Что такое бетон?
Бетон является такой же частью городского ландшафта, как деревья для леса. Он настолько вездесущ, что мы редко вообще обращаем на него внимание. Но под этой унылой серой внешностью скрывается сложный мир.
Бетон М450 (В35) – основные характеристики и состав https://beton-price.ru
Бетон является одним из самых универсальных и широко используемых строительных материалов на земле. Он прочный, долговечный, неприхотливый в обслуживании, огнестойкий, простой в использовании, и его можно сделать любого размера и формы — от непостижимо массивного до скромного трамплина. Однако ни одно из этих других преимуществ не имело бы значения без этого: это дешево. По сравнению с другими материалами, бетон является выгодной сделкой. И легко понять, почему, если мы посмотрим, из чего он сделан. Бетон состоит из четырех основных ингредиентов: воды, песка (также называемого мелким заполнителем), гравия (также известного как крупный заполнитель) и цемента. Рецепт, который нельзя назвать образцом изысканности. Один ингредиент падает с неба, а остальные появляются прямо из-под земли. Но из этих скромных начинаний рождается основа всей мировой инфраструктуры.
На самом деле, из четырех компонентов цемент является единственным компонентом бетона любой сложности. Наиболее распространенный тип, используемый в бетоне, известен как портландцемент. Его изготавливают путем помещения добытых материалов (в основном известняка) в печь для обжига, а затем измельчения их в мелкий порошок с добавлением нескольких дополнительных трав и специй. Цемент является ключевым компонентом целого ряда строительных материалов, включая цементный раствор, раствор, штукатурку и, конечно же, бетон. Многие люди этого не знают, но каждый раз, когда вы говорите о цементе, когда на самом деле говорите о бетоне, в калькуляторе инженера-строителя садятся батарейки.
Я, конечно, просто шучу, и вас вряд ли можно обвинить в том, что вы не знаете разницы, если вы никогда раньше не смешивали партию бетона. Даже если вы смешали немного бетона, велика вероятность, что он был в готовом мешке, где все ингредиенты уже были распределены вместе. Но каждый ингредиент в бетоне играет определенную роль, а роль цемента состоит в том, чтобы превратить бетон из жидкости в твердое вещество. Портландцемент затвердевает не за счет высыхания или испарения воды, а за счет химической реакции, называемой гидратацией. Вода фактически становится частью затвердевшего бетона. Вот почему вы не должны позволять бетону высыхать во время его отверждения. Недостаток воды может преждевременно остановить процесс гидратации, не давая бетону достичь полной прочности. На самом деле, пока вы избегаете вымывания цемента, бетон, изготовленный из портландцемента, можно укладывать и полностью затвердевать под водой. Он схватится и затвердеет так же хорошо (а может быть, и лучше), как если бы он был помещен в сухую.
Но вы можете задаться вопросом: «Если вода и цемент равны твердости, зачем нужен заполнитель?» Чтобы ответить на этот вопрос, давайте рассмотрим этот образец поближе, разрезав его алмазным диском. Под макрообъективом становится очевидным, какой вклад в бетон вносят отдельные компоненты. Обратите внимание, как цементная паста заполнила промежутки между мелким и крупным заполнителем. Он служит связующим, скрепляя другие ингредиенты. Вы не строите конструкции из чистого цемента так же, как вы не строите мебель исключительно из столярного клея. Вместо этого мы используем более дешевые наполнители – гравий и песок – чтобы составить большую часть объема бетона. Это экономит затраты, но заполнители также улучшают структурные свойства бетона за счет увеличения прочности и уменьшения усадки по мере отверждения бетона.
Причина, по которой инженеры-строители и специалисты по бетону должны быть педантичными в отношении разницы между цементом и бетоном, заключается в следующем: хотя основной рецепт бетона довольно прост и состоит из четырех ингредиентов, существует огромная сложность, связанная с выбором точных количеств. и характеристики этих ингредиентов. Фактически процесс разработки конкретной формулы бетона называется проектированием смеси. И мне нравится эта терминология, потому что она показывает, сколько усилий может быть потрачено на разработку конкретной формулы, обладающей чертами и характеристиками, необходимыми для конкретного применения. Одна из наиболее очевидных ручек, которые вы можете включить в дизайне микса, — это количество включенной воды. Очевидно, что чем больше воды вы добавите в бетон, тем легче он попадет в формы. Это может иметь большое значение для людей, которые его размещают. Но за эту дополнительную удобоукладываемость приходится платить прочностью бетона.
Чтобы продемонстрировать этот баланс, я смешиваю готовый бетон с разным количеством воды. Для первого образца я использую достаточно воды, чтобы смочить смесь. Вы можете видеть, что он очень сухой. Такой микс, конечно, не будет очень легко течь в какие-либо формы, но вы можете спрессовать его на место. На самом деле, сухие бетонные смеси, подобные этой, используются в уплотняемом бетоне, который является обычным материалом при строительстве плотин. Для следующих трех образцов я использовал увеличивающееся количество воды, вплоть до бетонного супа. После того, как у бетона была неделя на затвердевание, я вырезал образцы из форм. Пришло время посмотреть, насколько он силен.
На самом деле это более или менее то, как бетон проверяется на прочность на сжатие в строительных проектах. Очевидно, я не держу испытательную лабораторию здесь, в своем гараже, но я думаю, что это даст нам достаточно хорошие результаты, чтобы проиллюстрировать, как содержание воды влияет на прочность бетона, плюс эти цилиндры выглядят так, как будто они могут атаковать в любой момент, и нам нужно разобраться с ними. Я сделал по три цилиндра из каждой смеси, и каждый разломаю, наблюдая, какое давление было в цилиндре в момент отказа. И этот эксперимент был слишком крут, чтобы не пригласить соседей помочь.
Мы начали с образцов, которые использовали больше всего воды. Неудивительно, что для их разрушения практически не требовалось давления, в среднем около 700 фунтов на квадратный дюйм или 5 МПа. Вы можете видеть, насколько рассыпчатым стал бетон даже после недели затвердевания. Вся эта вода слишком сильно разбавила цементное тесто. В следующих двух образцах использовался диапазон воды, указанный на мешке с предварительно смешанной бетонной смесью. Они были намного прочнее, разрушаясь в среднем при 1600 фунтов на квадратный дюйм и 2200 фунтов на квадратный дюйм или 11 МПа и 15 МПа для верхнего и нижнего пределов диапазона содержания воды. И вы действительно можете увидеть разницу в том, как разрушается бетон. Наконец, мы разбили образцы с наименьшим количеством воды, добавленной в смесь. Вы можете видеть, насколько шероховатыми были эти образцы, потому что в них не было достаточно воды, чтобы бетон мог плавно затекать в формы. Но, несмотря на то, что выглядел худшим из четверых, это были самые прочные образцы из всех, которые разрушались в среднем при давлении около 3000 фунтов на квадратный дюйм или 20 МПа. На этом снимке вы даже можете увидеть трещину, распространяющуюся по цилиндру до того, как он выйдет из строя. Это просто показывает, насколько важным может быть состав смеси для свойств бетона. Даже незначительное изменение содержания воды может существенно повлиять на прочность, не говоря уже о обрабатываемости и даже на законченном внешнем виде бетона.
Невозможно сказать, сколько я просто царапаю поверхность здесь. Тема бетона настолько сложна отчасти потому, что у него так много применений: от небоскребов до каноэ и всего, что между ними. На самом деле, независимо от того, где вы находитесь, вы редко бываете ближе чем в нескольких футах от бетона — факт, который необъяснимым образом доставляет мне большое утешение. Но мне потребовалось менее 10 минут, чтобы описать то, что буквально является основой нашего современного общества. Так что как минимум следующие несколько видео я посвящаю более глубокому погружению в тему бетона. Следующее видео будет о его самой большой слабости. Если у вас есть вопросы о бетоне, задавайте их в комментариях, и, возможно, я смогу включить их в следующие видео. Спасибо за просмотр, и дайте мне знать, что вы думаете!
