Примеры статей
Жаростойкий бетон
Жаростойкий бетон, бетон, способный сохранять в заданных пределах физико-механические свойства при длительном воздействии на него высоких температур. Вяжущими для Ж. б. служат: портландцемент…
Вяжущие материалы
Вяжущие материалы, применяются в строительстве для изготовления бетонов и растворов, скрепления (омоноличивания) отдельных элементов строительных конструкций, гидроизоляции и др. Минеральные В. м. -…
Цемент (неорганич. вяжущие материалы)
Цемент (нем. Zement, от лат. caementum - щебень, битый камень), собирательное название искусственных неорганических порошкообразных вяжущих материалов, преимущественно гидравлических, обладающих…
Железобетон
Железобетон, сочетание бетона и стальной арматуры, монолитно соединённых и совместно работающих в конструкции. Термин "Ж." нередко употребляется как собирательное название железобетонных конструкций и…
Белелюбский Николай Аполлонович
Белелюбский Николай Аполлонович [1(13).3.1845 - 4.8.1922], русский инженер и учёный в области строительной механики и мостостроения. В 1867 окончил Петербургский институт инженеров путей сообщения, с…
Малюга Иван Григорьевич
Малюга Иван Григорьевич (1853-1933), русский учёный в области технологии строительных материалов. В 1879 окончил Инженерную академию в Петербурге. С 1885 преподавал там же (с 1891 профессор). Один из…
Портландцемент
Портландцемент (от англ. Portland - название полуострова на Ю. Великобритании), гидравлическое вяжущее вещество, состоящее главным образом из силикатов кальция. П. - наиболее распространённый в…
Беляев Николай Михайлович
Беляев Николай Михайлович [24.1(5.2).1890, Владимир, - 25.4.1944, Ленинград], советский учёный в области теории прочности, член-корреспондент АН СССР (1939). По окончании в 1916 Петербургского…
Скрамтаев Борис Григорьевич
Скрамтаев Борис Григорьевич [1(14).1.1905, Гончарная слобода, ныне Курской области, - 13.9.1966, Москва], советский учёный в области строительных материалов, профессор (1933), доктор технических наук…
Гипсобетон
Гипсобетон, гипсовый бетон, вид бетона, изготовляемого на основе гипсовых вяжущих материалов (главным образом строительного гипса). Применяется для производства гипсобетонных изделий (см. Гипсовые и…
Силикатный бетон
Силикатный бетон, бетон, получаемый тепловлажностной обработкой (в автоклавах) смесей, состоящих из известково-кремнезёмистого вяжущего, неорганического заполнителя и воды. В процессе обработки…
Жаростойкий бетон
Жаростойкий бетон, бетон, способный сохранять в заданных пределах физико-механические свойства при длительном воздействии на него высоких температур. Вяжущими для Ж. б. служат: портландцемент…
Асфальтобетон
Асфальтобетон, асфальтовый бетон, строительный материал в виде уплотнённой смеси щебня, песка, минерального порошка и битума. Перед смешением составные части высушивают и нагревают до температуры 100-…
Пластбетон
Пластбетон, искусственный строительный материал, представляющий собой затвердевшую смесь полимерного связующего с минеральным заполнителем (песком, щебнем и др.); то же, что полимербетон…
Гидротехнический бетон
Гидротехнический бетон, бетон, применяемый для строительства сооружений или их отдельных частей, постоянно находящихся в воде или периодически контактирующих с водной средой; разновидность тяжёлого…
Быстротвердеющий цемент
Быстротвердеющий цемент, цемент, характеризующийся интенсивным нарастанием прочности в начальный период твердения. Применяется в основном для изготовления сборных железобетонных конструкций и изделий…
Крупнопористый (беспесчаный) бетон
Крупнопористый (беспесчаный) бетон, бетон, получаемый из смеси плотного или пористого (преимущетвенно однофракционного) гравия или щебня, вяжущего (портландцемента или шлакопортландцемента) и воды…
Вермикулитобетон
Вермикулитобетон, разновидность лёгкого бетона с заполнителем из вспученного вермикулита. Вяжущими служат цемент, битумы, растворимое стекло, синтетические смолы и т.д. В. теплоизоляционный с…
Керамзитобетон
Керамзитобетон, наиболее распространённый вид лёгкого бетона, в котором крупным заполнителем является керамзит, а вяжущим - цемент (реже строительный гипс, известь, синтетические смолы и т.п.); в…
