A beton (a francia béton szóból ) mesterséges kő építőanyag , amelyet ásványi (például cement ) vagy szerves kötőanyag, durva vagy finom adalékanyagok, víz racionálisan kiválasztott, alaposan összekevert és tömörített keverékének öntésével és keményítésével nyernek [1] . Bizonyos esetekben tartalmazhat speciális adalékokat, és nem tartalmaz vizet (például aszfaltbeton ).
Az építőiparban a cementből vagy más szervetlen kötőanyagból készült betonokat használják legszélesebb körben. Ezeket a betonokat általában vízzel zárják le. A beton aktív alkotórészei a cement és a víz; a köztük zajló reakció eredményeként cementkő keletkezik, amely az adalékszemcséket monolittá rögzíti.
Szerves kötőanyagokon ( bitumen , ásványi gyanták) a betonkeveréket víz bevezetése nélkül állítják elő, ami biztosítja a beton nagy sűrűségét és vízzáróságát.
A legkorábbi beton, amelyet a régészek az ásatások során Lepenski Vir faluban (Szerbia) fedeztek fel, Kr.e. 5600-hoz köthető. e. Az ókori település egyik kunyhójában kaviccsal és helyi mésszel kevert betonból 25 cm vastag padozat [2] [3] készült .
A betont széles körben használták az ókori Rómában [2] . Olaszország egy vulkanikus ország, ahol könnyen hozzáférhető összetevőkből lehet betont készíteni, beleértve a puccolánokat és a lávatörmeléket . A rómaiak betont használtak középületek és építmények tömeges építésekor, beleértve a Pantheont is, amely még mindig a világ legnagyobb vasbeton kupolája. Ugyanakkor ez a technológia nem volt elterjedt az állam keleti részén, ahol hagyományosan követ használnak az építőiparban, majd olcsó lábazat - egyfajta tégla.
A Nyugat-Római Birodalom hanyatlása miatt a monumentális épületek és építmények nagyarányú építése semmivé vált, ami a beton felhasználását célszerűtlenné tette, és a mesterség és a tudomány általános leépülésével együtt a termelés elvesztéséhez vezetett. technológia. A korai középkorban az egyetlen jelentős építészeti objektum a természetes kőből épült katedrálisok voltak.
A "római cement" szabadalmát 1796 -ban James Parker szerezte meg . A 19. század első felében számos kutató és iparos fejlesztette ki a modern típusú portlandcementet. 1824-ben Joseph Aspdin kapott szabadalmat a portlandcementre , 1844 -ben I. Johnson javította az Aspdin-féle portlandcementet. 1817-ben Vika feltalálta a cementklinkert , 1840-ben pedig a portlandcementet. A portlandcement termelésének növekedésével párhuzamosan nőtt a cementhabarcsok és betonok felhasználása az építőiparban.
A betongyártás világelső Kína (430 millió m³ 2006-ban) [4] és az USA (345 millió m³ 2005-ben [5] és 270 millió m³ 2008-ban) [4] . Oroszországban 2008 -ban 52 millió m³ betont állítottak elő [4] .
A GOST 25192-2012 szerint „Beton. Osztályozás és általános műszaki követelmények” [6] és GOST 7473-2010 „Betonkeverékek. Előírások” [7] , a betonok osztályozása (a bitumenes kötőanyag alapú betonok - aszfaltbetonok kivételével ) a fő cél, a kötőanyag típusa, az adalékanyag típusa, a szerkezet és a keményedési feltételek szerint történik:
A cementbeton cement, homok, zúzott kő és víz (arányuk a cement márkájától, a homok és zúzott kő frakció- és nedvességtartalmától függ), valamint kis mennyiségű adalékanyag ( lágyítók , víztaszítók stb. ) keverésével készül. ). A betongyártás fő kötőelemei a cement és a víz. Például, ha 400-as minőségű cementet használnak a 200-as beton előállításához, az 1:3:5:0,5 arányt kell használni. Ha 500-as cementminőséget használunk, akkor ennél a feltételes aránynál a betonminőség 350. A víz és a cement aránya („ víz-cement arány ”, „víz-cement modul”; jelölése „W / C”) fontos jellemző. betonból. A beton szilárdsága közvetlenül ettől az aránytól függ: minél alacsonyabb a W / C, annál erősebb a beton. Elméletileg a W / C = 0,2 elegendő a cement hidratálásához, azonban az ilyen betonnak túl alacsony a plaszticitása, ezért a gyakorlatban W / C = 0,3–0,5 és magasabb értékeket használnak.
Gyakori hiba a beton kézműves gyártásában a túlzott víz hozzáadása, ami növeli a beton mobilitását, de többszörösen csökkenti a szilárdságát, ezért nagyon fontos a víz-cement arány pontos betartása, amelyet a táblázatok alapján számítanak ki. a felhasznált cement márkájától függően [8] .
Töltőanyagként természetes vagy mesterséges ömlesztett kőanyagok használhatók. A betonban a térfogatának 80-85%-át elfoglaló adalékanyagok merev betonvázat alkotnak, csökkentik a zsugorodást és megakadályozzák a zsugorodási repedések kialakulását.
A szemcsék méretétől függően az adalékanyagot finomra ( homok ) és durvara ( zúzott kő és kavics ) osztják.
Az öngyógyuló beton adalékai lehetnek kémiai (bitumen alapú) és szerves (kalciumtermelő baktériumokat tartalmazó kapszulák). Az ilyen öngyógyító beton például hidak építéséhez ígéretes. A vizsgálati eredmények azt mutatják, hogy körülbelül 4 héten belül szinte teljes repedések gyógyulnak [9] .
A betonkeverék egyik legfontosabb összetevője a homok. A beton elkészítéséhez jobb, ha természetes homokot használunk közepestől durvaig. A homok mérete és aránya a durva adalékanyaggal (nehézbetonban zúzott kő vagy kavics, könnyűbetonban duzzasztott agyag) a betonkeverék összetételében befolyásolja a cement mobilitását és mennyiségét. Minél finomabb a homok, annál több ásványi adalékanyagra és vízre van szükség. A természetes homok használatának legfontosabb korlátja az agyag vagy agyagrészecskék jelenlétének korlátozása a homok összetételében. A kisméretű (agyag) részecskék nagyon erősen befolyásolják a beton szilárdságát. Már kis mennyiségük is a beton szilárdságának jelentős csökkenéséhez vezet. Ezért agyagrészecskék nélküli természetes homok hiányában a rendelkezésre álló homokot a következő eljárásokkal javítják (dúsítják): homokos mosás; homok szétválasztása frakciókra egy vízsugárban; a kívánt frakció elválasztása a homoktól; a munkaterületen elérhető homok keverése importált jó minőségű homokkal.
A dúsítás és előkészítés után a homoknak meg kell felelnie az ún. szabványos szűrőterület által meghatározott feltételeknek. A homok különböző nyílású szitákon való átszitálásával meghatározott szemcseösszetételnek illeszkednie kell az ábrán kötőjelekkel jelölt területre. Lehetséges az árnyékolatlan területet figyelembe vevő szemcseméretű homok használata, de csak 150-es és az alatti betonhoz [10] .
A homok helyett sikeresen hasznosítható a kohászati, energetikai, bányászati, vegyipari és egyéb iparágak termeléséből származó hulladék [11] .
A betonkeveréket az előkészítés és az elhelyezés után a lehető leghamarabb tömöríteni kell. A tömörítési folyamat során a légzsákokból eltávolítják a levegőt, és a tejet újra elosztják a beton szilárd frakcióival való szorosabb érintkezés érdekében. Ez a kész beton szilárdságának növekedéséhez vezet. A tömörítéshez vibrációt használnak. A monolitikus konstrukcióban végzett vibrotömörítéskor kézi vibrátorokat, blokképítésben vibroprést használnak . Kikeményedési hőmérséklet - +5 °C és +30 °C között.
A betonozás során a betonszivattyúban vagy keverőben technológiai betonmaradványok keletkeznek, melyeket a talajba vezetve helyi szennyezés lép fel. A betonmaradványok hatékony felhasználása érdekében [12] lehetőség van kis formák előzetes elkészítésére.
A betonra jellemző fő mutató a nyomószilárdság. Meghatározza a beton osztályát.
A B betonosztály a köbös (prizma) szilárdság MPa-ban, 0,95-ös garantált biztonsággal (konfidenciaszinttel). Ez azt jelenti, hogy az osztály által beállított tulajdonság 100-ból legalább 95-ször biztosított, és csak öt esetben számíthat arra, hogy nem teljesül.
Az SNiP 2.03.01-84 "Beton- és vasbeton szerkezetek" szerint az osztályt a latin "B" betű és a mega pascalban (MPa) mért ellenállási nyomást mutató számok jelölik. Például a B25 jelölés azt jelenti, hogy az ebbe az osztályba tartozó betonból készült szabványos kockák (150 × 150 × 150 mm) az esetek 95%-ában ellenállnak a 25 MPa nyomásnak. A szilárdsági index kiszámításához figyelembe kell venni az együtthatókat is, például a nyomószilárdság szempontjából B25 osztályú betonnál a számításokhoz használt szabványos Rbn ellenállás 18,5 MPa, az Rb tervezési ellenállás pedig 14,5 MPa.
A beton nyomószilárdsági és axiális feszültség szerinti osztályának megfelelő korát a tervezés során a szerkezet tervezési terhelésekkel való lehetséges tényleges terhelési feltételei, a felállítás módja, valamint a beton keményedési feltételei alapján határozzák meg. Ezen adatok hiányában a konkrét osztály 28 napos korban kerül megállapításra.
Az osztályokkal együtt a beton szilárdságát fokozatok is meghatározzák, amelyeket a latin "M" betű és 50 és 1000 közötti számok jelölnek, amelyek a nyomószilárdságot kgf / cm²-ben jelzik. GOST 26633-91 „Nehéz és finomszemcsés beton. Előírások" a következő megfelelést állapítja meg a 13,5%-os betonszilárdság-változási együtthatójú minőségek és osztályok között:
A beton szilárdsági osztálya | Szilárdság szempontjából a legközelebbi betonmárka | Modern nemzetközi megjelölés [13] |
---|---|---|
B3.5 | M50 | — |
B5 | M75 | — |
B7.5 | M100 | — |
B10 | M150 | C8/10 |
B12.5 | M150 | С10/12,5 |
B15 | M200 | C12/15 |
B20 | M250 | C16/20 |
B22.5 | M300 | С18/22,5 |
B25 | M350 | C20/25 |
B27.5 | M350 | С22/27,5 |
B30 | M400 | C25/30 |
B35 | M450 | C28/35 |
— | — | C30/37 |
B40 | M550 | С32/40 |
B45 | M600 | С35/45 |
B50 | M700 | С40/50 |
B55 | M750 | С45/55 |
B60 | M800 | С50/60 |
— | — | C55/67 |
B70 | M900 | — |
— | — | С60/75 |
B80 | M1000 | — |
— | — | С70/85 |
B90 | — | — |
— | — | С80/95 |
B100 | — | — |
— | — | С90/105 |
B110 | — | — |
B120 | — | — |
Ezt a táblázatot eltávolítottuk a GOST 26633-2015 jelenlegi verziójából.
A tesztelés pillanatáig a betonmintákat normál keményedési kamrákban kell tárolni , a kész szerkezet szilárdsága roncsolásmentes vizsgálati módszerekkel ellenőrizhető Kashkarov , Fizdel vagy Schmidt kalapácsok , különböző kialakítású szklerométerek, ultrahangos készülékek és mások segítségével.
A GOST 7473-2010 szerint a bedolgozhatóság szerint ("P" betűvel jelölve) a betonokat megkülönböztetik:
A GOST a betonkeverékekre a következő megnevezéseket határozza meg a bedolgozhatóság szerint:
Megmunkálhatósági fokozat | Merevségi szabvány, s | Kúpos huzat, cm |
---|---|---|
Szuper kemény keverékek | ||
SG3 | 100 felett | - |
SG2 | 51-100 | - |
SG1 | kevesebb, mint 50 | - |
Merev keverékek | ||
G4 | 31-60 | - |
F3 | 21-30 | - |
G2 | 11-20 | - |
G1 | 5-10 | - |
Mobil keverékek | ||
P1 | 4 vagy kevesebb | 1-4 |
P2 | - | 5-9 |
P3 | - | 10-15 |
P4 | - | 16-20 |
P5 | - | 21 és felette |
A bedolgozhatósági index döntő jelentőségű a betonszivattyúval történő betonozásnál . A szivattyúzáshoz legalább P2 bedolgozhatósági indexű keverékeket használnak.
A tesztelő klímakamrák a beton fagyállóságának és vízállóságának vizsgálatára szolgálnak .
Az adalékanyagok használata lehetővé teszi a keverékek, betonok és habarcsok jelentős befolyásolását azáltal, hogy meghatározott tulajdonságokat ad nekik. GOST 24211-2008 „Adalékok betonhoz és habarcsokhoz. Általános előírások” az adalékanyagok következő osztályozását kínálja:
A GOST 7473-2010 szerint a betonkeverék jelölésének a következőkből kell állnia:
Például egy B25 nyomószilárdsági osztályú, P3 bedolgozhatósági fokozatú, F200 fagyállóságú és W6 vízállóságú nehézbeton felhasználásra kész betonkeveréket BST V25 P3 F200 W6 GOST 7473-2010 jelöléssel kell ellátni . A kereskedelmi gyakorlatban az is szokás, hogy külön kategóriába sorolják a nagy szilárdságú speciális VS betonokat és a CM finom frakciójú zúzott kő felhasználásával készült betonokat (ún. "mag").
A beton vízszigetelő védelme elsődleges és másodlagosra oszlik. Az elsődleges intézkedések közé tartoznak az olyan intézkedések, amelyek biztosítják a szerkezet szerkezeti anyagának vízhatlanságát. A szerkezetek felületeinek másodlagos - kiegészítő bevonása vízszigetelő anyagokkal (membránokkal) az agresszív környezetnek való közvetlen kitettség oldaláról [14] .
Az elsődleges védelmi intézkedések közé tartozik a fokozott korrózióállóságú anyagok használata agresszív környezetben, valamint alacsony betonáteresztő képesség biztosítása. Az elsődleges védelmi intézkedések közé tartozik még a szerkezetek racionális geometriai körvonalainak és formáinak kiválasztása, a repedésállósági kategóriák hozzárendelése és a megengedett legnagyobb repedésnyílás szélessége, a terhelések kombinációjának figyelembevétele és a rövid repedésnyílás meghatározása, a vastagság meghatározása. a beton védőrétegét, figyelembe véve annak vízhatlanságát. Ezenkívül az elsődleges védelem a beépített kapilláris anyagok használatának tulajdonítható - vízszigetelés áthatoló hatású építőkeverékekkel . Ezzel egyidejűleg a beton szerkezete tömörödik, és nő a vízállóság, a fagyállóság, a nyomószilárdság és a korrózióállóság a teljes élettartam alatt.
A másodlagos védelem feladata az agresszív környezet és a beton érintkezésének megakadályozása vagy korlátozása. Másodlagos védelemként poreltávolító impregnálásokat, vékonyrétegű bevonatokat, önterülő padlókat és erősen feltöltött bevonatokat használnak. Leggyakrabban epoxi, poliuretán és poliészter komponenseket használnak kötőanyagként a polimer kompozíciók előállításához. A betonalap védőmechanizmusa a felületi réteg tömörítéséből és a felület szigeteléséből áll.
A beton vegyi és elektromos korrózióval szembeni védelmének problémája különösen a vasúti közlekedési létesítmények esetében akut probléma, ahol a kóbor szivárgó áramok agresszív vegyi expozícióval párosulnak.
A beton jelentős hátránya a téli építkezés során derül ki, amikor az alacsony hőmérséklet miatt veszélybe kerül az építendő betonszerkezetek szilárdsága. Emiatt szükség van a beton kényszermelegítésére.
A beton melegítésének alapvető és kiegészítő módszerei [15] :
Szótárak és enciklopédiák |
| |||
---|---|---|---|---|
|
Építőanyagok | |
---|---|
Szerkezeti | |
Tetőszerkezet | |
Végső | |
Helyőrzők | |
Összehúzó szerek |