конструкциях бетон, как правило, подвергается сжимаюим напряжениям. Говоря о прочности бетона, подразумевают его прочность на сжатие.
Бетон на портландцементе набирает прочность постепенно. При нормальной температуре и постоянном сохранении влажности рост прочности бетона продолжается длительное время, но скорость набора прочности со временем затухает. Прочность бетона характеризуется его маркой (рис. 1).
Марка бетона определяется по пределу прочности при сжатии образцов-кубов размером 150Х 150Х 150 мм, изготовленных из рабочей бетонной смеси и твердевших 28 сут в нормальных условиях (температура (20±2) °С и относительная влажность воздуха 95 %). Методы определения прочности бетона регламентированы ГОСТ 10180—78.
Для тяжелых бетонов были установлены следующие марки: М50, М75, М100, Ml50, М200, М250, М300, М350, М400, М450, М500, М600, М700 и М800.
Прочность бетона зависит от прочности составляющих его материалов и от прочности сцепления их друг с другом. Но прочность заполнителя (песка, щебня, гравия), как правило, выше прочности самого бетона, поэтому мало влияет на последнюю. Таким образом, прочность бетона определяется главным образом прочностью затвердевшего цементного камня и прочностью его сцепления с заполнителем.
Рис. 1. Изменение прочности бетона во времени
Прочность цементного камня зависит от двух факторов: марки цемента и соотношения воды и цемента. Чем выше марка цемента, тем при прочих равных условиях прочнее будет цементный камень. Зависимость прочности цементного камня от соотношения цемента и воды в бетонной смеси объясняется следующим. Цемент при твердении химически связывает 20…25% воды от собственной массы, а чтобы обеспечить необходимую подвижность бетонной смеси, приходится брать 40…80% воды от массы цемента. Естественно, чем больше в бетоне будет свободной, химически не связанной воды, тем больше будет пор в цементном камне и соответственно ниже его прочность.
Прочность сцепления между цементным камнем и заполнителями определяется в основном качеством поверхности заполнителя. Для обеспечения высокой прочности сцепления поверхность зерен заполнителя должна быть чистой и шероховатой, Например, бетон на щебне при прочих равных условиях прочнее бетона на гравии.
Усадка бетона. При твердении на воздухе происходит усадка бетона — сокращение линейных размеров до 0,3… 0,5 мм на 1 м длины. Большие усадочные деформации — одна из причин образования трещин в бетоне. Особенно значительна усадка в начальный период твердения: в первые сутки она достигает 70% от месячного значения. Причина усадки бетона — усадка твердеющего цементного теста, поэтому чем больше в бетоне цемента, тем больше его усадка и вероятность растрескивания.
Пористость. Для получения удобоукладываемой бетонной смеси приходится вводить в состав бетона в 2…4 раза больше воды, чем может ее связать твердеющий цемент. Избыток воды приводит к образованию пор в бетоне. Уменьшают пористость бетона уменьшением количества воды по отношению к цементу, а также снижением общего содержания цементного теста в бетоне.
В среднем пористость плотно уложенного и затвердевшего бетона 5…7%. При такой пористости бетон непроницаем для воды, но проницаем для легких нефтепродуктов (бензин, керосин) и газов.
Морозостойкость бетона зависит от количества и характера (открытые и закрытые) пор, а также от морозостойкости заполнителя.
Для получения достаточной морозостойкости бетон изготовляют из морозостойких заполнителей, снижают до минимума содержание в нем воды, при этом максимально плотно укладывают бетонную смесь с помощью вибраторов или других механизмов. Кроме того, целесообразно применять гидрофобные и пластифицированные цементы или поверхностно-активные гидрофобизирующие добавки.
Согласно СНиП 2.03.01-84, марки по морозостойкости для тяжелых бетонов F50, 75, 100, 150.
Огнестойкость. Под огнестойкостью бетона понимают его способность сохранять прочность при кратковременном воздействии высоких температур, например при пожаре. При кратковременном нагреве благодаря малой теплопроводности бетон прогревается на небольшую глубину, причем содержащаяся в нем вода (в том числе и химически связанная) испаряется, понижая температуру бетона. При длительном действии высоких температур в бетоне могут произойти необратимые химические изменения, сопровождающиеся потерей им прочности.
Для устройства конструкций топок, печей и промышленных труб применяют специальный жароупорный бетон на глиноземистом цементе и жаростойких заполнителях.
