138. Классификация бетона. Структура бетона, факторы, влияющие на нее.

Классификация бетонов. Бетоны классифицируют по следующим признакам - основному назначению - конструкционные, специаль­ные; по виду вяжущего - цементные, силикатные, шла­ковые и т.д.; по виду заполнителей - плотные, пористые на специальных заполнителях; по структуре – плотны, поризованные, ячеистые, крупнопористы.

Для удобства введены сокращенные наименования основных видов бетонов: тяжелый бетон - плотной структуры, на цементном вяжущем и плотных крупных и мелких заполнителях; легкий бетон - на цементном вя­жущем, пористом крупном и пористом или плотном мел­ком заполнителе. В качестве плотных заполнителей для тяжелого бетона применяют щебень из дробленых гор­ных пород и природный кварцевый песок. Пористые за­полнители могут быть естественные - пемза, ракушеч­ник и т.п. или искусственные - керамзит, шлак и т.п. Оба указанных вида бетона используют для несущих конструкций зданий и сооружений.

Структура бетона. Важнейшими физико-механическими свойствами бетона с точки зрения его работы в железобетонных конструкциях являются прочность и деформативность, определяемые, главным образом, его структурой.

При затворении бетонной смеси водой начинается химическая реакция (гидратация), в результате которой образуется гель - студенистое вещество, а часть соединений выделяется в виде кристаллов.

С течением време­ни гель твердеет, кристаллы объединяются в кристалли­ческий сросток, пронизывающий все тело бетона и скреп­ляющий зерна заполнителей. Таким образом, структуру бетона можно представить в виде пространственной решетки из цементного камня (включающего кристалличе­ский сросток, гель и большое количество пор и капилля­ров, содержащих воздух и воду), в котором хаотично расположены зерна песка и щебня (рис. 1.1,а).

В таком неоднородном теле нагрузка создает слож­ное напряженное состояние. Напряжения концентриру­ются на более твердых частицах заполнителей и в мес­тах, ослабленных порами. При действии сжимающей на­грузки в области, примыкающей к отверстию, создаются сжимающие и растягивающие напряжения (рис. 1.1,б). Растягивающие напряжения, суммируясь, достигают зна­чительных величин, вызывая разрушение образца от раз­рыва бетона в поперечном направлении, так как проч­ность бетона при растяжении значительно ниже, чем при сжатии.

К бетону не применимы классические теории прочно­сти, поскольку они относятся к материалам с идеализи­рованными свойствами: суждение о его прочности и деформативности основывается на большом числе опытов. Сложность исследований напряженного состояния бето­на также в том, что помимо напряжений от нагрузки в те­ле бетона возникают так называемые «собственные» на­пряжения, вызванные усадкой и другими причинами.

Многие исследователи рассматривают бетон как двух­фазную среду, состоящую из твердой фазы - скелета, наделенного упругими свойствами, и жидкогазовой фа­зы, деформации которой развиваются во времени. Такая модель дает возможность объяснить многие явления, происходящие в бетоне при различных скоростях и интенсивностях приложения нагрузки.