Пемзобетон
Пемзобетон, лёгкий бетон, заполнителем в котором служит пемза (природная, шлаковая). По назначению различают П.: теплоизоляционный, применяемый главным образом в многослойных ограждающих конструкциях…
Перлитобетон
Перлитобетон, разновидность лёгкого бетона, в котором заполнителем является вспученный перлит или близкие к нему вулканические породы (обсидианы, витрофиры и др.). Вяжущим для П. служат: цемент (…
Туфобетон
Туфобетон, лёгкий бетон, в котором заполнителем служит туф вулканический. Объёмная масса Т. 1200-1800 кг/м3, предел прочности при сжатии 5-10 Мн/м2. Т. применяется главным образом в качестве местного…
Ячеистый бетон
Ячеистый бетон, общее название группы лёгких бетонов, структура которых характеризуется наличием значительного количества (до 85% объёма бетона) искусственно созданных замкнутых пор (ячеек) размером 0…
Газобетон
Газобетон, разновидность ячеистого бетона. Изготовляется путём введения газообразователя (обычно алюминиевой пудры) в смесь, состоящую из вяжущего (портландцемента, молотой извести-кипелки и др.)…
Пенобетон
Пенобетон, разновидность ячеистого бетона. По своим свойствам и применению П. подобен газобетону…
Теплоизоляционные материалы
Теплоизоляционные материалы, материалы и изделия, применяемые для теплоизоляции зданий (сооружений), технологического оборудования, средств транспорта и др. Т. м. характеризуются низкой…
Вискозиметр
Вискозиметр (от позднелат. viscosus - вязкий и ...метр), прибор для определения вязкости. Наиболее распространены В. капиллярные, ротационные, с падающим шариком, ультразвуковые. Определение вязкости…
Бетон
Бетон (франц. béton), искусственный каменный материал, получаемый из рационально подобранной смеси вяжущего вещества (с водой, реже без неё), заполнителей и специальных добавок (в некоторых случаях) после её формования и твердения; один из основных строительных материалов. До формования указанная смесь называется бетонной смесью (см. Бетонные работы).
Историческая справка. При возведении массивных сооружений и таких конструкций, как своды, купола, триумфальные арки, ещё древние римляне использовали Б. и в качестве вяжущих материалов применяли глину, гипс, известь, асфальт. С падением Римской империи применение Б. прекратилось и возобновилось лишь в 18 в. в западноевропейских странах.
Развитие и совершенствование технологии Б. связано с производством цемента,который появился в России в начале 18 в. По архивным свидетельствам на строительстве Ладожского канала в 1728—29 был использован цемент, изготовленный на цементном заводе, существовавшем в Конорском уезде Петербургской губернии В 1824 Дж. Аспдин получил в Англии патент на способ изготовления гидравлического цемента. Первый цементный завод во Франции был открыт в 1840, в Германии — в 1855, в США — в 1871. Распространению Б. способствовало изобретение в 19 в. железобетона.
Широкое применение Б. в СССР было подготовлено трудами русских учёных Н. А. Белелюбского, А. Р. Шуляченко и И. Г. Малюги, разработавших совместно в 1881 первые нормы на портландцемент.В 1890 И. Самович опубликовал результаты испытаний прочности растворов с различным содержанием цемента и предложил составы бетонной смеси для получения Б. наибольшей плотности. Профессор И. Г. Малюга в 1895 установил качественную зависимость между прочностью Б. и процентным содержанием воды в массе цемента и заполнителей. В работе американского учёного Д. Абрамса, опубликованной в США в 1918, были даны подробные графические зависимости прочности Б. от водо-цементного отношения и подвижности бетонной смеси, от состава Б., крупности заполнителей и водо-цементного отношения. Научные основы проектирования состава Б. с учётом его прочности и подвижности бетонной смеси были развиты советским учёным Н. М. Беляевым. Представления о зависимости прочности Б. 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 Б. от обратной величины — цементно-водного отношения. В течение ряда лет эта зависимость применялась на практике. В 1965 советским учёным профессором Б. Г. Скрамтаевым совместно с др. исследователями было установлено, что линейная зависимость справедлива лишь в определённом диапазоне изменения цементно-водного отношения.