Самым важным свойством бетона является его прочность, т.е. способность сопротивляться внешним силам не разрушаясь. Как и природный камень, бетон лучше всего сопротивляется сжатию, поэтому за критерий прочности бетона строители приняли предел прочности бетона при сжатии. Чтобы определить прочность бетона, из него изготовляют эталонный кубик с ребром 200 мм. Затем на гидравлически прессе такой кубик подвергают сжатию, доводя до разрушения. По этому, зная разрушающую нагрузку и площадь поперечного сечения образца, можно определить прочность. Например, если бетонный кубик с ребром 200 мм разрушился при нагрузке 800 кН (80 тонн), то предел прочности при сжатии будет равен 20 МПа (200 кгс/см2).
В зависимости от прочности на сжатие бетон делится на марки. Марку бетона строители определяют по пределу прочности эталонного кубика с ребром 200 мм. Так, в Советском Союзе в строительстве применяют следующие марки бетона: 600,500, 400, 300, 250, 150, 100 и ниже. Выбор марки определяется условиями, в которых будет работать бетон.
Прочность бетона зависит от прочности каменного заполнителя (щебня, гравия) и от качества растворенного в воде цемента: бетон будет тем прочнее, чем прочнее каменные заполнители и чем лучше они будут скреплены цементным клеем. Прочность природных камней не изменяется со временем, а вот прочность бетона со временем даже растет.
Другим важным свойством бетона является средняя плотность -отношение массы материала ко всему его объему (выражается в кг/м3, г/см3 или процентах). Средняя плотность бетона всегда меньше 100%.
Средняя плотность сильно влияет на качество бетона, в том числе и на его прочность: чем выше средняя плотность, бетона, тем он прочнее. Поры в бетоне, как правило, появляются при его изготовлении: в результате испарения излишней воды, не вступившей в химическую реакцию с цементом при его твердении, при плохом перемешивании бетонной смеси и, наконец, при недостатке цемента.
Свойство, обратное средней плотности бетона, — пористость — есть отношение объема пор к общему объему материала, т.е. пористость “дополняет” среднюю плотность бетона до 100%. Как бы плотен ни был бетон, в нем всегда есть поры!
Водостойкость — это свойство бетона противостоять действию воды не разрушаясь. Чтобы определить водостойкость бетона, изготовляют два образца: один в сухом виде раздавливают на прессе и определяют его нормальную прочность. Другой образец предварительно погружают в воду, а после насыщения водой также разрушают на прессе. Из-за ослабления связей между частицами прочность образца уменьшается. Отношение прочности насыщенного водой образца к прочности в сухом виде называется коэффициентом размягчения материала. Для бетона он больше 0,8. Кроме того, на водостойкость бетона оказывают влияние гидратные новообразования, которые имеют очень низкую растворимость. Поэтому бетон является водостойким и может применяться для сооружений, подвергающихся действию воды — плотин, пирсов, молов.
Теплопроводность характеризует способность бетона передавать через4 свою толщину тепловой поток, возникающий из-за разности температур на поверхностях бетона. Теплопроводность бетона почти в 50 раз меньше, чем у стали, но зато выше, чем у строительного кирпича.
Сравнительно невысокая теплопроводность обеспечивает бетону довольно высокую огнестойкость — способность материала выдерживать действие высоких температур. Бетон может выдержать в течение длительного времени температуру выше 1000 °С. При этом он не разрушается и не трескается.
Все знают, что если в поры камней проникает вода, то, замерзая, она расширяется и тем самым разрушает даже самые крепкие горные породы. Бетон же при насыщении водой может выдерживать многократное замораживание и оттаивание. При этом он не разрушается и почти не снижает своей прочности. Это свойство называется морозостойкостью.
Средняя плотность бетона может быть разной. Она зависит от заполнителей, которые используются в бетоне. По этому признаку бетоны делятся на три вида: тяжелый, легкий и особо легкий. Эта классификация зависит от массы заполнителя, применяемого при изготовлении бетона. Так, например, бетон на естественных заполнителях из гранита, известняка, доломита имеет среднюю плотность 2200—2400 кг/м3, а прочность его достигает 60 МПа (или 600 кгс/см2). Такой бетон называют тяжелым. А вот бетон на щебне из легких каменных пород (пемза или туф) имеет меньшую среднюю плотность – обычно 1600-1800 кг/мЗ и называется легким бетоном. Если бетон изготовить на искусственных легких пористых заполнителях из обожженных до спекания глиняных материалов, как, например, керамзит, аглопорит, шлаковая пемза, зольный гравий и т.п., то можно получить целую гамму легких бетонов с различной средней плотностью — до 1800 кг/мЗ. Их прочность колеблется от 7,5 до 40 МПа (75 до 400 кгс/см2).
