Как известно, ни одно строительство не обходится без бетона. Существует несколько видов бетонных смесей. Различия обусловлены наличием компонентов, входящих в их состав. Однако, большинство смесей обладают стандартными свойствами, которые принимаются в расчет при выборе бетона для той или иной строительной задачи.
Прочность бетона на сжатие
Прочность бетона на сжатие — одно из главных свойств, учитываемое специалистами. Оно показывает уровень максимальной нагрузки, которую может выдержать данный строительный материал.
Это свойство может изменяться по мере взаимодействия цемента с водой. Этот процесс состоит из нескольких стадий и называется гидратацией.
Период набора прочности бетона условно можно разделить на 2 этапа — схватывание и твердение. Длина этого периода зависит от нескольких факторов, например, от температуры воздуха и времени года. Подробнее об прочности бетона можно прочитать здесь.
Данное свойство бетона (прочность) измеряется в мегапаскалях, а коэффициент прочности обязательно указывается при покупке.
Деформационные свойства бетона
Деформация — интересное свойство бетона. Известно, что при нагрузке бетон ведет себя совсем не так, как другие материалы, например, металл. Если бетон подвергать небольшим по величине и времени нагрузкам, он становится похож на пружину.
Упругость бетонной смеси увеличивается одновременно с ее прочностью. На деформационные свойства бетона также оказывает влияние его пористость. Попросту говоря, чем больше пор в растворе, тем меньше уровень упругости. Самым минимальным уровнем упругости обладают ячеистые бетоны. И наоборот, тяжелый строительный бетон обладает самым высоким уровнем упругости (пружинистости).
Корректировать упругость бетона можно регулируя структуру раствора.
Усадка и набухание бетона
К свойствам бетонного раствора относятся также усадка и набухание. Усадка означает оседание бетонной смеси во время застывания на открытом воздухе. Этот эффект сопровождается уменьшением объема. А происходит это в результате потери влаги и уплотнения состава.
Несмотря на то, что данный показатель является незначительным в числовом эквиваленте, он служит основанием для внесения изменений в проект строительства. В сочетании с низким показателем упругости бетона (деформации) усадка бетона всегда приводит к появлению трещин в железобетонных конструкциях. Как правило, это происходит в поверхностном слое бетона. Как результат — снижение долговечности строительной конструкции.
К сожалению, данное свойство бетона (усадку) невозможно полностью исключить. Однако, минимизировать данный показатель необходимо.
Для решения данной задачи существует несколько методов, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Например, одним из методов снижения усадочных свойств бетона является применение минеральных добавок, влияющих на деформацию бетона.
Также, коэффициент усадки пытаются просчитать еще до начала строительства. Главная цель вышеупомянутых методов — максимально уберечь построенное здание от трещин.
Другое свойство бетона, связанное с его объемом — набухание. Это свойство обусловлено вынужденным периодическим контактом с водой. При длительном воздействии воды происходит увеличение объема и веса бетона.
Вода уменьшает молекулярные силы и поверхностное натяжение бетонного раствора. Величина набухания бетона в 10 раз меньше, чем его усадка.
Поочередное увлажнение и высыхание бетона приводит к объемным изменениям цементного камня. Особенно наглядно это прослеживается на цементно-бетонных дорогах (или других постройках гидротехнического направления), где бетон постоянно подвергается то усадке, то набуханию. Эти свойства в конечном итоге разрушают структуру бетона.
Ползучесть, или растекаемость бетона
Ползучесть возникает при длительной нагрузке деформации бетона. Бетон начинает как бы «течь». Это свойство объясняется изменениями в кристаллических образованиях строительного раствора.
Если в «молодом» бетоне свойство деформации под воздействием внешней нагрузки нарастает, то с возрастом бетона рост кристаллических образований прекращается.
При наличии в бетонной смеси таких заполнителей, как гравия и щебня, процесс кристаллизации формирует твердый скелет из цементного камня. Этот скелет и воспринимает на себя большую часть нагрузки и уменьшает показатель ползучести.
Поэтому, такое свойство как ползучесть, наиболее присуще легким бетонным смесям с повышенной пористостью. И, наоборот, наименее всего растекаемости подвержены бетонные растворы со щебнем или другим заполнителем.