Классификация и области применения бетона. Б. классифицируют по виду применяемого вяжущего: Б. на неорганических вяжущих (цементные Б., гипсобетоны, силикатные бетоны, кислотоупорные Б., жаростойкие бетоны и др. специальные Б.) и Б. на органических вяжущих (асфальтобетоны, пластбетоны).
Цементные Б. в зависимости от объёмной массы (в кг/м3) подразделяются на особо тяжёлые (более 2500), тяжёлые (от 1800 до 2500), лёгкие (от 500 до 1800) и особо лёгкие (менее 500).
Особо тяжёлые бетоны предназначены для специальных защитных сооружений (от радиоактивных воздействий); они изготовляются преимущественно на портландцементах и природных или искусственных заполнителях (магнетит, лимонит, барит, чугунный скрап, обрезки арматуры). Для улучшения защитных свойств от нейтронных излучений в особо тяжёлые Б. обычно вводят добавку карбида бора или др. добавки, содержащие лёгкие элементы — водород, литий, кадмий.
Наиболее распространены тяжёлые бетоны, применяемые в железобетонных и бетонных конструкциях промышленных и гражданских зданий, в гидротехнических сооружениях (см. Гидротехнический бетон), на строительстве каналов, транспортных и др. сооружений. Особое значение в гидротехническом строительстве приобретает стойкость Б., подвергающихся воздействию морских и пресных вод и атмосферы. К заполнителям для тяжёлых Б. предъявляются специальные требования по гранулометрическому составу и чистоте. Суровые климатические условия ряда районов Советского Союза привели к необходимости разработки и внедрения методов зимнего бетонирования. В районах с умеренным климатом большое значение имеют процессы ускорения твердения Б., что достигается применением быстро-твердеющих цементов, тепловой обработкой (электропрогрев, пропаривание, автоклавная обработка), введением химических добавок и др. способами. К тяжёлым Б. относится также силикатный Б., в котором вяжущим является кальциевая известь. Промежуточное положение между тяжёлыми и лёгкими Б. занимает крупнопористый (беспесчаный) бетон, изготовляемый на плотном крупном заполнителе с поризованным при помощи газо- или пенообразователей цементным камнем.
Лёгкие бетоны изготовляют на гидравлическом вяжущем и пористых искусственных или природных заполнителях. Существует много разновидностей лёгкого Б.; они названы в зависимости от вида примененного заполнителя — вермикулитобетон, керамзитобетон, пемзобетон, перлитобетон, туфобетон и др.
По структуре и степени заполнения межзернового пространства цементным камнем лёгкие Б. подразделяются на обычные лёгкие Б. (с полным заполнением межзернового пространства), малопесчаные лёгкие Б. (с частичным заполнением межзернового пространства), крупнопористые лёгкие Б., изготовляемые без мелкого заполнителя, и лёгкие Б. с цементным камнем, поризованные при помощи газо- или пенообразователей. По виду вяжущего лёгкие Б. на пористых заполнителях разделяются на цементные, цементно-известковые, известково-шлаковые и силикатные. Рациональная область применения лёгких Б. — наружные стены и покрытия зданий, где требуются низкая теплопроводность и малый вес. Высокопрочный лёгкий Б. используется в несущих конструкциях промышленных и гражданских зданий (в целях уменьшения их собственного веса). К лёгким Б. относятся также конструктивно-теплоизоляционные и конструктивные ячеистые бетоны с объёмной массой от 500 до 1200 кг/м3. По способу образования пористой структуры ячеистые Б. разделяются на газобетоны и пенобетоны, по виду вяжущего — на газо- и пенобетоны, получаемые с применением портландцемента или смешанных вяжущих; на газо- и пеносиликаты, изготовляемые на основе извести; газо- и пеношлакобетоны с применением молотых доменных шлаков. При использовании золы вместо кварцевого песка ячеистые Б. называются газо- и пенозолобетонами, газо- и пенозолосиликатами, газо- и пеношлакозолобетонами.
Особо лёгкие бетоны применяют главным образом как теплоизоляционные материалы.
Области применения Б. в современном строительстве постоянно расширяются. В перспективе намечается использование высокопрочных Б. (тяжёлых и лёгких), а также Б. с заданными физико-техническими свойствами: малой усадкой и ползучестью, морозостойкостью, долговечностью, трещиностойкостью, теплопроводностью, жаростойкостью и защитными свойствами от радиоактивных воздействий. Для достижения этого потребуется проведение широкого круга исследований, предусматривающих разработку важнейших теоретических вопросов технологии тяжёлых, лёгких и ячеистых Б.: макро- и микроструктурной теорий прочности Б. с учётом внутренних напряжений и микротрещинообразования, теорий кратковременных и длительных деформаций Б. и др.
Физико-технические свойства Б. Основные свойства Б. — плотность, содержание связанной воды (для особо тяжёлых Б.), прочность при сжатии и растяжении, морозостойкость, теплопроводность и техническая вязкость (жёсткость смеси). Прочность Б. характеризуется их маркой (временным сопротивлением на сжатие, осевое растяжение или растяжение при изгибе). Марка по прочности на сжатие тяжёлых цементных, особо тяжёлых, лёгких и крупнопористых Б. определяется испытанием на сжатие бетонных кубов со стороной, равной 200 мм,изготовленных из рабочего состава и испытанных после определённого срока выдержки. Для образцов монолитного Б. промышленных и гражданских зданий и сооружений срок выдержки при нормальном твердении (при температуре 20 °С и относительной влажности не ниже 90%) равен 28 сут. Прочность Б. в возрасте 28 сут R28 нормального твердения можно определять по формуле:
R28 = aRц (Ц/В - б),
где Рц — активность (прочность) цемента; Ц/В — цементно-водное отношение; а — 0,4—0,5 и б — 0,45—0,50 — коэффициенты, зависящие от вида цемента и заполнителей. Для установления марки Б. гидротехнических массивных сооружений срок выдержки образцов равен 180 сут. Срок выдержки и условия твердения образцов Б. сборных изделий указываются в соответствующих ГОСТах. За марку силикатных и ячеистых Б. принимают временное сопротивление в кгс/см2 на сжатие образцов тех же размеров, но прошедших автоклавную обработку одновременно с изделиями (1 кгс/см2 " 0,1 Мн/м2). Особо тяжёлые Б. имеют марки от 100 до 300 (~10—30 Мн/м2), тяжёлые Б. — от 100 до 600 (~10—60 Мн/м2). Марки высокопрочных Б. — 800—1000 (~80—100 Мн/м2). Применение высокопрочных Б. наиболее целесообразно в центрально-сжатых или сжатых с малым эксцентриситетом колоннах многоэтажных промышленных и гражданских зданий, фермах и арках больших пролётов. Лёгкие Б. на пористых заполнителях имеют марки от 25 до 200 (~2,5—20 Мн/м2),высокопрочные Б. — до 400 (~40 Мн/м2),крупнопористые Б. — от 15 до 100 (~1,5—10 Мн/м2), ячеистые Б. — от 25 до 200(~2,5—20 Мн/м2), особо лёгкие Б. — от 5 до 50 (~0,5—5 Мн/м2). Прочность Б. на осевое растяжение ниже прочности Б. на сжатие примерно в 10 раз.
Требования по прочности на растяжение при изгибе могут предъявляться, например, к Б. дорожных и аэродромных покрытий. К Б. гидротехнических и специальных сооружений (телевизионные башни, градирни и др.), кроме прочностных показателей, предъявляются требования по морозостойкости, оцениваемой испытанием образцов на замораживание и оттаивание (попеременное) в насыщенном водой состоянии от 50 до 500 циклов. К сооружениям, работающим под напором воды, предъявляются требования по водонепроницаемости, а для сооружений, находящихся под воздействием морской воды или др. агрессивных жидкостей и газов, — требования стойкости против коррозии. При проектировании состава тяжёлого цементного Б. учитываются требования к его прочности на сжатие, подвижности бетонной смеси и её жёсткости (технической вязкости), а при проектировании состава лёгких и особо тяжёлых Б. — также и к плотности. Сохранение заданной подвижности особенно важно при современных индустриальных способах производства; чрезмерная подвижность ведёт к перерасходу цемента, а недостаточная затрудняет укладку бетонной смеси имеющимися средствами и нередко приводит к браку продукции. Подвижность бетонной смеси определяют размером осадки (в см)стандартного бетонного конуса (усечённый конус высотой 30 см, диаметром нижнего основания 20 см, верхнего — 10 см). Жёсткость устанавливается по упрощённому способу профессора Б. Г. Скрамтаева либо с помощью технического вискозиметра и выражается временем в сек,необходимым для превращения конуса из бетонной смеси в равновеликую призму или цилиндр. Эти исследования производят на стандартной лабораторной виброплощадке с автоматическим выключателем, используемой также при изготовлении контрольных образцов. Градации подвижности бетонной смеси приводятся в табл.
Градации подвижности бетонной смесиБетонная смесь
Жёсткость по техническому вискозиметру (сек)
Осадка конуса (см)
Жёсткая
более 60
0
Умеренно жёсткая
30-60
0
Малоподвижная
15-30
1-5
Подвижная
5—15
5-10
Сильноподвижная
—
10-15
Литая
—
15-25
Выбор бетонной смеси по степени её подвижности или жёсткости производят в зависимости от типа бетонируемой конструкции, способов транспортирования и укладки Б. Наряду с ценными конструктивными свойствами Б. обладает также и декоративными качествами. Подбором компонентов бетонной смеси и подготовкой опалубок или форм можно видоизменять окраску, текстуру и фактуру Б.; фактура зависит также и от способов механической и химической обработки поверхности Б. Пластическая выразительность сооружений и скульптуры из Б. усиливается его пористой, поглощающей свет поверхностью, а богатая градация декоративных свойств Б. используется в отделке интерьеров и в декоративном искусстве.
Лит.: Малюга И. Г., Состав и способ приготовления цементного раствора (бетона) для получения наибольшей крепости, СПБ, 1895; Самович И., Составление пропорций цементных растворов и бетонов, "Инженерный журнал", 1890, № 7—8 и 9; Беляев Н. М., Метод подбора состава бетона, Л., 1927; Скрамтаев Б. Г., Исследование прочности бетона и пластичности бетонной смеси, М., 1936 (Дисс.); Москвин В. М., Бетон для морских гидротехнических сооружений, М., 1949; Шестоперов С. В., Долговечность бетона транспортных сооружений, 3 изд., М., 1966; Миронов С. А., Малин и на Л. А., Ускорение твердения бетона, 2 изд., М., 1964; СНиП, ч. 1, разд. В, гл. 3. Бетоны на неорганических вяжущих и заполнителях, М., 1963; Десов А. Е., Тяжелые и гидратные бетоны. (Для защиты от радиоактивных воздействий), М., 1956; Некрасов К. Д., Жароупорный бетон, М., 1957; Суздальцева А. Я., Бетон в современной архитектуре, М., 1968; Taylor W. Н., Concrete technology and practice, 2 ed., N. Y., 1967.
Библ.: Библиографический справочник литературы по технологии бетона за 1895—1940, под ред. Б. Г. Скрамтаева, М., 1941.
А. Е. Десов.