Применение тяжелого или легкого бетона определяется типом Конструкции и условиями ее эксплуатации.
По назначению бетоны подразделяются на бетон обычный – для изготовления колонн, балок, плит и тому подобных конструкций; бетон гидротехнический — для плотин, шлюзов, облицовки каналов; бетон для подземных сооружений — для изготовления труб колодцев, резервуаров; бетон для дорожных покрытий; бетоны специального назначения на специальных видах цемента — кислотоупорный, жаростойкий и т.п.
Выбор стройматериалов - Свойства бетонаgardenweb.ru
Физико-химические свойства бетона | Строитель 73
Химические добавки: традиционные и современные
Химические добавки применяют для снижения затрат: энергетических и материальных ресурсов при изготовлении бетона и при его применении. Современные предприятия по изготовлению бетона, наряду с недорогими добавками, которые получают из отходов производства, все чаще применяют специально синтезированные химические составы, которые изготавливают на основе дорогого сырья.
Эти добавки-модификаторы регулируют свойства бетонных смесей и обеспечивают их высокое качество, однако, оценивая целесообразность их применения вместо привычных дешевых добавок, необходимо тщательно соразмерять технический эффект с величиной дополнительных затрат.
Общие свойства бетона
Вне зависимости от типа бетона, бетонная смесь должна:
- быть удобоукладываемой;
- при транспортировке сохраняться в однородном состоянии.
Бетонная смесь являет собой вязкую густую жидкость, поэтому ее называют упруго-пластично-вязким телом, которое обладает как свойствами жидкости, также и свойствами твердого тела. Бетонная смесь становится более жидкой при механическом воздействии и снова густеет в спокойном состоянии.
Для определения удобоукладываемости бетона используются 3 показателя:
- подвижность (П) как характеристика структурной прочности бетонного состава;
- жесткость (Ж) как показатель динамической вязкости;
- связность, которая характеризуется отделением жидкости после оттаивания.
Подвижность
Подвижность бетонных составов характеризуется осадкой конуса (ОК), которая формируется из состава испытуемой смеси. Подвижность состава определяется как средний показатель, взятых в одной пробе. Если ОК равно 0, то удобоукладываемость этой смеси недостаточна (смесь жесткая). Связность – это характеристика, которая обусловлена однородностью строения и свойствами бетона. Если однородность массы нарушается во время транспортировки, уплотнения или закладки в формы, значит, нарушена связность бетонной смеси, которую можно восстановить, повысив ее водоудерживающую способность путем правильного выбора зернового состава заполнителей. Именно таким образом можно бороться с расслоением бетона.
Удобоукладываемость
Это качество бетона большей частью зависит от количества воды в его составе ( т.н. воды затворения, которая находится в цементном тесте и в заполнителе). Количество воды в составе определяется некоторыми его свойствами: предельным напряжением сдвига и вязкостью, а следовательно, и ее подвижностью и жесткостью.
Водопотребляемость
Это важный технический параметр бетонной смеси, который увеличивается с увеличением поверхности заполнителя. Для обеспечения высокой прочности бетона, величина соотношения «цемент – вода» должна оставаться неизменной. Увеличение воды в растворе прямо пропорционально расходу цемента. При использовании мелкого песка в растворе перерасход цемента может достичь 25%, поэтому мелкий песок необходимо смешивать с крупным и добавлять в состав пластифицирующие добавки, которые снижают потребление воды.
Деформативные свойства бетона
При нагрузках твердая бетонная поверхность ведет себя не так, как, например, сталь или другие твердые материалы. Опытным путем было подтверждено, что при малых напряжениях и кратковременных нагрузках бетон подвержен упругой деформации по типу пружины. Упругость бетона находится в прямой зависимости от пористости: чем она выше, тем меньше упругость.
