Это отражено, в частности, в стандартах, где выделено 6 видов сред эксплуатации.
В наиболее благоприятных условиях находится бетон внутри помещений. Требования к нему ограничиваются прочностью (класс или марка), в последнее время может нормироваться и В/Ц.
Бетон, эксплуатируемый в наружных условиях, подвергается различным атмосферным и иным (например коррозионным) воздействиям.
Кроме того, требования к бетону могут быть различными в зависимости от характера эксплуатационных нагрузок.
Четкая классификация разновидностей бетона отсутствует.
Они приобретают названия:
- по области применения (дорожный или гидротехнический бетон);
- по высокому уровню одного из свойств (высокопрочный бетон);
- по свойствам бетонной смеси (самоуплотняющийся бетон);
- по применяемым компонентам (мелкозернистый бетон) или особенностям состава (малощебеночный бетон).
Высокопрочный и высококачественный бетоны
Повышение прочности применяемых бетонов является одной из самых заметных тенденций в технологии бетона за последнее столетие. При этом можно выделить два периода развития достижений в области изучения бетона. В первом из них прочность бетона повышалась вслед за увеличением марок цемента. При этом «ограничивающая» роль марок цемента создавала значительные трудности в получении высокопрочных бетонов. Второй период, который продолжается и сегодня, был более плодотворен. Он связан с применением высокоэффективных водоре-дуцируюших добавок и микрокремнезема.
Высокопрочный бетон без добавок пытались получать, начиная с 50-х годов прошлого века. В этот период под высокопрочными понимались бетоны, прочность которых превышает марку цемента.
Такой подход имел серьезные технологические обоснования. Вообще прочность бездобавочных бетонов ограничивается маркой цемента, так как она определяется при В/П = 0,4. Это же В/Ц ограничивает с минимальной стороны и область действия правила постоянства водопотребности. Поэтому получение бетона с более низкими В/Ц затруднено существенным ростом расхода воды в смеси. Расход цемента приходится увеличивать не только для снижения В/Ц, но и для компенсации увеличивающегося водосодержания. Это приводит к его резкому росту (до предельных 500-600 кг/м3) и существенному увеличению объема цементного камня в бетоне. Значительно возрастают тепловыделение, усадка, вероятность трещинообразования. Выше уже отмечалась крайняя нежелательность применения В/Ц < 0,4 для бездобавочных бетонов.
Кроме снижения В/Ц, повышение прочности бетона возможно путем увеличения марки цементов. Этот путь длительное время считался основным. В нашей стране к началу 70-х годов прошлого века был осуществлен выпуск промышленных партий цемента марки 700, при весьма сложной его технологии. Поэтому его применение не вышло за рамки промышленных экспериментов.
Примерно в это же время появляются суперпластификаторы. Они позволили получать высокопрочные бетоны более технологичными методами, причем на рядовых цементах.
Высокопрочный бетон на основе высокоэффективных добавок. Появление супер- и гиперпластификаторов позволило «отменить» фаничное В/Ц = 0,4 и снижать его до значений 0,3-0,25 и даже ниже. Существенным оказалось и то, что в этом случае расширяется область действия правила постоянства водопотребно-сти практически до этих же значений В/Ц. Поэтому для расчета прочности бетонов с низкими В/Ц в этом случае может использоваться обычная формула.
Второй эффективный прием получения таких бетонов — это введение микрокремнезема. Его коэффициент эффективности составляет 2-4 (1 кг микрокремнезема заменяет 2—4 кг цемента при сохранении прочности бетона). Микрокремнезем с его высокой химической активностью можно рассматривать как компонент вяжущего. Поэтому можно сказать, что при замене им части цемента (обычно до 50 кг) повышается активность вяжущего (цемент + микрокремнезем).
Совместное введение супер- или гиперпластификаторов и микрокремнезема является сегодня основным приемом получения высокопрочных бетонов. Оно стало возможным при использовании обычных цементов, например марки 500 или класса 42,5.
Кроме того, в высокопрочных бетонах снижается крупность заполнителей. Это позволяетулучшать качество поверхности сцепления цементного камня с заполнителями, избавляться от ее дефектов, возникающих при повышенной крупности заполнителей. Обычно крупность колеблется от 8 до 20 мм, при этом нередко не превышает 10 мм. Предъявляются высокие требования к качеству заполнителей: их прочности, чистоте, зерновому составу.
Сегодня высокопрочными считают бетоны с прочностью 60 МПа и более. В них нередко достигается прочность 100-150 М Па. При этом марка цемента осталась на уровне полувековой давности (не более 600), что является хорошим примером возможностей добавок в бетоне.
Бетоны со сверхнизкими В/Ц обладают не только большой прочностью, но и высоким уровнем других свойств. Их морозостойкость составляет F500 и выше, водонепроницаемость — W12 и выше, водопоглощение 1—2%, а долговечность прогнозируется в пределах от 200_до 500 лет. Для таких бетонов применяется другое название, лучше характеризующее уровень их свойств: высококачественный бетон (High performance concrete).
Целый ряд выдающихся сооружений последнего времени из монолитного бетона, включая небоскребы, нефтяные платформы, большепролетные мосты и т. д. стал возможен только благодаря применению в них высококачественных бетонов.
Одна из новейших разработок — реакционный порошковый бетон — имеет наибольшую крупность зерен 0,5 мм (то есть применяется только тонкая фракция песка). Его прочность превышает 200 МПа.
Быстротвердеющий бетон
Определенным недостатком бетона является длительность твердения, тогда как технология часто требует достижения определенного уровня прочности в раннем возрасте. Поэтому востребованными являются бетоны, набирающие значительную прочность в возрасте 1—3 суток.
Высокопрочные бетоны, рассмотренные выше, являются одновременно и быстротвердеющими. Их получают на высокоактивных цементах и при низких В/Ц. Оба эти фактора способствуют набору значительной прочности в раннем возрасте.
Более сложным является обеспечение быстрого твердения для обычных бетонов.
Основные приемы для этого:
- применение быстротвердеющих цементов обычных марок;
- применение добавок — ускорителей твердения.
В ряде случаев возможно введение пластификаторов с целью снижения В/Ц. В то же время приходится отказаться от ряда минеральных или органических добавок, которые могут замедлять твердение бетона, или уменьшить их дозировки.
По этим данным можно формализовать понятие быстротвердеющий бетон. Он должен набирать в двухдневном возрасте не менее 50% марочной прочности.
Оценка бетона по скорости твердения и ее использование на практике (например путем включения этого показателя в паспорт на бетон) будет способствовать повышению уровня бетонных работ.
