Бетон

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

По дисциплине «Материаловедение»

 на тему: «Бетон»

 

 

 

Проверил

_____________иванов.                       ___________________2011г.

 

Автор реферата

студент группы

_______________петров.

____________________2011г.

 

Защищен с оценкой

____________________2011г.

 

 

 

 

 

 

 

 

2011

СОДЕРЖАНИЕ

Введение ……………………………………………………….. История бетона ………………………………………………... Свойства бетона …….………………………………………..... Из чего делают бетон? ..…………………………………… …. Как приготовляют бетонную смесь? ………………................ Качество бетона и его  виды…………………………………… Виды бетонов и их применение …………………….………... Физические свойства бетона ……...………………………….. Теплопроводность бетона …….……………………….……… Усталость бетона ……………………………………………… Заключение ……………………………………………………. Список литературы ……………………………………..……...

3 4 6 8 12 13 14 16 17 19 20 21

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

В  настоящее  время,   бетон   и   железобетон   являются    основными

строительными материалами. В  нашей   стране  производят  десятки миллионов тонн железобетона и бетона, ни один дом, построенный в последние  60  лет  не обходится без железобетонных изделий. Поэтому тема  производства  бетона  и железобетона является на сегодняшний день  очень  важной.  Важно  не  только знать технологию производства, но уметь уменьшить затраты.

 

     

 

ИСТОРИЯ БЕТОНА

Римляне материал, подобный бетону, называли по-разному. Так, литую кладку с каменным заполнителем они именовали греческим  словом "эмплектон" (emplekton). Встречается также слово "рудус" (rudus). Однако чаще всего при обозначении таких слов, как раствор, используемый при возведении стен, сводов, фундаментов и тому подобных конструкций, в римском лексиконе употреблялось словосочетание "опус цементум" (opus caementitium), которым и стали называть римский бетон.

Трудно точно сказать, где и  когда появился бетон, так как  начало его зарождения уходит далеко в глубь веков. Очевидно лишь то, что он не возник таким, каким мы его знаем, а, как большинство строительных материалов, прошел длинный путь развития. Наиболее ранний бетон, обнаруженный археологами, можно отнести к 5600 г. до н.э. Он был найден на берегу Дуная в поселке Лапински Вир (Югославия) в одной из хижин древнего поселения каменного века, где из него был сделан пол толщиной 25 см. Бетон для этого пола приготавливался на гравии и красноватой местной извести.

История бетона неразрывно связана  с историей цемента. Древнейшими  вяжущими веществами, используемыми  человеком, являлась глина и жирная земля, которые после смешивания с водой и высыхания приобретали  некоторую прочность. По мере развития и усложнения строительства возрастали требования, предъявляемые к вяжущим  веществам. Более чем за 3 тыс. лет  до н.э. в Египте, Индии и Китае  начали изготавливать искусственные  вяжущие, такие, как гипс, а позднее - известь, которые получали посредством  умеренной термической обработки  исходного сырья.

Наиболее раннее применение бетона в Египте, обнаруженное в гробнице Тебесе (Теве) датируется 1950 г. до н.э. Бетон был применен при строительстве галерей египетского лабиринта и монолитного свода пирамиды Нима задолго до н.э.

Несомненно, на широкое распространение  римского бетона определенное влияние  оказала политическая и экономическая  структура античного общества. Однако не в меньшей степени, а может  быть, даже в большей, этому способствовал  и ряд крупных технических  достижений. В частности, открытие римлянами  свойств пуццолановых добавок, значительное улучшение состава бетона за счет использования чистых и даже в  отдельных случаях фракционированных  заполнителей взамен ранее применявшегося грунта, и тщательное уплотнение бетонной смеси, которому римляне уделяли  большое внимание, и которое в  значительной степени способствовало улучшению качества бетона. Предположительно, в период наивысшего развития бетона (2 век н.э.) римлянами были разработаны  и новые виды вяжущих веществ  типа романцемента, позволившие в значительной степени улучшить физико-механические и деформативные характеристики возводимых ими бетонных сооружений. Повышению долговечности бетона способствовали и географические условия Италии с ее теплым и влажным климатом, в то время как в других странах с более суровым климатом постройки из такого же бетона сохранились плохо. Даже сегодня не потеряли своей значимости и конструктивные особенности римских бетонных дорог, полов, сводов и куполов, особенно в связи с тем, что, не умея бороться с растягивающими и изгибными напряжениями бетонных конструкций, римляне прекрасно "научили" их работать на сжатие. Большой интерес представляет и химико-минералогический состав римского цемента. Сочетание этих нововведений и явилось, видимо, основной причиной поразительной долговечности римского бетона, которую до сих пор нередко связывают с якобы утраченными секретами античных строителей.