Ползучесть
Ползучесть это увеличение деформации бетона под действием постоянной статической нагрузки. Ползучесть зависит от влажности и условий, при которых бетон затвердевал. Если в смеси используется цемент высокой марки и плотный заполнитель (например, горная порода), то у такого состава ползучесть будет ниже. Пористые заполнители также увеличивают ползучесть.
Усадка
В период твердения на открытом воздухе бетон дает усадку, т.е. сжимается. Из-за этого возникают усадочные напряжения и трещины, которых можно избежать, разрезая большие конструкции усадочными швами. Например, при усадке конструкции 0,3 мм/м в постройке длиной тридцать метров усадка бетона составит около 10 мм.
Морозостойкость
Морозостойкость бетонной смеси определяют, замораживая ее при т-ре 15-20 градусов. Этот показатель напрямую зависит от качества материалов, которые применялись в бетонной смеси, и от капиллярной пористости бетона. Чем меньше капиллярная пористость, тем выше устойчивость к промерзанию (в идеале пористость должна быть менее 7%).
Водонепроницаемость
Чем меньше объем капиллярных микропор, тем ниже водонепроницаемость и тем выше морозостойкость. Чтобы уменьшить проницаемость воды, в бетонную смесь вводят алюминат натрия и особые водофобизующие составы. Бензин и керосин имеют меньшее по сравнению с водой натяжение, и потому они беспрепятственно проникают в бетон.
Применение химических добавок – это самый эффективный на сегодняшний день способ регулирования физико-механических свойств бетонной смеси. Около 70% объема бетона укладывается с их применением. При этом решается основная задача: изготовление конструкций с прогнозируемыми свойствами при минимальных затратах всех видов ресурсов. Научные технологии бетона дело нынешнего и будущего дня в строительстве.
stroitel73.ru
Портландцемент. Химический и минералогический состав. Влияние заполнителей на свойство бетонной смеси и затвердевшего бетона
1. Портландцемент. Химический и минералогический состав. Твердение портландцемента. Проектирование склада цемента на ЗСЖБ
Портландцементом называют продукт, полученный тонким помолом портландцементного клинкера, который образуется при обжиге до спекания сырьевой смеси соответствующего состава.
Химический состав: СаО – 63-66%; SiO2 – 21-24%; Al2O3 – 4-8%; Fe2O3 – 2-4% - главные составляющие, а также второстепенные: MgO – 0,5-1%; SO3 – 0,3-1; Na2O+K2O – 0,4-1%; TiO2+Cr2O3 – 0,2-0,5%; P2O5 – 0,1-0,3%.
Кроме того, состав цементного клинкера определяется следующими модулями:
1) гидравлический модуль =1,9-2,4 силикатный модуль =1,7-3,5
2) глиноземистый модуль =1-2,5
Повышенное содержание СаО при условии его связывания с другими оксидами приводит к повышению скорости твердения, высокой конечной прочности и пониженной водостойкости. При повышенном содержании SiO2 цемент медленно твердеет в начальные сроки при достаточном нарастании прочности в длительные сроки. Повышенная водо- и сульфатостойкость. А12О3 снижает водо-, сульфатостойкость и морозостойкость. Fe2O3 понижает температуру обжига, однако медленное схватывание в нач. сроки, повышение сульфатостойкости. MgO – неравномерность изменения объема. SO3 – в виде гипса вводится для регулирования сроков схватывания (при помоле 1,5-3,5%). TiO2 – в небольших количествах (2-4%) улучшает качество цемента. Щелочи – вызывают непостоянство сроков схватывания, появление выцветов.
Минералогический состав:
1) 3CaO*SiO2-Ca3SiO5-C3S – алит (3-кальциевый силикат)
2) 2CaO*SiO2- Ca2SiO4-C2S – белит (2-кальциевый силикат)
3) 3CaO*Al2O3=Ca3Al2O6-C3A – 3-кальциевый алюминат
4) 4CaO*Al2O3*Fe2O3 - C 4AF – 4-кальциевый алюмоферрит промежуточные
(3CaO*Al2O3*CaO*Fe2O3)/ вещества
Твердение цемента идет по двум типам реакций – гидролиза (взаимодействие вещества с водой с образованием нового вещества) и гидротации (присоединение воды к хим. веществу). Алит (45-60%) – самый важный минерал клинкера, он определяет быстроту твердения и прочность. Твердеет быстро и набирает высокую прочность. Белит (20-30%) – медленно твердеет, но достигает высокую прочность при длительном твердении. С3А (4-12%) – быстро гидротирует и твердеет, но имеет низкую прочность, повышенное содержание приводит к сульфатной коррозии, поэтому содержание ограничивается до 5-7%. С4АF (12-18%) – по скорости твердения и прочности этот минерал занимает промежуточное место между алитом и белитом.
