Beton

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 9 octombrie 2021; verificările necesită 19 modificări .

Betonul (din franceza  béton ) este un material de construcție din piatră artificială obținut prin turnarea și călirea unui amestec rațional selectat, bine amestecat și compactat de liant mineral (de exemplu, ciment ) sau organic, agregate grosiere sau fine, apă [1] . În unele cazuri, poate conține aditivi speciali și, de asemenea, nu conține apă (de exemplu, beton asfaltic ).

În construcții, betoanele din ciment sau alți lianți anorganici sunt cele mai utilizate. Aceste betonuri sunt de obicei sigilate cu apă. Cimentul și apa sunt constituenții activi ai betonului; ca urmare a reacției dintre ele, se formează o piatră de ciment, care fixează boabele agregate într-un monolit.

Pe lianții organici ( bitum , rășini minerale), amestecul de beton se obține fără introducerea de apă, ceea ce asigură densitatea mare și impermeabilitatea betonului.

Istorie

Cel mai vechi beton descoperit de arheologi în timpul săpăturilor din satul Lepenski Vir (Serbia) poate fi atribuit anului 5600 î.Hr. e. Într-una din colibele străvechii așezări s -a realizat o podea de 25 cm grosime [2] [3] din beton amestecat cu pietriș și var local .

Betonul era folosit pe scară largă în Roma antică [2] . Italia  este o țară vulcanică cu ingrediente ușor disponibile din care se poate face beton, inclusiv puzolane și moloz de lavă . Romanii au folosit betonul în construcția în masă a clădirilor și structurilor publice, inclusiv Panteonul , care este încă cel mai mare dom din beton nearmat din lume. În același timp, această tehnologie nu a fost răspândită în partea de est a statului, unde piatra a fost folosită în mod tradițional în construcții, iar apoi soclu ieftin  - un fel de cărămidă.

Datorită declinului Imperiului Roman de Apus, construcția pe scară largă a clădirilor și structurilor monumentale a dispărut, ceea ce a făcut utilizarea betonului nepractică și, combinată cu degradarea generală a meșteșugului și a științei, a dus la pierderea producției sale. tehnologie. În timpul Evului Mediu timpuriu , singurele obiecte arhitecturale majore erau catedralele, care erau construite din piatră naturală.

Un brevet pentru „ciment roman” a fost obținut în 1796 de James Parker . În prima jumătate a secolului al XIX-lea, cimentul Portland de tip modern a fost dezvoltat de mulți cercetători și industriași. Un brevet pentru cimentul Portland a fost primit în 1824 de Joseph Aspdin , în 1844 I. Johnson a îmbunătățit cimentul Portland al lui Aspdin. În 1817, Vika a inventat clincherul de ciment , iar în 1840, cimentul Portland. În paralel cu creșterea producției de ciment Portland, s-a înregistrat o creștere a utilizării mortarelor și betoanelor de ciment în construcții.

Liderii mondiali în producția de beton sunt China (430 milioane m³ în 2006) [4] și SUA (345 milioane m³ în 2005 [5] și 270 milioane m³ în 2008) [4] . În Rusia , în 2008, s-au produs 52 milioane m³ de beton [4] .

Clasificarea si tipurile de beton

Conform GOST 25192-2012 „Beton. Clasificare și cerințe tehnice generale” [6] și GOST 7473-2010 „Amestecuri de beton. Caietul de sarcini” [7] , clasificarea betoanelor (cu excepția betoanelor pe bază de lianți bituminoși - betoane asfaltice ) se realizează în funcție de scopul principal, tipul de liant, tipul agregatelor, structură și condițiile de întărire:

Producția de beton

Betonul de ciment este produs prin amestecarea cimentului, nisipului, piatra zdrobită și apă (raportul acestora depinde de marca de ciment, fracția și conținutul de umiditate al nisipului și al pietrei zdrobite), precum și cantități mici de aditivi ( plastifianți , hidrofuge etc.). ). Cimentul și apa sunt principalele componente de legare în producția de beton. De exemplu, când se folosește ciment de gradul 400 pentru a produce beton de gradul 200, se utilizează un raport de 1:3:5:0,5. Dacă se utilizează gradul de ciment 500, atunci se obține gradul de beton 350. Raportul dintre apă și ciment („ raport apă-ciment ”, „modul apă-ciment”; notat „W / C”) este o caracteristică importantă. de beton. Rezistența betonului depinde direct de acest raport: cu cât este mai mic W / C, cu atât betonul este mai puternic. Teoretic, W / C = 0,2 este suficient pentru hidratarea cimentului, cu toate acestea, un astfel de beton are plasticitate prea scăzută, prin urmare, în practică, se utilizează W / C = 0,3–0,5 și mai mult.