 

 

СВОЙСТВА  БЕТОНА

 

      Самым  важным  свойством   бетона  является  его   прочность,   т.   е.

способность сопротивляться внешним силам  не  разрушаясь.  Как и природный камень,  бетон  лучше  всего  сопротивляется  сжатию,  поэтому  за  критерий прочности бетона строители  приняли  предел  прочности  бетона  при  сжатии. Чтобы определить прочность бетона, из него изготовляют  Эталонный  кубик  с ребром 200 мм, если разрушился при нагрузке 80  тонн,  то  предел  прочности при сжатии будет равен 20 МПа.

В зависимости от прочности на сжатие бетон делится на  марки.  Марку  бетона строители определяют по пределу прочности эталонного  кубика  с  ребром  200 мм. Так, в России в строительстве применяют следующие марки  бетона:  «600», «500» , «400», «300», «250», «150», «100» и ниже.  Выбор  марки  зависит  от тех условий, в которых будет работать бетон.

Прочность бетона зависит от прочности  каменного заполнителя (щебня,  гравия) и от качества растворенного в воде цемента: бетон  будет  тем прочнее,  чем прочнее каменные заполнители и  чем  лучше  они  будут скреплены  цементным клеем.  Прочность  природных  камней  не изменяется  со  временем,  а   вот прочность бетона со временем растет.

Другим  важным  свойством  бетона  является  плотность  –  отношение   массы материала к его объему. Плотность бетона всегда меньше 100%.

Плотность сильно влияет на качество бетона, в том числе и на его прочность: чем выше плотность бетона, тем он  прочнее.  Поры  в  бетоне, как  правило, появляются при его изготовлении: в результате испарения  излишней  воды,  не вступившей  в  химическую  реакцию  с  цементом  при  его   твердении,   при недостатке цемента.

С плотностью связано и обратное свойство бетона  –  пористость  –  отношение объема пор к общему объему материала. Пористость как бы дополняет  плотность бетона до 100%. Как бы ни был плотен бетон, в нем всегда есть поры!

Водостойкость – свойство бетона противостоять действию воды  не разрушаясь. Чтобы определить водостойкость  бетона,  изготовляют  два  образца:  один  в сухом виде раздавливают на прессе и  определяют  его нормальную  прочность. Другой образец предварительно погружают в  воду,  а  после  насыщения  водой также  разрушают  на  прессе.  Из-за  ослабления  связей   между   частицами прочность  образца  уменьшается.  Отношение  прочности   насыщенного   водой образца  к  прочности  образца  в  сухом  виде   коэффициентом   размягчения материала. Для бетона он больше 0,8. Поэтому бетон  является  водостойким  и может применяться для сооружения конструкций, подвергающихся  действию  воды – плотин, пирсов, молов.

Теплопроводность характеризует  способность  бетона  передавать  через  свою толщину  тепловой  поток,   возникающий   из-за   разности температур   на поверхностях бетона. Теплопроводность бетона почти в 50 раз  меньше, чем  у стали, но зато выше, чем у строительного кирпича.

Сравнительно  невысокая   теплопроводность   обеспечивает   бетону высокую огнестойкость  –  способность   материала   выдерживать   действие   высоких температур. Бетон может выдержать в течение длительного времени  температуру выше 1000° С. При этом он не разрушается и не трескается.

Все знают, что  если  в  поры  камней  проникает  вода,  то,  замерзая,  она

расширяется и тем самым разрушает даже самые крепкие  горные  породы.  Бетон же при  насыщении  водой  может  выдерживать  многократное замораживание  и оттаивание. При этом он не разрушается и почти не снижает  своей  прочности. Это свойство называется морозостойкостью.