Теории твердения: 1887 – Ле-Шателье – кристаллизационная теория. 1893 – Михаэлис – коллоидная теория. 1923 – Байков – коагуляционная.
Склады цемента – притрассовые, прирельсовые, береговые. Вместимость силосов – 240 - 4000т.
3. Влияние заполнителей на свойство бетонной смеси и затвердевшего бетона. Проектирование складов заполнителей на ЗСЖБ.
Заполнители занимают в бетоне до 80% объема и оказывают влияние на свойства бетона его долговечность и стоимость.
Введение в бетон заполнителей позволяет резко сократить расход цемента являющегося более дорогим и дефицитным компонентом. Кроме того заполнители улучшают технические свойства бетона. Жесткий скелет из высокопрочного заполнителя несколько увеличивает прочность и модуль деформации бетона, уменьшает деформации конструкции под нагрузкой, а так же ползучесть бетона – необратимые деформации, возникающие при длительном действии нагрузки. Заполнитель уменьшает усадку бетона способствуя получению более долговечного материала. Заполнитель воспринимает усадочные напряжения и в несколько раз уменьшает усадку бетона по сравнению с усадкой цементного камня. Пористые естественные и искусственные заполнители, обладают малой плотностью, уменьшают плотность легкого бетона, улучшают его теплотехнические свойства. В бетоне принимают крупный и мелкий заполнитель. Наиболее существенное влияние на свойства бетона оказывает зерновой состав, прочность и чистота заполнителя. Зерновой состав: показывает содержание зерен разной крупности. Он определяется просеиванием через стандартные сита с величиной отверстий от 0,14 до 70мм. Различают рядовой и фракционированный заполнитель. Различают непрерывный и прерывистый зерновой состав при использовании заполнителя с прерывистым зерновым составом. увеличивается расход цемента на обмазку зерен. Кроме того смеси с прерывистым составом склонны к расслоению, что отрицательно сказывается на однородности бетона. Прочность заполнителя определяется не только прочностью горной породы, из которой он получен, но и крупностью зерен. При выветривании или дроблении породы разрушение происходит по более слабым местам структуры и с уменьшением их размера прочности как бы повышается. Большое влияние на прочность бетона оказывает чистота заполнителя. Пылевидные и особенно глинистые примеси создают на поверхности зерен заполнителя пленку препятствующую сцеплению их с цементным камнем. В результате прочность бетона значительно понижается (иногда на 30-40%). Крупный заполнитель должен иметь прочность на 20% больше, чем прочность бетона. Склады: открытые, закрытые, притрассовый, прирельсовый, береговые, штабельно-полубункерные. Запас заполнителей – 7 суток. Максимальная высота штабеля для крупного заполнителя-12м, для мелкого-15м. максимаьный угол наклона ленты транспортера для подачи щебня и песка 18 град. Для керамзита и гравия 13-15град. Наименьшее количество отсеков для хранения песка – 2, крупного заполнителя – 4.
vunivere.ru
Доклад - Бетон - Химия
РЕФЕРАТ
По химии
На тему «Бетон»
Ученика 9 «А» класса
Школы-гимназии №5
Г. Марьина Горка
Ходневича Тимофея
Архктура- важный показатель исторического развития человечества. В зависимости от того как развивались люди, развивалась и архитектура, а в следствие и строительные материалы.
Известняк, по-видимому, был первым строительным материалом, какой использовал человек. Из его плит сооружены египетские пирамиды и Великая китайская стена. Наша столица Москва прозвана белокаменной именно потому, что многие ее здания возведены из известняка. Прочность кладки древних сооружений обеспечивалась идеальной подгонкой камней. (Вяжущие материалы тогда не применяли вовсе. Их научились приготавливать много позже.)
Бетон был изобретён ещё в Древнем Риме. Они изобрели бетон, который, застывая, приобретал прочность и долговечность камня. Все это позволило римлянам создать величественное
Лишь несколько лет назад люди начали сооружать стены из многотонных блоков и панелей. Некоторые из них делаются ростом не в один, а в два этажа. Появились железобетонные плиты, способные сразу перекрыть комнату в 25 квадратных метров. Весят эти конструкции по 10-15 тонн. Если доведется укладывать их на место — соседа на помощь не позовешь. Но не будем забегать вперед. Разговор об этом еще впереди.
