Среди древних ассирийцев и вавилонян в качестве связующего вещества чаще всего использовалась глина. Египтяне разработали вещество, более напоминающее современный бетон, используя известь и гипс в качестве связующих веществ. Известь (оксид кальция), получаемая из известняка, мела или (при наличии) устричных раковин, оставалась основным пуццолановым, или цементообразующим, веществом до начала 1800-х годов. В 1824 году английский изобретатель Джозеф Аспдин обжег и измельчил смесь известняка и глины. Эта смесь, названная портландцементом, осталась доминирующим цементирующим веществом, используемым в производстве бетона.
Агрегаты обычно обозначаются как мелкие (размером от 0.025 до 6.5 мм [0.001 до 0.25 дюймов]) или крупными (от 6.5 до 38 мм [0.25 до 1.5 дюйма] или больше). Все заполнители должны быть чистыми и не содержать примесей мягких частиц или растительных веществ, поскольку даже небольшие количества органических соединений почвы приводят к химическим реакциям, которые серьезно влияют на прочность бетона.
Бетон характеризуется типом используемого заполнителя или цемента, специфическими качествами, которые он проявляет, или методами, используемыми для его производства. В обычном конструкционном бетоне характеристики бетона в значительной степени определяются соотношением воды и цемента. Чем ниже содержание воды при прочих равных условиях, тем прочнее бетон. В смеси должно быть достаточно воды для того, чтобы каждая частица заполнителя была полностью окружена цементной пастой, чтобы промежутки между заполнителями были заполнены, и чтобы бетон был достаточно жидким для эффективной укладки и распределения. Другим фактором долговечности является количество цемента по отношению к заполнителю (выражается в виде трехкомпонентного соотношения—цемент — мелкий заполнитель — крупный заполнитель). Там, где требуется особо прочный бетон, количество заполнителя будет относительно меньше.
Как сделать бетон. Пропорции бетона в ведрах.
Пластификатор для бетона и для чего он нужен
Какой выбрать песок, гравий и щебень при строительстве фундамента
Бетон, затвердевший на вкраплениях металла (обычно стали), называется железобетоном, или ферробетоном. Его изобретение обычно приписывают Жозефу Монье, парижскому садовнику, который делал садовые горшки и кадки из бетона, армированного железной сеткой; он получил патент в 1867 году. Арматурная сталь, которая может быть в виде стержней, прутьев или сетки, обеспечивает прочность на растяжение. Обычный бетон нелегко выдерживает такие нагрузки, как воздействие ветра, землетрясения, вибрации и другие изгибающие силы, и поэтому не подходит для многих конструкционных применений. В железобетоне прочность стали на растяжение и прочность бетона на сжатие делают конструкцию способной выдерживать большие нагрузки всех видов на протяжении значительных пролетов. Текучесть бетонной смеси позволяет разместить сталь в точке или рядом с точкой, где ожидается наибольшее напряжение.
Еще одним новшеством в кладке является использование предварительно напряженного бетона. Это достигается путем предварительного или постнапряжения. При предварительном натяжении в пустую форму укладываются отрезки стальной проволоки, тросов или канатов, которые затем натягиваются и закрепляются. После заливки бетона и его застывания анкеры освобождаются, и когда сталь стремится вернуться к своей первоначальной длине, она сжимает бетон. В процессе постнатяжения сталь проходит через каналы, сформированные в бетоне. Когда бетон затвердеет, сталь крепится к внешней стороне элемента с помощью какого-либо захватного устройства. Прикладывая к стали определенное растягивающее усилие, можно тщательно регулировать величину сжатия, передаваемого на бетон. Предварительно напряженный бетон нейтрализует растягивающие усилия, которые могли бы разорвать обычный бетон, сжимая участок до такой степени, что напряжение не возникает до тех пор, пока не будет преодолена прочность сжатого участка. Поскольку прочность достигается без использования тяжелой стальной арматуры, он был использован с большим успехом для создания более легких, тонких и элегантных конструкций, таких как мосты и огромные крыши.
Как правильно выбрать бетон?