O greșeală comună în producția artizanală a betonului este adăugarea excesivă de apă, care crește mobilitatea betonului, dar îi reduce rezistența de mai multe ori, de aceea este foarte important să se respecte cu exactitate raportul apă-ciment, care este calculat conform tabelelor. în funcţie de marca de ciment utilizat [8] .

Agregate de beton

Ca umplutură, pot fi utilizate materiale de piatră în vrac naturale sau artificiale. Ocupând până la 80-85% din volumul său în beton, agregatele formează un schelet rigid de beton, reducând contracția și prevenind formarea fisurilor de contracție.

În funcție de mărimea boabelor, agregatul este împărțit în fin ( nisip ) și grosier ( piatră zdrobită și pietriș ).

Agregatele pentru beton cu auto-vindecare pot fi chimice (pe bază de bitum) și organice (capsule cu bacterii producătoare de calciu). Un astfel de beton cu auto-vindecare este promițător pentru construcția, de exemplu, a podurilor. Rezultatele testelor arată vindecarea aproape completă a fisurilor în aproximativ 4 săptămâni [9] .

Alegerea compoziției betonului

Una dintre cele mai importante componente ale amestecului de beton este nisipul. Pentru prepararea betonului, este mai bine să folosiți nisip natural de la mediu la grosier. Dimensiunea nisipului și raportul acestuia cu agregatul grosier (piatră zdrobită sau pietriș în beton greu, argilă expandată în beton ușor) în compoziția amestecului de beton afectează mobilitatea și cantitatea de ciment. Cu cât nisipul este mai fin, cu atât este nevoie de mai mult agregat mineral și apă. Cea mai importantă limitare în utilizarea nisipului natural este limitarea prezenței de argilă sau particule de argilă în compoziția nisipului. Particulele mici (de argilă) afectează foarte puternic rezistența betonului. Chiar și o cantitate mică dintre ele duce la o scădere semnificativă a rezistenței betonului. Prin urmare, în absența nisipului natural fără particule de argilă, nisipul disponibil este îmbunătățit (îmbogățit) folosind următoarele proceduri: spălarea nisipului; separarea nisipului în fracțiuni într-un curent de apă; separarea de nisip a fracției dorite; amestecarea nisipului disponibil în zona de lucru cu nisip importat de înaltă calitate.

După îmbogățire și pregătire, nisipul trebuie să îndeplinească condițiile definite de așa-numita zonă standard de screening. Compoziția boabelor, determinată prin cernerea nisipului prin site cu deschideri diferite, trebuie să se încadreze în zona prezentată în figură cu liniuțe. Este posibil să se utilizeze nisip cu dimensiunile particulelor ținând cont de zona neumbrită, dar numai pentru betonul de gradul 150 și sub [10] .

În loc de nisip, pot fi folosite cu succes deșeurile din producția metalurgică, energetică, minieră, chimică și alte industrii [11] .

Pozare, compactare, întărire

Amestecul de beton după preparare și plasare trebuie compactat cât mai curând posibil. În timpul procesului de compactare, aerul din pungile de aer este îndepărtat, iar lechea este redistribuită pentru un contact mai strâns cu fracțiunile solide ale betonului. Acest lucru duce la o creștere a rezistenței betonului finit. Vibrația este folosită pentru compactare. La vibrocompactarea în construcții monolitice se folosesc vibratoare manuale, în construcția blocului se folosesc vibroprese . Temperatura de întărire - de la +5 °C la +30 °C.

În timpul lucrărilor de beton apar reziduuri tehnologice de beton în pompa sau malaxorul de beton, atunci când sunt drenate în pământ, se produce poluare locală. Pentru utilizarea eficientă a reziduurilor de beton [12] , este posibil să se pregătească în prealabil forme mici.

Proprietăți de performanță

Rezistența la compresiune

Principalul indicator care caracterizează betonul este rezistența la compresiune. Stabilește clasa betonului.

Clasa de beton B este rezistența cubică (prismă) în MPa, luată cu o securitate garantată (nivel de încredere) de 0,95. Aceasta înseamnă că proprietatea stabilită de clasă este furnizată de cel puțin 95 de ori din 100 și doar în cinci cazuri vă puteți aștepta să nu fie îndeplinită.