Приходилось ли вам наблюдать, как разбирают старинные здания? Это очень нелегкое дело. Рабочие с превеликим трудом отламывают от стен кирпичи. Может быть, наши пращуры знали какой-нибудь секрет кладки? Нет. Оказывается, податливый, мягкий, как тесто, известковый раствор, которым скрепляли кирпичи, впитывает в себя углекислый газ из воздуха. Постепенно он становится тем же крепышом, каким был первоначально, — известняком. В современном строительстве известь почти не применяется. Во-первых, масса слишком долго твердеет; во-вторых, сохнет она недостаточно быстро; и в-третьих, прочность шва невелика.
Но известковый раствор не единственный 'вяжущий материал, который использовался в строительстве.
В настоящее время основной вяжущий материал в строительстве — цемент. Производство цемента — процесс весьма трудоемкий. Сначала в огромные печи загружают измельченную шихту- известняк и глину, а затем снизу подают топливо: природный газ, угольную пыль или распыленный мазут. При сгорании топлива печь разогревается до 1500 градусов. Известняк разлагается, а образующаяся окись кальция реагирует с составными частями глины, образуя силикаты и алюминаты кальция. Смесь выходит из печи в виде мелких зерен — цементного клинкера. Его перемалывают в серовато-зеленый порошок и отправляют потребителям. В настоящее время вместо искусственно приготовленной смеси известняка и глины применяют мергели — породы, которые по составу соответствуют цементной смеси. Химический состав цементов выражают обычно в процентах содержащихся в них оксидов. Весовое отношение оксида кальция к остальным оксидам называется гидромодулем цемента и характеризует его технические свойства, например, способность к затвердеванию. Для силикатных цементов гидромодуль близок к двум.
Строители предъявляют к цементу высокие требования. Он должен хорошо схватываться после смешивания с водой и песком, но через определенный промежуток времени (45- 60 минут), чтобы успеть доставить его к рабочему месту и уложить. По теории академика А. А. Байкова, схватывание цемента проходит в три стадии. Сначала происходит гидратация частичек смеси с образованием гидрооксида кальция, который, выделяясь в аморфном состоянии, склеивает цементные крупинки. Вторая стадия — собственно схватывание цемента. Затем начинается третья — кристаллизация, или отвердевание. Частички гидрооксида кальция укрупняются, превращаясь в игольчатые кристаллы, которые как бы прошивают аморфную массу силиката кальция, уплотняя ее. Следует отметить, что для затвердевания цемента необходима не слишком низкая температура. Поэтому зимой строители принимают меры для обогрева строящихся сооружений.
Более высокими качествами, чем силикатный, обладает глиноземистый цемент, который получают при употреблении глин с малым содержанием кремнезема. Главной составной частью такого цемента являются алюминаты кальция. Он дороже силикатного, но имеет ряд преимуществ. Так, глиноземистый цемент лучше противостоит действию морской воды, быстрее схватывается, а кроме того, присоединение воды к алюминатам кальция — реакция экзотермическая. Это очень важно, так как можно вести работы в зимнее время, не тратя средства на обогрев конструкций. Уже через сутки затвердевший глиноземистый цемент имеет такую прочность, какую силикатный приобретает лишь через месяц. Не случайно этот цемент называют каменным клеем. С его помощью удается приготовить бетон, который не боится воды, не горит в огне, служит долго и надежно.
Но при высокой температуре он плавится. И потом, если бы мы начали строить дома из стали, то стены зданий пришлось бы сделать в 40 раз толще бетонных: металлы легко отдают тепло. Когда люди взвесили все «за» и «против», то оказалось, что лучше бетона нет строительного материала. Получают его, смешивая цемент, щебень, песок и воду. При этом наполнитель обволакивается цементным раствором, укладывается в соответствующие формы, тщательно трамбуется. Затвердевшая масса образует прочнейший монолит. Бетоны классифицируются по прочности, объемному весу и применению. Наиболее важная характеристика получаемого материала — объемный вес. Так, тяжелые бетоны — те, что применяются чаще всего, — имеют объемный вес порядка двух тонн на кубический метр. Легкие и сверхлегкие — от полутора тонн до трехсот килограммов на кубометр. Облегчают бетонные конструкции, вводя в качестве наполнителя шлаки, пемзу, туфовый щебень, керамзит (вспученную глину). Особо легкие марки бетонов получают, вспенивая массу различными способами. Так рождается пенобетон (воздушные пузырьки образуют замкнутые «полости») и поробетон, где пустоты сообщаются между собой.
