Структура бетона и факторы определяющие его прочность.

Бетон это искусственный материала получаемый смешением в определенных пропорциях цементного вяжущего заполнителя и воды и выдерживается во времени в естественных или специально созданных для твердения условиях, связующим в единое целое этой смеси явл. цементный камень он определяет основные св-ва бетона и долговечность.

Различают микро, мезо и макро структуры бетона.

Микро структура – структура цементного камня состоящего из кристаллического сростка цементного геля и порового пространства, которая может меняться по размерам и объемам в зависимости от тонкости помола цемента, химика минералогического состава, химических добавок, водоцементного отношения и условий твердения.

Мезо структура – рассматривается как структура цементного песчаного раствора в классическом бетоне или отдельно как песчаный бетон. Св-ва этой структуры определяют микро структура цементного камня зерновой состав и минералогический состав песка и поровое пространство между цементным камнем и заполнителем в зоне их контакта.

Макро структура – структура двух компонентного бетона состоящего из цементно песчаного раствора и крупного заполнителя, св-ва этой структуры определяют св-вами микро и мезо структуры, химическим составом и строением крупного заполнителя, а также его соотношение с двумя другими структурами.

Существенное влияние на св-ва бетона оказывает характер распределения зерен заполнителя по размерам в объеме бетона

1. слоистая

2. не однородная ракушечная

3. не однородная кавернозная

4. не однородная по распределению заполнителя и песчано цементного раствора

Цементный камень сложен различными минералами и отличается не однородностью и прочностью. Прочность цементного камня во многом зависит от относительной плотности формирующейся структуры материала.

Прочность бетона в большей степени зависит от пространственного строения и прочности мезо структуры, если последняя величина не ниже прочности сцепления цементного камня с заполнителем.

Наиболее слабыми местами (начало разрушения бетона) следует считать точки развития микро трещин которые появляются:

1. от дифектов в микро структуре

2. от неравномерного строения

Мезо и макро структуры бетона, для улучшения качеств бетона необходимо уменьшать размеры зерен кристаллов и пор в цементном камне, обеспечить технологическими приемами их равномерное распределение в объеме.

Достижение таких параметров в структуре бетона обеспечивает не только высоту прочность но и улучшает такие качества как морозостойкость, водостойкость, коррозиостойкость, основные критерии долговечности бетона.

Морозостойкость явл. одним из важнейших св-в для обеспечения долговечности бетона, под морозостойкостью бетона следует понимать способность сохранять свою прочность при многократном по переменном замораживание и оттаивании в насыщенном водой состоянии. Оценка ведется по потере прочности или потере по массе для дорожного бетона.

В процессе гидратации цемента а затем твердение цементного камня образует система капелярных каналов и пор различного радиуса по мере гидратации происходит перекрытии капиллярных каналов и пор новообразованиями система переходит в замкнутую.

Поры этой системы заполнены паро воздушной смесью они явл. основой морозостойкости бетона и наз. резервными т.к. в них отжимается вода из обводненных пор при образовании льда, к таким порам относятся мельчайшие поры цементного геля, они нарушают сплошность материала и имеют большой капелярный потенциал. Чем больше объем подобных пор тем выше степень морозостойкости однако для обеспечения устойчивости морозостойкости необходимо чтобы объем резервных пор одномерной величины равномерно распределялся в микро объеме цементного камня и объеме растворной части бетона, для обеспечения одной и той же скорости продвижения отжимающейся воды по сообщающимся каналам прочность стенок которых обеспечивала устойчивость материала за время заполнения водой и льдом.

Одним из основных факторов влияющих на морозостойкость явл. начальное водоцементное отношение. При высоком водоцементном отношении размеры образующихся капеляров так велики что новообразования цементного камня не в состоянии их перекрыть.

Бетон с таким поровым пространством имеет высокую степень водопроницаемости. В этом случае значительная часть воды в объеме бетона переходит в лед разрушая ее структуру.