Betong

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 9 oktober 2021; kontroller kräver 19 redigeringar .

Betong (från franska  béton ) är ett konstgjort stenbyggnadsmaterial som erhålls genom att gjuta och härda en rationellt utvald, noggrant blandad och komprimerad blandning av mineral (till exempel cement ) eller organiskt bindemedel, grova eller fina ballast, vatten [1] . I vissa fall kan det innehålla speciella tillsatser och inte heller innehålla vatten (till exempel asfaltbetong ).

Inom konstruktionen är betong gjord av cement eller andra oorganiska bindemedel mest använda. Dessa betonger är vanligtvis tätade med vatten. Cement och vatten är de aktiva beståndsdelarna i betong; som ett resultat av reaktionen mellan dem bildas en cementsten, som fäster aggregatkornen till en monolit.

På organiska bindemedel ( bitumen , mineralhartser) erhålls betongblandningen utan införande av vatten, vilket säkerställer hög densitet och impermeabilitet av betong.

Historik

Den tidigaste betongen som upptäcktes av arkeologer under utgrävningar i byn Lepenski Vir (Serbien) kan tillskrivas 5600 f.Kr. e. I en av hydorna på den forntida bosättningen gjordes ett 25 cm tjockt golv [2] [3] av betong blandat med grus och lokal kalk .

Betong användes flitigt i antikens Rom [2] . Italien  är ett vulkaniskt land med lättillgängliga ingredienser som betong kan tillverkas av, inklusive puzzolaner och lavastrot . Romarna använde betong i masskonstruktionen av offentliga byggnader och strukturer, inklusive Pantheon , som fortfarande är den största oarmerade betongkupolen i världen. Samtidigt var denna teknik inte utbredd i den östra delen av staten, där sten traditionellt användes i konstruktion, och sedan billig sockel  - en sorts tegelsten.

På grund av det västromerska rikets förfall kom den storskaliga konstruktionen av monumentala byggnader och strukturer till intet, vilket gjorde användningen av betong opraktisk och, i kombination med den allmänna försämringen av hantverk och vetenskap, ledde till förlust av dess produktion teknologi. Under tidig medeltid var de enda större arkitektoniska föremålen katedraler, som byggdes av natursten.

Ett patent för "romersk cement" erhölls 1796 av James Parker . Under första hälften av 1800-talet utvecklades portlandcement av den moderna typen av många forskare och industrimän. Ett patent på Portlandcement mottogs 1824 av Joseph Aspdin , 1844 förbättrade I. Johnson Aspdins Portlandcement. 1817 uppfann Vika cementklinker och 1840 Portlandcement. Parallellt med tillväxten i produktionen av portlandcement skedde en ökning av användningen av cementbruk och betong i byggandet.

De världsledande inom betongproduktion är Kina (430 miljoner m³ 2006) [4] och USA (345 miljoner m³ 2005 [5] och 270 miljoner m³ 2008) [4] . I Ryssland producerades 2008 52 miljoner m³ betong [4] .

Klassificering och typer av betong

Enligt GOST 25192-2012 "Betong. Klassificering och allmänna tekniska krav" [6] och GOST 7473-2010 "Betongblandningar. Specifikationer” [7] , klassificeringen av betong (med undantag för betong baserad på bituminösa bindemedel - asfaltbetong ) utförs enligt huvudsyftet, typ av bindemedel, typ av ballast, struktur och härdningsförhållanden:

Betongproduktion

Cementbetong framställs genom att blanda cement, sand, krossad sten och vatten (deras förhållande beror på cementmärket, fraktionen och fukthalten i sand och krossad sten), såväl som små mängder tillsatser ( mjukgörare , vattenavvisande medel , etc. ). ). Cement och vatten är de viktigaste bindande komponenterna vid tillverkning av betong. Till exempel, när man använder cement av klass 400 för att producera betong av grad 200, används ett förhållande på 1:3:5:0,5. Om cementkvalitet 500 används, erhålls betongkvalitet 350 vid detta villkorsförhållande. Förhållandet mellan vatten och cement (" vatten-cementförhållande ", "vattencementmodul"; betecknat "W/C") är en viktig egenskap av betong. Betongens styrka beror direkt på detta förhållande: ju lägre W / C, desto starkare betong. Teoretiskt sett är W / C = 0,2 tillräckligt för cementhydrering, men sådan betong har för låg plasticitet, därför används i praktiken W / C = 0,3–0,5 och högre.