Ползучесть бетона зависит от многих факторов, например, от состава компонентов, от вида цемента и других добавок, от показателя влажности, от возраста бетонной смеси и даже от общих условий застывания бетонного раствора.
Морозостойкость бетона
Данное свойство бетона означает способность материала выдерживать повторное замораживание и оттаивание с сохранением своих характеристик. Этими свойствами должны обладать строительные смеси, предназначенные для возведения фундамента, укрепления и строительства массивных конструкций и сооружений.
Определяют морозостойкость бетона по ГОСТу. Для определения этого свойства бетона подготавливаются основные и контрольные образцы строительной смеси.
Числовой эквивалент данного свойства бетона устанавливают путем заморозки при температуре -15-20° и последующего оттаивания в воде при +15-20°.
Надо отметить, что не всегда лабораторные испытания на морозостойкость являются достоверными. Бывает так, что в лабораторных условиях бетон может разрушиться, а в естественных — нет. Объясняется это разными темпами высушивания.
Повысить морозостойкость бетона можно:
- Снизив макропористость. Добиться этого можно, используя специальные добавки или создав особые условия для затвердевания.
- Уменьшить количество воды в бетонном составе. Здесь тоже могут пригодиться специальные добавки, снижающие потребность в воде.
- Установлено, что замораживание материала в более позднем возрасте приводит к сокращению пор, а следовательно, к повышению морозостойкости.
- Также, морозостойкость бетона можно повысить путем введения в состав воздухововлекающих добавок.
Плотность бетона
Это свойство является одним из важнейших, от которого зависят другие эксплуатационные характеристики бетона. Плотность бетона — это отношение его массы к объему.
Это свойство зависит от состава смеси, ее структуры, от размеров гранул наполнителя, от количества воды и метода загустения.
Плотность бетона напрямую влияет на его прочность. Чем выше показатель плотности, тем прочнее сооружение.
Различают 5 классов плотности бетона — от особо легкого до особо тяжелого. Например, плотность особо тяжелого бетона составляет 2500 кг/м3. Такой бетон легко выдерживает работу в зданиях с повышенным радиационным фоном. Именно поэтому его часто применяют при строительстве атомных станций.
Плотность бетона можно повысить:
- Путем тщательного отбора гранул заполнителя. Этот способ позволяет свести к минимуму объемы пустот в растворах.
- Использование портландцемента, который способен втягивать большее количество жидкости в процессе гидратации.
- Уменьшение количества воды в растворе. Часто этого можно добиться с помощью применения пластификаторов.
Водонепроницаемость бетона
Водонепроницаемость бетона — это способность не пропускать воду под определенным давлением.
Данное свойство бетона напрямую зависит от количества пор внутри раствора. Чем меньше пор в бетоне, тем более он устойчив к влаге. Для повышения данного показателя в раствор добавляют специальные добавки, которые изменяют характер пористости.
Еще одним фактором, влияющим на водонепроницаемость бетона, является возраст бетона. Чем старше бетон, тем более он устойчив к влаге. Правда, здесь есть одна оговорка — чем дольше бетон хранится в сухом виде, тем выше его качество с течением времени.
Часто для повышения водонепроницаемости стандартный портландцемент заменяют на расширяющийся.
Другие способы повышения водонепроницаемости бетона:
- нанесение на поверхность обмазочных материалов, таких как горячего битума или мастики.
- Нанесение окрасочной гидроизоляции (подробнее о гидроизоляции можно прочитать здесь).
Теплопроводность бетона
Это одно из важнейших свойств бетона. Согласно определению, теплопроводностью называется способность вещества к переносу энергии через себя.
Показатель теплопроводности бетона зависит от плотности, пористости и влажности. Например, плотность бетона напрямую связана с видом наполнителя, присутствующего в составе.
Также, теплопроводность зависит от типа бетона. Современные бетоны классифицируются на 2 большие группы — тяжелые и легкие пенистые. Чем легче материал, тем хуже он пропускает холод. Следовательно, легкие бетоны обладают более низкой теплопроводностью, чем тяжелые.