Conform SNiP 2.03.01-84 „Structuri din beton și beton armat”, clasa este desemnată prin litera latină „B” și numere care arată presiunea de rezistență în mega pascali (MPa). De exemplu, denumirea B25 înseamnă că cuburile standard (150 × 150 × 150 mm) din beton din această clasă pot rezista la o presiune de 25 MPa în 95% din cazuri. Pentru a calcula indicele de rezistență, este necesar să se țină seama și de coeficienții, de exemplu, pentru betonul din clasa B25 în ceea ce privește rezistența la compresiune, rezistența standard Rbn utilizată în calcule este de 18,5 MPa, iar rezistența de proiectare Rb este de 14,5. MPa.

Vârsta betonului, corespunzătoare clasei sale în ceea ce privește rezistența la compresiune și tensiunea axială, este atribuită în timpul proiectării, pe baza posibilelor condiții reale de încărcare a structurii cu sarcini de proiectare, a metodei de ridicare și a condițiilor de întărire a betonului. In lipsa acestor date, clasa de beton se stabileste la varsta de 28 de zile.

Împreună cu clasele, rezistența betonului este, de asemenea, stabilită prin grade, notate cu litera latină „M” și numere de la 50 la 1000, indicând rezistența la compresiune în kgf / cm². GOST 26633-91 „Beton greu și cu granulație fină. Specificații” stabilește următoarea corespondență între clase și clase cu un coeficient de variație a rezistenței betonului de 13,5%:

Clasa de rezistență a betonului Cea mai apropiată marcă de beton din punct de vedere al rezistenței Denumire internațională modernă [13]
B3.5 M50 —
B5 M75 —
B7.5 M100 —
B10 M150 C8/10
B12.5 M150 С10/12.5
B15 M200 C12/15
B20 M250 C16/20
B22.5 M300 С18/22.5
B25 M350 C20/25
B27.5 M350 С22/27,5
B30 M400 C25/30
B35 M450 C28/35
— — C30/37
B40 M550 С32/40
B45 M600 С35/45
B50 M700 С40/50
B55 M750 С45/55
B60 M800 С50/60
— — C55/67
B70 M900 —
— — С60/75
B80 M1000 —
— — С70/85
B90 — —
— — С80/95
B100 — —
— — С90/105
B110 — —
B120 — —

Acest tabel a fost eliminat din versiunea actuală a GOST 26633-2015.

Până în momentul testării, probele de beton trebuie depozitate în camere de întărire normale , rezistența structurii finite poate fi verificată prin metode de testare nedistructivă folosind ciocane Kashkarov , Fizdel sau Schmidt , sclerometre de diferite modele, dispozitive cu ultrasunete și altele.

Lucrabilitate

Conform GOST 7473-2010, în funcție de lucrabilitate (indicată prin litera „P”), betonurile se disting:

GOST stabilește următoarele denumiri pentru amestecurile de beton în funcție de lucrabilitate:

Grad de lucrabilitate Standard de rigiditate, s Tiraj conic, cm
Amestecuri super tari
SG3 Peste 100 -
SG2 51-100 -
SG1 mai putin de 50 -
Amestecuri rigide
G4 31-60 -
F3 21-30 -
G2 11-20 -
G1 5-10 -
Amestecuri mobile
P1 4 sau mai puțin 1-4
P2 - 5-9
P3 - 10-15
P4 - 16-20
P5 - 21 si peste

Indicele de lucrabilitate este de o importanță decisivă la betonarea cu o pompă de beton . Pentru pompare se folosesc amestecuri cu un indice de lucrabilitate de cel puțin P2.

Alți indicatori importanți

Camerele climatice de testare sunt folosite pentru a testa betonul pentru rezistența la îngheț și rezistența la apă .