А вот еще одно свойство бетона – объемная масса.  У  бетона  объемная  масса может быть равной. Она  зависит  от  заполнителей,  которые используются  в бетоне. По этому признаку бетоны делятся на  три  вида:  тяжелый,  легкий  и особо легкий. Эта классификация зависит от массы заполнителя,  применяемого при изготовлении бетона. Так, например, бетон на  естественных  заполнителях из гранита, известняка, доломита имеет объемную массу 2200 – 2400  кг/м³,  а прочность его достигает 60 МПа  (или  600  кг/см²).  Такой бетон называют тяжелым бетоном. А вот бетон на щебне из легких каменных  пород  (пемза  или туф) имеет меньшую объемную массу – обычно 1600 – 1800  кг/м³  и называется легким бетоном. Если  бетон  изготовить  на  искусственных  легких  пористых заполнителях из обожженных до спекания глиняных материалов,  как,  например, керамзит, аглопорит, шлаковая пемза,  зольный гравий  и т.  п.,  то  можно получить целую гамму легких бетонов разной объемной массы – до  1800  кг/м³. Их прочность колеблется от 7,5 до 40 МПа (75 до 400 кг/см²).

Применение в сооружении  тяжелого  или  легкого  бетона  определяется  типом конструкции и условиями ее эксплуатации.

По назначению бетоны подразделяются на  бетон  обычный  –  для  изготовления колонн, балок, плит и  т.  п.  конструкций;  бетон гидротехнический  –  для плотин, шлюзов, облицовки каналов; бетон  для  подземных  сооружений  –  для изготовления  труб  колодцев,  резервуаров;  бетон  для  дорожных  покрытий; бетоны   специального   назначения   на   специальных   видах   цемента – кислотоупорный, жаростойкий и т. п.

 

 

ИЗ ЧЕГО ДЕЛАЮТ БЕТОН?

 

Проектируя новую машину, конструктор  решает, какую форму нужно придать тем или иным  ее  деталям.  Он  устанавливает  заранее,  какой  должна  быть прочность этих деталей. Но  ведь  прочность  будет  зависеть  от  материала!Значит нужно подобрать соответствующий материал!

Точно  так  же  обстоит  дело  и  в  строительстве!   Строителю необходимо предварительно знать, какими свойствами  должен  обладать  изготовленный  им бетон, какова будет его прочность, как на  него  будет  действовать  жара  и мороз.

Но состав бетона не может быть универсальным. Его нельзя назначить  по одному рецепту, который пригоден для всех случаев.

      Состав  бетона,  как  и   состав  сплава  в  металлургии,  должен  быть запроектирован заранее.  Он  зависит  от  того,  в  каком  сооружении  будет применяться бетон.

Чтобы  получать  бетон,  заданного   состава,   нужно   разработать   его

«рецептуру». Российские ученые Н.М.  Беляев,  С.А.  Миронов,  Н.А.  Попов  и другие разработали технологию  бетона,  благодаря  которой  стало возможным изготовлять  бетон  с  заранее известными  свойствами.  Для этого   нужно правильно   подобрать   наивыгоднейшие   пропорции (количество)   исходных материалов, входящих в состав бетона. Но прочность бетона зависит не  только от того, в каких количествах взяты его  составные  части,  большое  значение будет иметь также качество исходных  материалов  -  крупного   каменного заполнителя, песка, цемента и воды. Их берут в определенных  количествах,  а затем перемешивают  между  собой.  Какими  качествами  должны  обладать  эти исходные материалы?

Начнем с крупного заполнителя - гравия и щебня.

Гравий - это в различной степени  обкатанные обломки самых прочных  горных пород (гранита, диорита, базальта, темно - серого  известняка) круглой  или яйцевидной формы с гладкой поверхностью. Размер этих зерен от 5  до  77  мм.

По своему происхождению различают  гравий (овражный), речной и морской.

В горном гравии обычно  содержатся  вредные  примеси  глины,  пыли,  песка, органических  веществ,  сернистых  и  сернокислых  соединений.  В  речном  и морском гравии примеси почти отсутствуют.

Щебень - это материал, который получают при дроблении горных пород или искусственных камней на куски размером также  от  5  до  77мм.  Зерна  щебня имеют  неправильную  форму,  поверхность  их  шероховатая.  Поэтому   щебень прочнее сцепляется  с  цементным  камнем,  чем  гравий.  Прочность  крупного заполнителя особенно важна,  так  как  именно  он образует  скелет  бетона.