Бетон (французкое слово beton, от лат. bitumen — горная смола) — один из основных строительных, материалов. Искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания рационально составленной смеси вяжущего материала, воды и заполнителей.
Имеются разновидности, затвердевающие и безучастия воды, например асфальтобетон. Бетон широко применяется для изготовления сборных железобетонных конструкций, железобетонных изделий, бетонных изделий, для возведения монолитных бетонных и железобетонных сооружений.
По роду вяжущего материала наиболее распространены цементные бетоны, реже применяются известковый, гипсовый и др. Заполнители делятся на мелкие (обычный песок, шлаковый песок и др.) с размером зёрен до 5 мм и крупные (щебень, гравий) с размером кусков от 5 до 40 мм, а в массивных сооружениях — до 80 —150 мм.
Кроме тяжёлых заполнителей из плотных горных пород, применяются и лёгкие — из пористых горных пород (пемзы, туфа, ракушечника) или из искусств, пористых материалов (керамзит, термозит).
Бывают бетоны со смесью мелкого и крупно заполнителя:
- с одним мелким заполнителем - песчаный или мелкозернистый, (тоже — строительный раствор),
- с одним крупным заполнителем - крупнопористый
- вовсе без заполнителей - ячеистый бетон.
В зависимости от вида заполнителей и структуры - плотный или пористый
Различают:
- тяжелый - объёмный вес более 1800 кг/м3), применяемый в тех железобетонных и бетонных конструкциях, гле требуются высокая прочность и плотность.
- особо тяжёлый бетон - объёмный вес более 2700 кг/м3 с заполнителями из барита, железных руд или металлов.
- применяемый для защиты от гамма-лучей на атомных электростанциях, в лабораториях и т. п.
- бетон - объёмный вес менее 1 800 кг/м3 — шлакобетон, пемзобетон и др., отличающийся малой теплопроводностью, применяемый для ограждающих конструкций, например, в стенах зданий;
- особолегкий - ячеистый — теплоизоляционный материал объемный вес менее 600 кг/м3).
Главнейшее свойство бетона — прочность npи сжатии - зависит от качества вяжущего материала, от водовяжущего (водоцементного) отношения ( чем оно выше, тем ниже прочность), от заполнителей и самого бетона
Продел прочности при сжатии (так называемая марка) бывает обычно 50 - 600 кг/см2.
Бетон получил широкое распространение в строительстве вследствие доступности сырья, долговечности, огнестойкости и других качеств.
Рассмотрим только бетоны на минеральных вяжущих. К таким вяжущим относятся цементы различных видов, известь и гипс. Песок и другие заполнители крупностью до 5 мм (например, гранулированный доменный шлак) принято называть мелкими заполнителями, гравий и щебень каменный, шлаковый, кирпичный крупностью свыше 5 мм, но не более 150 мм,— крупными заполнителями. В обычном бетоне используется смесь мелкого и крупного заполнителей.
Смесь вяжущего с мелким заполнителем называют строительным раствором или мелкозернистым бетоном.
Твердение бетона или строительного раствора является результатом сложных физико-химических процессов, происходящих между вяжущим материалом и водой. Заполнители же в этих процессах почти не участвуют, поэтому их часто называют «инертными» материалами.
Вяжущее вещество после его затворения водой образует «тесто», которое, затвердевая, связывает между собой зерна заполнителей, в результате чего и получается искусственный каменный материал — бетон или раствор.
В состав бетона или раствора, помимо перечисленных выше составляющих (вяжущего вещества, воды и заполнителей), могут входить также различные добавки, предназначенные улучшить те или иные свойства бетона, уменьшить расход вяжущего, ускорить твердение бетона и пр.
В качестве вяжущего для бетонов применяются преимущественно цементы различных видов. Строительные растворы, в зависимости от их на значения, приготовляют как на цементах, извести или гипсе, так и на смеси цемента с известью или глиной, на смеси гипса с известью и т. п. Растворы на смешанном вяжущем называются сложными.
Правильно составленную и хорошо перемешанную до полной однородности смесь составляющих бетона принято называть бетонной смесью.
Качество бетонной смеси имеет большое влияние на свойства бетона и его стоимость.
Состав бетонной смеси подбирают, исходя не только из требуемых свойств бетона, но и с учетом принятой технологии приготовления смеси, способов ее транспортирования и укладки в дело.
Бетонная смесь должна, во-первых, сохранять при транспортировании, перегрузках и укладке ее в опалубку или в формы свою однородность; во-вторых, иметь необходимую степень подвижности (консистенцию). Такие же требования предъявляются и к строительным растворам.
По степени подвижности различают бетонные смеси и растворы пластичные и жесткие.
Пластичные смеси, обладая необходимой связностью, сравнительно легко заполняют формы и уплотняются под действием своего веса и небольших внешних усилий, что вызывается в основном повышенным содержанием воды в смеси.
Жесткие смеси, полусухие, с небольшим содержанием воды требуют приложения довольно значительных усилий при укладке (вибрирование, трамбование и т. п.). Сборные железобетонные изделия изготовляют, как правило, с применением жестких бетонных смесей. При сооружении монолитных конструкций с густой арматурой приходится применять пластичные смеси. Строительные растворы приготовляют преимущественно пластичной консистенции.
Бетонные изделия
Широко применяются в строительстве изделия из тяжёлого и легкого бетона. Производятся на специальных заводах или полигонах. Наиболее распространённые пустотелые камни для стен, крупные блоки (весом до 5 т) для стен (сплошные из лёгкого или пустотелые из тяжёлого бетона).
Бортовые камни для дорог, плиты для облицовки, для полов промышленных зданий и тротуаров, трубы для водостоков и др.
На заводах изделия изготовляются полностью механизированным способом, чаще всего с применением вибрации, прессования или вибропрессования. Весь процесс изготовления, включая твердение (пропаривание) длится не более суток.
Бетонные конструкции
Строительные конструкции, выполненные из бетона. Вследствие малой прочности бетона на растяжение конструкции применяются в тех случаях, когда они воспринимают сжимающие усилия (стены зданий, горы колонн), а также в массивных сооружениях (например в подпорных стенах), устойчивость которых при горизонтальных нагрузках обеспечивается собственным весом.
При необходимости воспринимать растягивающие усилия в конструкциях включают стальную арматуру. Конструкции, в которых используется совместная работа бетона и стальной арматуры, называются железобетонными конструкциями (железобетон).