Всем хорош бетон, но и у него есть недостаок: камень был слаб на разрыв. Излечить бетон от этого недуга удалось безвестному французскому садовнику Ж. Монье. Он первым показал миру вещь, изготовленную из нового материала.
Произошло это при таких обстоятельствах. Корни пальм, выращенных садовником, быстро разрывали деревянные бочки. Тогда Монье решил сделать их из бетона. Эти кадки служили дольше, но при перевозке на дальние расстояния они разваливались… Монье все же нашел выход из затруднительного положения. Он взял две деревянные бочки, одну побольше, другую поменьше, и поставил их одну в другую, опустил вдоль стенок железные стержни, залил промежуток цементным раствором. Когда он затвердел, садовник сбил обручи, разбросал доски. Цветочная кадка получилась на редкость прочной. Она отлично выдержала напор корней пальм. Так впервые, сам того не сознавая, Монье сделал открытие, которому вскоре суждено было найти широкое распространение во всех странах мира. Несокрушимый союз бетона и железа открыл новую эпоху в строительной технике.
На первых порах сооружения делались монолитными. Каждая постройка воздвигалась как бы дважды: один раз в дереве (в виде опалубки, точно воспроизводившей колонну или балку), а второй раз в бетоне, заполнявшем форму, внутри которой находилась железная арматура — стальные мышцы камня. Вскоре строители поняли, что этот способ нерационален. Ведь окружающая нас природа творит, затрачивая меньше средств и усилий. Она не создает сначала, русло реки, а потом реку. Разве так уж необходимо человеку воспроизводить свой замысел дважды? И выход был найден. Появился сборный железобетон. Используя его, строители втрое сократили трудовые затраты, резко ускорили темпы возведения зданий.
Разумеется, железобетон не отменил ни кирпич, ни известковый камень, ни дерево. Им человек всегда найдет разумное применение. Но железобетону, конечно, принадлежит будущее. Его можно производить и применять всюду.
Кроме него получают и некоторые другие бетоны специального назначения. Так, если вместо обычного песка взять кварцевый или мелкораздробленный гранит, получится бетон не боящийся разрушающего действия кислот. Добавка хлористого кальция делает материал морозостойким, небольших количеств сульфата бария — рентгенонепроницаемым. Не очень давно специалисты изобрели бетон, который прекрасно сопротивляется истиранию. Получают его, смешивая бетон со стальными опилками.
Трудно даже перечислить все «специальности» этого материала. Из него делают станины для станков, панели, трубы, плиты для тротуаров и автомобильных дорог, шпалы, причалы и многое другое.
Применение сборных железобетонных конструкций имеет неоспоримые достоинства. Это ясно каждому. Но при колоссальном размахе современного промышленного и гражданского строительства в наших городах появляется множество с виду совершенно неотличимых друг от друга зданий. В новых районах трудно ориентироваться, и это создает известные неудобства. Отделка фасадов домов мозаикой слишком дорога, а окраска весьма недолговечна и под действием промышленных выбросов, сильных дождей быстро теряет свою привлекательность. Остроумно решил проблему ленинградский ученый Н. Г. Корсак.Он предложил окрашивать железобетонные панели… пламенем. Ученый рассуждал примерно так: бетон — это смесь минералов, где каждый компонент имеет свой специфический состав и цвет. Термическая обработка при температуре около 2000 градусов должна изменять цвет материала. Так оно и оказалось. Бетон покрывался тонкой стеклообразной цветной пленкой. Позже было выяснено, что бетонную поверхность можно окрашивать в самые различные цвета, изменяя лишь химический состав пламени: нейтральное окрашивает в светлые тона, а окислительное — в темные. Такое покрытие не боится резких колебаний температуры, дождя, снега, прямых солнечных лучей. Кроме того, «автолит» (так назвал изобретатель этот стекловидный слой) легко очищается от копоти и грязи даже после небольшого дождя. Новый метод очень перспективен и уже прошел испытание в некоторых городах страны.
www.ronl.ru