Ett vanligt misstag vid hantverksproduktion av betong är överdriven tillsats av vatten, vilket ökar betongens rörlighet, men minskar dess hållfasthet flera gånger, därför är det mycket viktigt att noggrant observera vatten-cementförhållandet, vilket beräknas enligt tabellerna beroende på vilket märke av cement som används [8] .

Betongaggregat

Som fyllmedel kan naturliga eller konstgjorda bulkstensmaterial användas. Aggregat upptar upp till 80-85 % av sin volym i betong och bildar ett styvt skelett av betong, vilket minskar krympningen och förhindrar bildandet av krympsprickor.

Beroende på storleken på kornen delas ballasten in i fin ( sand ) och grov ( krossad sten och grus ).

Aggregat för självläkande betong kan vara kemiska (baserade på bitumen) och organiska (kapslar med kalciumproducerande bakterier). Sådan självläkande betong är lovande för byggande av till exempel broar. Testresultat visar nästan fullständig sprickläkning inom cirka 4 veckor [9] .

Val av betongsammansättning

En av de viktigaste komponenterna i betongblandningen är sand. För beredning av betong är det bättre att använda naturlig sand från medium till grov. Sandens storlek och dess förhållande till grovt ballast (kross eller grus i tung betong, expanderad lera i lättbetong) i betongblandningens sammansättning påverkar rörligheten och mängden cement. Ju finare sand, desto mer mineralballast och vatten krävs. Den viktigaste begränsningen i användningen av naturlig sand är begränsningen av förekomsten av lera eller lerpartiklar i sandens sammansättning. Små (ler)partiklar påverkar betongens hållfasthet mycket starkt. Även en liten mängd av dem leder till en betydande minskning av betongens styrka. Därför, i frånvaro av naturlig sand utan lerpartiklar, förbättras (berikas) den tillgängliga sanden med hjälp av följande procedurer: sandtvättning; separera sand i fraktioner i en vattenström; separation från sanden av den önskade fraktionen; blanda sand tillgänglig i arbetsområdet med importerad högkvalitativ sand.

Efter anrikning och beredning ska sanden uppfylla de villkor som definieras av det så kallade standardscreeningsområdet. Kornsammansättningen, bestämd genom att sikta sand genom silar med olika öppningar, ska passa in i området som visas i figuren med streck. Det är möjligt att använda sand med partikelstorlekar med hänsyn till det oskuggade området, men endast för betongklass 150 och lägre [10] .

Istället för sand kan avfall från produktion av metallurgisk industri, energi, gruvindustri, kemisk industri och andra industrier framgångsrikt användas [11] .

Läggning, komprimering, härdning

Betongblandningen efter beredning och placering bör packas så snart som möjligt. Under komprimeringsprocessen avlägsnas luften i luftfickorna och skiktet omfördelas för närmare kontakt med de fasta fraktionerna av betong. Detta leder till en ökning av hållfastheten hos den färdiga betongen. Vibration används för packning. Vid vibrokomprimering i monolitisk konstruktion används manuella vibratorer, vid blockkonstruktion används vibropressar . Härdningstemperatur - från +5 °C till +30 °C.

Under betongarbeten uppstår tekniska rester av betong i betongpumpen eller blandaren, när de dräneras till marken uppstår lokal förorening. För effektiv användning av betongrester [12] är det möjligt att förbereda små formar i förväg.

Prestandaegenskaper

Tryckhållfasthet

Den viktigaste indikatorn som kännetecknar betong är tryckhållfasthet. Det etablerar betongklassen.

Betongklass B är den kubiska (prisma) styrkan i MPa, taget med en garanterad säkerhet (konfidensnivå) på 0,95. Det betyder att egenskapen som bestäms av klassen tillhandahålls minst 95 gånger av 100, och endast i fem fall kan du förvänta dig att den inte uppfylls.

Enligt SNiP 2.03.01-84 "Betong- och armerade betongkonstruktioner" betecknas klassen med den latinska bokstaven "B" och siffror som visar motståndstrycket i mega pascal (MPa). Till exempel betyder beteckningen B25 att standardkuber (150 × 150 × 150 mm) av betong av denna klass tål ett tryck på 25 MPa i 95% av fallen. För att beräkna hållfasthetsindexet är det också nödvändigt att ta hänsyn till koefficienterna, till exempel för betong av klass B25 när det gäller tryckhållfasthet, är standardresistansen Rbn som används i beräkningarna 18,5 MPa och designmotståndet Rb är 14,5 MPa.

Betongens ålder, som motsvarar dess klass vad gäller tryckhållfasthet och axiell spänning, tilldelas under konstruktionen, baserat på de möjliga faktiska villkoren för att belasta strukturen med konstruktionsbelastningar, monteringsmetoden och villkoren för betonghärdning. I avsaknad av dessa uppgifter etableras betongklassen vid 28 dagars ålder.

Tillsammans med klasser bestäms betongens styrka också av betyg, betecknade med den latinska bokstaven "M" och siffror från 50 till 1000, vilket indikerar tryckhållfastheten i kgf / cm². GOST 26633-91 "Tung och finkornig betong. Specifikationer" fastställer följande överensstämmelse mellan kvaliteter och klasser med en variationskoefficient i betonghållfasthet på 13,5%:

Hållfasthetsklass av betong Det närmaste märket av betong vad gäller hållfasthet Modern internationell beteckning [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 — —

Den här tabellen har tagits bort från den aktuella versionen av GOST 26633-2015.

Fram till testögonblicket måste betongprover lagras i normala härdningskammare , styrkan hos den färdiga strukturen kan kontrolleras med oförstörande testmetoder med Kashkarov , Fizdel eller Schmidt hammare , sklerometrar av olika design, ultraljudsanordningar och andra.

Användbarhet

Enligt GOST 7473-2010, enligt bearbetbarhet (anges med bokstaven "P"), särskiljs betong:

GOST fastställer följande beteckningar för betongblandningar enligt bearbetbarhet:

Arbetsbarhetsgrad Styvhetsstandard, s Kondrag, cm
Superhårda blandningar
SG3 Över 100 -
SG2 51-100 -
SG1 mindre än 50 -
Styva blandningar
G4 31-60 -
F3 21-30 -
G2 11-20 -
G1 5-10 -
Mobila blandningar
P1 4 eller mindre 1-4
P2 - 5-9
P3 - 10-15
P4 - 16-20
P5 - 21 och över

Bearbetbarhetsindex är av avgörande betydelse vid betonggjutning med betongpump . För pumpning används blandningar med ett bearbetningsindex på minst P2.

Andra viktiga indikatorer

Testklimatkammare används för att testa betong för frostbeständighet och vattenbeständighet .

Tillsatser för betong

Användningen av tillsatser gör att du kan påverka blandningar, betong och murbruk avsevärt genom att ge dem specifika egenskaper. GOST 24211-2008 "Tillsatser för betong och murbruk. Allmänna specifikationer” erbjuder följande klassificering av tillsatser:

  1. Tillsatser som reglerar egenskaperna hos betong- och murbruksblandningar:
    • mjukgörande tillsatser ökar rörligheten hos betongblandningen, vilket gör det möjligt att erhålla en given konsistens med mindre vattenförbrukning;
    • vattenreducerande tillsatser gör det möjligt att erhålla mycket rörliga blandningar med låg vattenhalt, därför med en relativt liten volym cementsten;
    • stabiliserande tillsatser säkerställer bevarandet av konsistensen och förhindrar därigenom separation av blandningen under läggning och packning;
    • tillsatser som reglerar bibehållandet av blandningens rörlighet är efterfrågade under den varma årstiden, om det är nödvändigt att transportera blandningen under lång tid;
    • tillsatser som ökar blandningens luft(gas)innehåll eller luftindragande tillsatser ökar frostbeständigheten, vattenbeständigheten och korrosionsbeständigheten, men minskar något styrkan hos den framtida strukturen;
  2. Tillsatser som reglerar egenskaperna hos betong och murbruk:
    • reglering av kinetiken för betonghärdning:
      • retarderare används när det blir nödvändigt att öka tiden innan betongblandningen börjar stelna vid långvarig transport;
      • acceleratorer minskar härdningstiden för betong;
    • öka betongens hållfasthet - tillsatser av denna typ ökar betongens motstånd mot nötning, stötar och splittring;
    • minska permeabiliteten - ämnen som ökar betongkonstruktionens densitet;
    • tillsatser som ökar de skyddande egenskaperna i förhållande till stålarmering används för att förhindra korrosion i direktkontakt av betong med armering i armerade betongkonstruktioner;
    • tillsatser som ökar frostbeständigheten ökar antalet cykler av alternerande frysning och upptining av betong utan förlust av hållfasthetsegenskaper;
    • tillsatser som ökar betongens korrosionsbeständighet i en miljö som orsakar en försämring av materialets egenskaper;
    • expanderande tillsatser används för att kompensera för krympningen av betong under driften av strukturen;
  3. Tillsatser som ger betong och murbruk speciella egenskaper:
    • frostskyddsmedel, när de löses upp i vatten, sänker blandningens fryspunkt avsevärt, förhindrar att den fryser under transport och förhindrar även frysning av nylagd betong under den kalla årstiden;
    • vattenavstötande tillsatser ger vattenavstötande egenskaper till väggarna i betongporer, ökar betongens vattenbeständighet och förhindrar även uppkomsten av en kapilläreffekt ;
    • fotokatalytiska tillsatser ger betong självrenande egenskaper, som ett resultat av en sådan reaktion sönderfaller nästan all förorening som finns på väggarna i någon struktur - damm, mögel, bakterier, avgaspartiklar, etc.
  4. Mineraltillsatser för betong :
    • typ I - aktivt mineral:
      • med sammandragande egenskaper (till exempel mikrokiseldioxid , metakaolin );
      • har puzzolanaktivitet;
      • som har både sammandragande egenskaper och puzzolanaktivitet.
    • typ II - inert mineral.

Konkret beteckning

Enligt GOST 7473-2010 bör beteckningen på betongblandningen bestå av:

Till exempel bör en bruksfärdig betongblandning av tung betong av B25 tryckhållfasthetsklass, P3 bearbetningsgrad, F200 frostbeständighet och W6 vattenbeständighet betecknas som BST V25 P3 F200 W6 GOST 7473-2010 . I kommersiell praxis är det också vanligt att särskilja höghållfast specialbetong VS och betong med användning av krossad sten av en fin fraktion av CM (det så kallade "fröet") i en separat kategori.

Betongskydd

Vattentätningsskydd av betong är indelat i primär och sekundär. De primära åtgärderna inkluderar åtgärder som säkerställer ogenomträngligheten hos strukturens konstruktionsmaterial. Till den sekundära - ytterligare beläggning av ytorna på strukturer med vattentätande material (membran) från sidan av direkt exponering för en aggressiv miljö [14] .

Primära skyddsåtgärder innebär användning av material med ökad korrosionsbeständighet i en aggressiv miljö, samt ger låg betongpermeabilitet. Primära skyddsåtgärder inkluderar också valet av rationella geometriska konturer och former av strukturer, tilldelning av sprickmotståndskategorier och den maximala tillåtna spricköppningsbredden, beaktande av kombinationen av belastningar och bestämning av en kort spricköppning, utnämning av tjockleken av betongskyddsskiktet, med hänsyn till dess ogenomtränglighet. Det primära skyddet kan också hänföras till användningen av integrerade kapillärmaterial - vattentätning med byggnadsblandningar av penetrerande verkan . Samtidigt komprimeras betongens struktur och det sker en ökning av vattenbeständighet, frostbeständighet, tryckhållfasthet och korrosionsbeständighet under hela livslängden.

Sekundärskyddets uppgift är att förhindra eller begränsa möjligheten till kontakt mellan en aggressiv miljö och betong. Dammavlägsnande impregnering, tunnskiktsbeläggning, självutjämnande golv och högfyllda beläggningar används som sekundärt skydd. Oftast används epoxi-, polyuretan- och polyesterkomponenter som bindemedel vid framställning av polymerkompositioner. Betongbasskyddsmekanismen består i att komprimera ytskiktet och isolera ytan.

Problemet med att skydda betong från kemisk och elektrisk korrosion är särskilt akut för järnvägstransportanläggningar, där herrelösa läckströmmar kombineras med aggressiv kemikalieexponering.

Uppvärmning av betong på vintern

En betydande nackdel med betong avslöjas under konstruktion på vintern, när hållfastheten hos de betongkonstruktioner som byggs är i riskzonen på grund av låga temperaturer. Av denna anledning finns ett behov av forcerad uppvärmning av betong.

Grundläggande och ytterligare metoder för uppvärmning av betong [15] :

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Bazhenov Yu.M. betongteknik. - M . : Förlag ASV, 2002. - 500 sid. — ISBN 5-93093-138-0 .
  2. ↑ 1 2 Kochetov V.A. romersk betong. - M . : Stroyizdat, 1991. - 111 sid. — ISBN 5-274-00044-4 .
  3. ↑ Det finns en åsikt om att naturlig cement och betong baserad på det användes vid konstruktionen av tempelkomplexet Göbekli Tepe , vars ålder uppskattas till 12 tusen år. I Syrien och Jordanien har underjordiska vattentankar gjorda av naturlig betong med anor från det åttonde årtusendet f.Kr. bevarats. e. // "The hidden strengths of unloved concrete" Arkiverad 16 januari 2017 på Wayback Machine , BBC News, 16/01/2017.
  4. ↑ 1 2 3 Konkret statistik: jämförelse av europeiska länder, Ryssland och USA . Hämtad 5 mars 2010. Arkiverad från originalet 15 mars 2010.
  5. ↑ Statistik för europeisk färdigblandad betongindustri baserad på Y2007 produktionsdata Arkiverad 26 mars 2012.
  6. ↑ GOST 25192-2012 Betong. Klassificering och allmänna tekniska krav . Hämtad 21 september 2021. Arkiverad från originalet 21 september 2021.
  7. ↑ GOST 7473-2010 Betongblandningar. Specifikationer . Datum för åtkomst: 14 januari 2022. Arkiverad från originalet den 7 januari 2022.
  8. ↑ Göra betong med egna händer, vatten-cementförhållande, proportioner (otillgänglig länk) . Datum för åtkomst: 4 mars 2014. Arkiverad från originalet 22 februari 2014. 
  9. ↑ Smarta material: Från små robotar till kläder som byter färger , BBC News  (18 februari 2021). Arkiverad från originalet den 22 augusti 2021. Hämtad 22 augusti 2021.
  10. ↑ P. P. Borodavkin Kornsammansättning av sand för beredning av betongblandning  (otillgänglig länk)
  11. ↑ Turkina I. A. Betong på produktionsavfall // Concrete Technologies. - 2013. - Nr 8 (85). - S. 42-44.
  12. ↑ Var ska man lägga resterna av betong från betongpumpen och blandaren?  (ryska)  ? . Hämtad 15 juni 2021. Arkiverad från originalet 5 januari 2022.
  13. ↑ Hållfasthetsklasser av betong . Hämtad 22 augusti 2021. Arkiverad från originalet 22 augusti 2021.
  14. ↑ A. N. Klyuev, V. B. Semyonov. Cementfri betong baserad på alkalihaltigt avfall från den petrokemiska industrin Arkiverad 3 april 2008.
  15. ↑ Uppvärmning av betong på vintern: de viktigaste metoderna Arkiverad den 3 september 2014.

Litteratur

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk