Макроструктура бетона

Ее можно охарактеризовать соотношением между объемами составляющих цементного теста — камня и заполнителей в бетоне.

Применяется также другая «модель» макроструктуры бетона, двумя компонентами которой являются растворная составляющая и крупный заполнитель.

Объем цементного камня определяется расходами воды и цемента в смеси. Он может выражаться в долях от объема бетона, но чаще — абсолютной величиной (л/м³). Для бетонов со средней крупностью заполнителей он составляет 200—350 л/м³, увеличиваясь при переходе от жестких к все более подвижным смесям.

С уменьшением объема пористого цементного камня и увеличением концентрации плотных заполнителей свойства бетона улучшаются. Физическая основа этого заключается в уменьшении толщины прослоек цементного камня между зернами заполнителей. Это ограничивает деформации цементного камня, отдаляет момент образования микротрещин, а также может блокировать их рост.

На практике представленная картина реализуется не всегда, так как при снижении удобоукладываемости смеси может увеличиваться объем защемленного воздуха. Тогда свойства бетона будут улучшаться в меньшей степени. При интенсивности уплотнения, не соответствующей удобоукладываемости смеси, происходит ее недоуплотнение, и свойства бетона уже снижаются.

Широко применяется и представление о макроструктуре бетона как о двухкомпонентной системе, состоящей из растворной составляющей и крупного заполнителя. Оно используется в ряде методов подбора составов бетона, в которых расход песка назначается по величине раздвижки зерен крупного заполнителя растворной составляющей. Имеются и другие его применения, например при определении прочности крупного заполнителя в бетоне. В этом случае сопоставляется прочность растворной составляющей, приготовленной отдельно, и ее изменение при введении крупного заполнителя. Пока заполнитель играет упрочняющую роль (при повышении прочности раствора), он эффективен для бетона.

Еще одной характеристикой макроструктуры бетона является крупность зерен заполнителя. Бетон является неоднородным материалом. Заполнители и цементный камень имеют не только разные прочности, но и различные модули упругости. В итоге напряжения в бетоне распределяются неравномерно: в заполнителях они больше, а в цементном камне — меньше. Это в принципе хорошо, так как заполнители разгружают цементный камень, воспринимая большую нагрузку. Но при этом возникает и разность деформаций: у цементного камня они больше, а у заполнителя — меньше. Это приводит к дополнительным напряжениям в контактной зоне, и без того слабом месте в структуре бетона.

Уменьшение крупности заполнителей делает структуру бетона более однородной, а контактную зону между цементным камнем и заполнителями — менее дефектной.