Właściwości betonu to lista cech, jakie posiada beton. Zdefiniowanie tych właściwości pomaga wyjaśnić zdolność betonu do zapewnienia integralności strukturalnej, trwałości i funkcjonalności w różnych projektach budowlanych lub projektowych. Ponieważ beton jest materiałem tak szeroko stosowanym, znajomość jego różnorodnych właściwości jest niezbędna dla profesjonalistów z branży budowlanej i właścicieli domów, którzy używają go regularnie lub okresowo.
Zrozumienie tych cech betonu umożliwi każdemu rozważenie istotnego projektu i integralności strukturalnej, właściwy dobór materiałów, zapewnienie wydajności i trwałości oraz umożliwi wprowadzanie innowacji i optymalizacji.
Jakie są właściwości betonu?
Właściwości betonu można podzielić na dwie główne grupy: te, które wykazuje w stanie ciekłym i te, które wykazuje w stanie stwardniałym.
Właściwości świeżego betonu (forma płynna)
Beton wykazuje pewne właściwości zaraz po procesie hydratacji, czyli przemianach chemicznych rozpoczynających się po zmieszaniu cementu z wodą. Właściwości betonu w postaci płynnej lub pasty to urabialność, czas wiązania, krwawienie i segregacja.
Wykonalność
Właściwość urabialności opisuje łatwość, z jaką można go mieszać, transportować, układać i zagęszczać bez nadmiernej segregacji lub krwawienia. Ta właściwość mierzy, jak łatwo beton można formować i kształtować w procesie budowy. Na urabialność betonu wpływa szereg czynników, w tym zawartość wody, rodzaj i wielkość kruszywa, rodzaj i ilość cementu, domieszki oraz czas i metoda mieszania.
Różnorodne projekty wymagają różnych miar wykonalności. Oceniając urabialność betonu, specjaliści budowlani mogą zdecydować, który beton jest najlepszy dla konkretnego projektu. Urabialność sprawdza się za pomocą różnych środków, w tym testu opadu, testu Vee-bee lub testu współczynnika zagęszczenia, w zależności od rodzaju betonu.
Czas wiązania
Czas wiązania betonu to czas potrzebny, aby płynny beton przekształcił się w stan stały. Jest to ważna właściwość, ponieważ określa obsługę, umiejscowienie i wykończenie projektu. Na czas wiązania betonu może mieć wpływ wiele czynników, w tym rodzaj betonu, stosunek wody, temperatura otoczenia i dodatkowe domieszki.
Czas wiązania składa się z dwóch odrębnych faz: początkowego czasu wiązania i końcowego czasu wiązania. Początkowy czas wiązania to czas potrzebny betonowi na przejście z formy plastycznej do postaci, której nie można już zmienić. Jest to początkowa faza, w której beton nabiera wytrzymałości i sztywności. Producenci mierzą początkowy czas wiązania za pomocą igły Vicata lub innych testów odporności na penetrację.
Ostateczne ustawienie to czas, po którym beton staje się całkowicie sztywny i gotowy do wytrzymania dużych obciążeń. Ten czas oznacza koniec procesu wiązania i początek innych procesów, takich jak utwardzanie lub usuwanie formy. Producenci betonu mierzą to za pomocą testów odporności na penetrację.
Krwawienie
Właściwość przeciekania wyjaśnia zjawiska w płynnym lub plastycznym betonie, podczas których woda oddziela się od mieszanki betonowej i wypływa na powierzchnię. Powoduje to gromadzenie się wody na powierzchni betonu. Krwawienie w betonie jest spowodowane osiadaniem cząstek stałych pod wpływem grawitacji, co prowadzi do wypierania wody. Nadmierne odpowietrzanie nie jest korzystne dla betonu, ponieważ może powodować deformację powierzchni oraz zmniejszenie wytrzymałości i trwałości.
Producenci betonu testują swoje produkty w celu określenia ich właściwości odpowietrzających za pomocą specjalnych testów, takich jak test cylindra odpowietrzającego lub test płyty dociskowej. Budowniczowie mogą określić i złagodzić krwawienie poprzez rodzaj betonu, mniejszą ilość wody, użycie drobniejszego kruszywa i zastosowanie domieszek redukujących wodę.
Segregacja
Segregacja w betonie odnosi się do nierównomiernego rozmieszczenia składników w mieszance betonowej. Dzieje się tak, gdy cząstki stałe w mieszance, takie jak kruszywo, oddzielają się od innych składników, takich jak zaczyn cementowy.
Na segregację w betonie może wpływać wiele czynników, w tym wielkość i gęstość kruszywa, proporcje mieszanki betonowej, niewłaściwe obchodzenie się i/lub transport oraz nieodpowiednie zagęszczenie lub wibracje. Konsekwencją segregacji w betonie jest niejednorodność mieszanki, która może mieć wpływ na integralność strukturalną i trwałość. Może również powodować wady powierzchniowe. Niektóre z testów stosowanych przez producentów do określenia segregacji w betonie to test stabilności sita i test tabeli płynięcia.
Właściwości betonu utwardzonego
Producenci betonu okresowo testują stwardniały beton, aby sprawdzić jego specyficzne właściwości, zwykle po utwardzeniu betonu.
Wytrzymałość
Właściwość wytrzymałościowa betonu mierzy jego zdolność do wytrzymywania siły przy jednoczesnym zachowaniu integralności strukturalnej. Jest to jedna z najważniejszych właściwości decydujących o jego zastosowaniu i zakresie odpowiednich projektów. W przypadku betonu standardowego wytrzymałość mierzy się po 28 dniach, co jest czasem wystarczającym do uzyskania znaczącej wytrzymałości.
Wytrzymałość na ściskanie – Właściwość wytrzymałości na ściskanie jest miarą zdolności betonu do wytrzymywania siły ściskającej bez uszkodzenia. Jest to maksymalne obciążenie, jakie beton może wytrzymać, zanim pęknie, odkształci się lub zapadnie. Normy branżowe mierzą wytrzymałość na ściskanie w megapaskalach (MPa) lub funtach na cal kwadratowy (psi). Wytrzymałość na rozciąganie – Wytrzymałość na rozciąganie to wielkość rozciągania, jaką beton może wytrzymać, zanim ulegnie uszkodzeniu. Wytrzymałość na ściskanie jest najważniejsza w przypadku betonu, ale zrozumienie wytrzymałości na rozciąganie jest niezbędne w przypadku niektórych zastosowań. Wytrzymałość betonu na rozciąganie jest zwykle znacznie niższa niż jego wytrzymałość na ściskanie. Wytrzymałość na rozciąganie jest ważną właściwością konstrukcji sprężonych. Wytrzymałość na zginanie – Wytrzymałość na zginanie to zdolność betonu do wytrzymywania sił zginających i rozciągających. Właściwość ta zależy od wytrzymałości betonu na rozciąganie. Wytrzymałość na zginanie nazywana jest także „modułem zerwania”. Termin ten odnosi się do maksymalnego naprężenia przy zerwaniu w próbie zginania betonowej belki lub pryzmatu. Wytrzymałość na ścinanie – Wytrzymałość na ścinanie to właściwość, która mierzy zdolność betonu do przeciwstawiania się siłom powodującym przesuwanie się lub odkształcanie warstwy betonu równolegle do innej warstwy. Może się to zdarzyć, gdy betonowe belki, filary lub płyty poddawane są naprężeniom skrętnym lub zginaniu.
Trwałość
Trwałość to właściwość wyjaśniająca zdolność betonu do przeciwstawienia się zniszczeniu i utrzymania jego walorów estetycznych i użytkowych. Ta właściwość jest krytycznym elementem, gdy projektanci i architekci planują konstrukcje, które będą trwałe. Rozpad betonu może nastąpić z przyczyn fizycznych, chemicznych lub mechanicznych. Na trwałość betonu wpływa wiele czynników, w tym narażenie na środowisko, mieszanka betonowa, stosunek wody do cementu, projekt konstrukcyjny, właściwe utwardzanie oraz jakość transportu i praktyki budowlane.
Producenci betonu sprawdzają trwałość betonu poprzez badania laboratoryjne i monitorowanie w terenie. Testują przepuszczalność betonu, odporność na penetrację jonów chlorkowych, reaktywność alkaliów i krzemionki, odporność na siarczany, odporność na karbonatyzację i odporność w cyklach zamrażania i rozmrażania.
Gęstość
Właściwość gęstości betonu mierzy jego masę na jednostkę objętości. Jest to liczba określająca, ile materiału upakowane jest w danej przestrzeni. Gęstość wpływa na wytrzymałość, trwałość, właściwości termiczne i zachowanie strukturalne betonu. Składniki mieszanki betonowej decydują o jej gęstości. Obejmuje to rodzaj i ilość kruszywa, cementu, wody i wszelkich materiałów dodatkowych.
Im większa gęstość betonu, tym większa wytrzymałość na ściskanie i większa masa termiczna. Gęstość ma wpływ na urabialność betonu. Beton o większej gęstości wymaga większej wiedzy w zakresie mieszania i obsługi.
Kurczenie się
Skurcz odnosi się do właściwości opisującej zmniejszenie objętości lub wymiarów stwardniałego betonu w wyniku reakcji chemicznej lub procesu suszenia. Jest to zjawisko naturalne, które zachodzi podczas odparowywania wody z mieszanki betonowej. Skurcz może prowadzić do pęknięć i deformacji konstrukcji betonu.
Firmy betoniarskie testują swój beton, aby zrozumieć jego potencjalne zachowanie podczas skurczu. Są w stanie wydać zalecenia, które pomogą budowniczym zmniejszyć skurcz betonu poprzez odpowiednie projektowanie mieszanki i praktyki utwardzania, istotne rozmieszczenie spoin, dodatkowe zbrojenie i domieszki zmniejszające napięcie powierzchniowe wody w betonie, aby umożliwić bardziej równomierne schnięcie.
Przepuszczalność
Właściwość przepuszczalności odnosi się do zdolności betonu do przepuszczania wody i innych cieczy przez jego strukturę porów. Jakość ta bezpośrednio wpływa na trwałość i wydajność betonu. Na przepuszczalność betonu wpływa stosunek wody do betonu, uziarnienie kruszywa, materiały cementowe, czas utwardzania i niektóre dodatki.
Zarówno beton o wysokiej, jak i niskiej przepuszczalności jest cenny w pewnych kontekstach, chociaż beton o niskiej przepuszczalności jest mocniejszy i trwalszy. Beton o dużej przepuszczalności nazywany jest betonem porowatym lub przepuszczalnym. Inżynierowie używają tego typu betonu w zastosowaniach związanych z gospodarką wodną.
Właściwości termiczne
Właściwości termiczne odnoszą się do zdolności betonu do przewodzenia, magazynowania i przeciwstawiania się przepływowi ciepła. Właściwość odgrywa znaczącą rolę w efektywności energetycznej i wydajności cieplnej konstrukcji. Istnieje kilka miar określających właściwości termiczne określonego rodzaju betonu.
Przewodność cieplna – Przewodność cieplna mierzy, w jaki sposób materiał przewodzi ciepło. Beton słabo przewodzi ciepło, ale im gęstszy beton, tym lepiej przewodzi ciepło. Opór cieplny – Opór cieplny, również wartość R, reprezentuje zdolność betonu do przeciwstawiania się przepływowi ciepła. Jest to przeciwieństwo przewodności. Masa termiczna – Beton ma wysoką masę termiczną, która odnosi się do jego zdolności do magazynowania i pochłaniania ciepła. Jest to pomocne w regulacji temperatury z wnętrza na zewnątrz. Rozszerzalność i kurczenie się cieplne – Beton może rozszerzać się lub kurczyć pod wpływem zmian temperatury. Chociaż są to stosunkowo niewielkie zmiany w przypadku betonu, inżynierowie muszą wziąć to pod uwagę przy projektowaniu konstrukcji, aby uwzględnić te niewielkie ruchy.
Producenci betonu stosują różne testy w celu określenia właściwości termicznych betonu, w tym testy przewodności cieplnej, różnicową kalorymetrię skaningową (DSC) i obliczenia oporu cieplnego.
Jeśli podoba Ci się nasza strona, udostępnij ją swoim znajomym & Facebook
