Зависимость прочности бетона от его состава

Составы и структуры бетона могут изменятся в широких пределах
Материалы могут по-разному влиять на свойства бетонов, различающихся по составу: в одних – наилучшим образом проявляются положительные свойства составляющих компонентов, в других — материалы используются нерационально.

Неодинаково сказываются на бетонах различных составов и особенности технологии.

Рассмотрим возможное изменение структуры и свойств бетона в двух случаях (предполагаем, что условия приготовления и формования бетона одинаковы).

1. При изменении Ц/В при постоянном содержании цемента и заполнителей в бетоне: (Рисунок)

а) смесь цемента и заполнителей может связывать и удерживать строго определенное количество воды, которая находится на поверхности частиц твердой фазы, в ее порах и капиллярах;

б) при недостатке воды смесь становится неудобоукладываемой, в бетоне вследствие недоуплотнения и недостатка жидкой фазы увеличивается количество пор и пустот, ухудшается качество сцепления между цементным камнем и заполнителями, понижается прочность;

в) при избытке воды – начинается расслаивание бетонной смеси, отделение излишней воды вместе с частью цемента, что также снижает прочность.

Поэтому только при определенных пределах Ц/В (если Ц/З = const) бетонная смесь будет оптимальной по структуре и свойствам, будет наилучшим образом укладываться и уплотняться.

Оптимальное значение Ц/В зависит от соотношения Ц/З и их свойств, так как эти факторы определяют водоудерживающую способность бетонной смеси и ее удобоукладываемость.

2. На прочность бетона, а также на водопотребность бетонной смеси заметное влияние оказывает соотношение Ц/З при постоянном Ц/В.

В зависимости от соотношения Ц/З бетон может иметь три типа структуры (см. п. 3.1). Каждая структура имеет свои закономерности, определяющие ее свойства и влияние на них различных факторов. Для структуры I типа решающее значение имеют свойства цемента. Для II и особенно III – влияние оказывают и свойства заполнителя.

Границы между типами структур условны, и могут значительно сдвигаться при изменении свойств цемента, заполнителей, подвижности бетонной смеси, методов формования и др. факторов.

Наиболее оптимальными будут составы с таким Ц/З, при котором цементное тесто полностью заполняет пустоты между зернами заполнителя с небольшой их раздвижкой.

— при меньшем значении Ц/З водопотребность бетонной смеси изменяется мало, но прочность резко падает вследствие уменьшения плотности бетона из-за недостатка мельчайших частиц твердой фазы;

— при больших значениях Ц/З прочность повышается, но резко возрастает водопотребность, вследствие увеличения удельной поверхности твердой фазы.

Отдельные фракции заполнителя по-разному влияют на свойства бетона:

— крупный заполнитель влияет на прочность, и меньше на подвижность или водопотребность бетонной смеси. Крупный заполнитель создает каменный скелет в бетоне, заметно влияет на характер напряженного состояния, на деформации и трещинообразования;

— мелкий заполнитель, располагаясь между зернами крупного, оказывает меньшее влияние на поведение бетона под нагрузкой и, следовательно, на его прочность, но значительно изменяет водопотребность бетонной смеси.

Значительное влияние на технологические зависимости и прочность бетона оказывает применение минеральных и химических добавок.

Многокомпонентность состава позволяет эффективно управлять структурообразованием бетона и получать бетоны с большим разнообразием свойств.