Aditivi pentru beton

Utilizarea aditivilor vă permite să influențați semnificativ amestecurile, betoanele și mortarele dându-le proprietăți specifice. GOST 24211-2008 „Aditivi pentru beton și mortare. Specificații generale” oferă următoarea clasificare a aditivilor:

  1. Aditivi care reglează proprietățile amestecurilor de beton și mortar:
    • aditivii plastifianți cresc mobilitatea amestecului de beton, permițând astfel obținerea unei anumite consistențe cu un consum mai mic de apă;
    • aditivii reducători de apă fac posibilă obținerea de amestecuri foarte mobile cu conținut scăzut de apă, prin urmare, cu un volum relativ mic de piatră de ciment;
    • aditivii stabilizatori asigură păstrarea consistenței, prevenind astfel separarea amestecului în timpul așezării și compactării;
    • aditivii care reglează reținerea mobilității amestecului sunt solicitați în sezonul cald, dacă este necesar să se transporte amestecul pentru o perioadă lungă de timp;
    • aditivii care măresc conținutul de aer (gaz) al amestecului sau aditivii care antrenează aer cresc rezistența la îngheț, rezistența la apă și rezistența la coroziune, dar reduc oarecum rezistența viitoarei structuri;
  2. Aditivi care reglează proprietățile betoanelor și mortarelor:
    • reglarea cineticii întăririi betonului:
      • retarderii sunt utilizați atunci când este necesar să se mărească timpul înainte ca amestecul de beton să înceapă să se întărească în cazul transportului pe termen lung;
      • acceleratorii reduc timpul de întărire al betonului;
    • creșterea rezistenței betonului - aditivii de acest tip măresc rezistența betonului la abraziune, impact și despicare;
    • reducerea permeabilității - substanțe care cresc densitatea structurii de beton;
    • aditivii care măresc proprietățile de protecție în raport cu armăturile din oțel sunt utilizați pentru a preveni coroziunea în contactul direct al betonului cu armăturile din structurile din beton armat;
    • aditivii care măresc rezistența la îngheț cresc numărul de cicluri de înghețare și dezghețare alternativă a betonului fără pierderea proprietăților de rezistență;
    • aditivi care măresc rezistența la coroziune a betonului într-un mediu care provoacă o deteriorare a proprietăților materialului;
    • aditivii de expansiune sunt utilizați pentru a compensa contracția betonului în timpul funcționării structurii;
  3. Aditivi care conferă betonului și mortarului proprietăți speciale:
    • aditivii antigel, atunci când sunt dizolvați în apă, scad foarte mult punctul de îngheț al amestecului, împiedicându-l să înghețe în timpul transportului și, de asemenea, împiedică înghețarea betonului proaspăt așezat în sezonul rece;
    • aditivii hidrofugă conferă proprietăți hidrofuge pereților porilor betonului, crescând rezistența betonului la apă și previn, de asemenea, apariția unui efect capilar ;
    • aditivii fotocatalitici conferă betonului proprietăți de autocurățare, ca urmare a unei astfel de reacții, aproape orice poluare găsită pe pereții oricărei structuri se descompune - praf, mucegai, bacterii, particule de gaze de eșapament etc.
  4. Aditivi minerali pentru beton :
    • tip I - mineral activ:
      • având proprietăți astringente (de exemplu, microsilice , metacaolin );
      • având activitate puzolanică;
      • posedând atât proprietăţi astringente cât şi activitate puzolanică.
    • tip II - mineral inert.

Denumirea concretă

Conform GOST 7473-2010, desemnarea amestecului de beton ar trebui să conțină:

De exemplu, un amestec de beton gata de utilizare din beton greu din clasa de rezistență la compresiune B25, gradul de lucrabilitate P3, rezistența la îngheț F200 și rezistența la apă W6 ar trebui să fie desemnat ca BST V25 P3 F200 W6 GOST 7473-2010 . În practica comercială, se obișnuiește, de asemenea, să se evidențieze betoanele speciale de înaltă rezistență VS și betoanele cu utilizarea pietrei zdrobite dintr-o fracție fină de CM (așa-numita „sămânță”) într-o categorie separată.

Protecția betonului

Protecția hidroizolatoare a betonului este împărțită în primară și secundară. Măsurile primare includ măsuri care asigură impermeabilitatea materialului structural al structurii. La acoperirea secundară - suplimentară a suprafețelor structurilor cu materiale hidroizolatoare (membrane) din partea de expunere directă la un mediu agresiv [14] .

Măsurile de protecție primară presupun utilizarea materialelor cu rezistență crescută la coroziune într-un mediu agresiv, precum și asigurarea unei permeabilitati scăzute a betonului. Măsurile de protecție primară includ, de asemenea, selectarea contururilor geometrice raționale și a formelor structurilor, atribuirea categoriilor de rezistență la fisuri și lățimea maximă admisă a deschiderii fisurii, luarea în considerare a combinației de sarcini și determinarea unei deschideri scurte a fisurilor, stabilirea grosimii. a stratului de protectie din beton, tinand cont de impermeabilitatea acestuia. De asemenea, protecția primară poate fi atribuită utilizării materialelor capilare integrale - hidroizolație cu amestecuri de construcție cu acțiune penetrantă . În același timp, structura betonului este compactată și există o creștere a rezistenței la apă, a rezistenței la îngheț, a rezistenței la compresiune și a rezistenței la coroziune pe întreaga durată de viață.

Sarcina protecției secundare este de a preveni sau limita posibilitatea contactului dintre un mediu agresiv și beton. Impregnările care îndepărtează praful, acoperirile în strat subțire, podelele autonivelante și acoperirile cu umplutură mare sunt utilizate ca protecție secundară. Cel mai adesea, componentele epoxidice, poliuretanice și poliesterice sunt utilizate ca liant în producerea compozițiilor polimerice. Mecanismul de protectie a bazei de beton consta in compactarea stratului de suprafata si izolarea suprafetei.

Problema protecției betonului împotriva coroziunii chimice și electrice este deosebit de acută pentru instalațiile de transport feroviar, unde curenții de scurgere paraziți sunt combinați cu expunerea agresivă la substanțe chimice.

Încălzirea betonului iarna

Un dezavantaj semnificativ al betonului este dezvăluit în timpul construcției în timpul iernii, când rezistența structurilor din beton care sunt ridicate este în pericol din cauza temperaturilor scăzute. Din acest motiv, este nevoie de încălzirea forțată a betonului.

Metode de bază și suplimentare de încălzire a betonului [15] :

Vezi și

Note

  1. ↑ Bazhenov Yu.M. tehnologia betonului. - M . : Editura ASV, 2002. - 500 p. — ISBN 5-93093-138-0 .
  2. ↑ 1 2 Kochetov V.A. beton roman. - M . : Stroyizdat, 1991. - 111 p. — ISBN 5-274-00044-4 .
  3. ↑ Există o opinie că cimentul natural și betonul pe baza acestuia au fost folosite în construcția complexului de templu Göbekli Tepe , a cărui vechime este estimată la 12 mii de ani. În Siria și Iordania , s-au păstrat rezervoare de apă subterane din beton natural datând din mileniul al optulea î.Hr. e. // „The hidden forces of unloved concrete” Arhivat 16 ianuarie 2017 la Wayback Machine , BBC News, 16/01/2017.
  4. ↑ 1 2 3 Statistici concrete: comparație între țările europene, Rusia și SUA . Consultat la 5 martie 2010. Arhivat din original pe 15 martie 2010.
  5. ↑ Statistici europene pentru industria betonului gata amestecat bazate pe datele de producție din anul 2007 Arhivat 26 martie 2012.
  6. ↑ GOST 25192-2012 Beton. Clasificare și cerințe tehnice generale . Preluat la 21 septembrie 2021. Arhivat din original la 21 septembrie 2021.
  7. ↑ GOST 7473-2010 Amestecuri de beton. Specificații . Data accesului: 14 ianuarie 2022. Arhivat din original pe 7 ianuarie 2022.
  8. ↑ Realizarea betonului cu propriile mâini, raport apă-ciment, proporții (link inaccesibil) . Data accesului: 4 martie 2014. Arhivat din original pe 22 februarie 2014. 
  9. ↑ Materiale inteligente: de la roboți mici la haine care schimbă culori , BBC News  (18 februarie 2021). Arhivat din original pe 22 august 2021. Preluat la 22 august 2021.
  10. ↑ P. P. Borodavkin Compoziția granulelor de nisip pentru prepararea amestecului de beton  (link inaccesibil)
  11. ↑ Turkina I. A. Beton pe deșeuri de producție // Concrete Technologies. - 2013. - Nr. 8 (85). - S. 42-44.
  12. ↑ Unde să pun resturile de beton de la pompa de beton și malaxor?  (rusă)  ? . Preluat la 15 iunie 2021. Arhivat din original la 5 ianuarie 2022.
  13. ↑ Clasele de rezistență ale betonului . Preluat la 22 august 2021. Arhivat din original la 22 august 2021.
  14. ↑ A. N. Klyuev, V. B. Semyonov. Beton fără ciment pe bază de deșeuri alcaline din industria petrochimică Arhivat la 3 aprilie 2008.
  15. ↑ Încălzirea betonului iarna: principalele metode Arhivat la 3 septembrie 2014.

Literatură

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii