История бетона
При возведении массивных сооружений и таких конструкций, как своды, купола, триумфальные арки, ещё древние римляне использовали бетон, и в качестве вяжущих материалов применяли глину, гипс, известь, асфальт. С падением Римской империи применение бетона прекратилось и возобновилось лишь в ХIX веке в западноевропейских странах.
Развитие и совершенствование технологии бетона связано с производством цемента, который появился в России в начале 18 века. По архивным свидетельствам на строительстве Ладожского канала в 1728-1729 годах. был использован цемент, изготовленный на цементном заводе, существовавшем в Конорском уезде Петербургской губернии В 1824 году Дж. Аспдин получил в Англии патент на способ изготовления гидравлического цемента. Первый цементный завод во Франции был открыт в 1840 году, в Германии-в 1855 году, в США-в 1871 году. Распространению бетона способствовало изобретение в XIX веке железобетона.
Широкое применение бетона в СССР было подготовлено трудами русских учёных Н.А. Белелюбского, А.Р. Шуляченко и И.Г. Малюги, разработавших совместно в 1881 году первые нормы на портландцемент. В 1890 году И. Самович опубликовал результаты испытаний прочности растворов с различным содержанием цемента и предложил составы бетонной смеси для получения бетона наибольшей плотности. Профессор И. Г. Малюга в 1895 году установил качественную зависимость между прочностью бетона и процентным содержанием воды в массе цемента и заполнителей. В работе американского учёного Д. Абрамса, опубликованной в США в 1918 году, были даны подробные графические зависимости прочности бетона от водо-цементного отношения и подвижности бетонной смеси, от состава бетона, крупности заполнителей и водо-цементного отношения.
Научные основы проектирования состава бетона с учётом его прочности и подвижности бетонной смеси были развиты советским учёным Н.М. Беляевым. Представления о зависимости прочности бетона 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 бетона от обратной величиныцементно-водного отношения. В течение ряда лет эта зависимость применялась на практике. В 1965 году советским учёным профессором Б.Г. Скрамтаевым совместно с другими исследователями было установлено, что линейная зависимость справедлива лишь в определённом диапазоне изменения цементно-водного отношения.
Классификация и область применения бетона
Бетон классифицируют по виду применяемого вяжущего:
Бетон на неорганических вяжущих (цементные бетоны, гипсобетоны, силикатные бетоны, кислотоупорные бетоны, жаростойкие бетоны и другие специальные бетоны)
Бетон на органических вяжущих (асфальтобетоны, пластбетоны).
Цементные бетоны в зависимости от объёмной массы (в кг/м3) подразделяются на:
- особо тяжёлые (более 2500);
- тяжёлые (от 1800 до 2500);
- лёгкие (от 500 до 1800);
- 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 бетоны. 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, на строительстве каналов, транспортных и др. сооружений. Особое значение в гидротехническом строительстве приобретает стойкость бетон, подвергающихся воздействию морских, пресных вод, а также атмосферы.
К заполнителям для тяжёлых бетонов предъявляются специальные требования по гранулометрическому составу и чистоте. Суровые климатические условия ряда районов СССР приводили к необходимости разработки и внедрения методов зимнего бетонирования. В районах с умеренным климатом большое значение имеют процессы ускорения твердения бетона, что достигается применением быстро-твердеющих цементов, тепловой обработкой (электропрогрев, пропаривание, автоклавная обработка), введением химических добавок и др. способами. К тяжёлым бетонам относится также силикатный бетон, в котором вяжущим является кальциевая известь. Промежуточное положение между тяжёлыми и лёгкими бетоном 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 бетон: они названы в зависимости от вида примененного заполнителя-вермикулитобетон, керамзитобетон, пемзобетон, перлитобетон, туфобетон и другие.
По структуре и степени заполнения межзернового пространства цементным камнем лёгкие бетоны подразделяются:
на обычные лёгкие бетоны (с полным заполнением межзернового пространства);
малопесчаные лёгкие бетоны (с частичным заполнением межзернового пространства);
крупнопористые лёгкие бетоны, изготовляемые без мелкого заполнителя;
лёгкие бетоны с цементным камнем, поризованные при помощи газо- или пенообразователей;
По виду вяжущего лёгкие бетоны на пористых заполнителях разделяются как:
- цементные
- цементно-известковые
- известково-шлаковые
- силикатные
Рациональная область применения лёгких бетонов-наружные стены и покрытия зданий, где требуются низкая теплопроводность и малый вес. Высокопрочный лёгкий бетон используется в несущих конструкциях промышленных и гражданских зданий (в целях уменьшения их собственного веса). К лёгким бетонам относятся также конструктивно-теплоизоляционные и конструктивные ячеистые бетоны с объёмной массой от 500 до 1200 кг/м3.
По способу образования пористой структуры ячеистые бетоны 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 бетоны называются газо- и пенозолобетонами, газо- и пенозолосиликатами, газо- и пеношлакозолобетонами. Особо лёгкие бетоны применяют главным образом как теплоизоляционные материалы.
Области применения бетона в современном строительстве постоянно расширяются. В перспективе намечается использование высокопрочных бетонов (тяжёлых и лёгких), а также бетонов 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 бетонов: макро- и микроструктурной теорий прочности бетона с учётом внутренних напряжений и микротрещинообразования, теорий кратковременных и длительных деформаций бетонов и другие.
http://www.beton.ru/
