Долговечным называют бетон, выдерживающий без разрушения в течение многих лет условия эксплуатации, для которых он был предназначен.
Отсутствие долговечности может быть вызвано внешними воздействиями на бетон или внутренними процессами, происходящими в самом бетоне. Внешние воздействия — физические, химические или механические могут быть следствием атмосферных воздействий, перепада температур, испарения, действия электролитов, природных и технологических растворов и газов. Степень повреждения, вызываемая этими воздействиями, в значительной степени определяется качеством бетона, хотя в некоторых случаях любой незащищенный бетон разрушается.

Внутренними причинами разрушения являются взаимодействие щелочей цемента с кремнеземом заполнителя, изменение объема из-за различия температурного расширения цементного камня и заполнителя и прежде всего проницаемость бетона. Проницаемость в значительной степени определяет стойкость бетона к внешним воздействиям, поэтому, ...

Теплоперенос — это скорость, с которой может меняться температура внутри тела. Она определяется из уравнения Из этого выражения видно, что теплопроводность пропорциональна теплопереносу. В обычном бетоне величина теплопереноса колеблется в пределах 0,002—0,006 м2/ч в зависимости от вида применяемого заполнителя. Следующие горные породы приведены в порядке возрастания теплопереноса: базальт, риолит, гранит, известняк, долерит (крупнокристаллический базальт) и кварцит.

Измерение теплопереноса состоит в измерении отношения между временем и разностью температур внутри образца и на его поверхности при постоянной начальной температуре, когда изменение температуры происходит на поверхности.

Метод измерения и расчета дан в стандарте США СИД С 36—48. Так как влажность бетона влияет на его тепловые свойства, теплоперенос следует определять на образцах, влажность которых соответствует влажности бетона в реальных конструкциях. ...

Величина коэффициента термического расширения бетона зависит от состава бетонной смеси и влажности в период изменения температуры. Цементный камень и заполнитель имеют разные коэффициенты термического расширения, а коэффициент термического расширения бетона отражает соотношение материалов в составе бетона.

Коэффициент термического расширения цементного камня колеблется в пределах от 10ХЮ~6 до 18,ЗХЮ~6 на 1°С. Он больше, чем у заполнителя. Коэффициент термического расширения бетона зависит от количества заполнителя в смеси и коэффициента расширения заполнителя. Влияние последнего видно из рис. 7.24; в табл. 7.11 приведены величины коэффициентов термического расширения бетонов состава 1 : 6 на различных заполнителях.
Влияние влажности обусловлено составляющими цементного камня и определяется тем, что коэффициент термического расширения слагается из двух частей: действительного кинетического термического коэффициента и давления набухания.
Последнее увеличивает ...

Огонь вызывает высокие температурные градиенты, и в результате горячие поверхностные слои отделяются от более холодной внутренней массы.Образование трещин наблюдается в местах швов, в плохо уплотненных частях бетона или в местах расположения арматурных стержней. Арматура, проводя тепло, усиливает действие нагревания.Влияние температуры ниже 250° С на прочность бетона незначительно, но при температуре выше 300° С наблюдается определенная потеря прочности, как показано на рис. 7.31. В тощих смесях потери прочности относительно меньше, чем в жирных. Прочность на изгиб меняется больше, чем прочность на сжатие. Потеря прочности значительно ниже, если заполнитель не содержит кремнезема, например известняк, основные изверженные породы, кирпичный щебень, доменный шлак.

Понижение теплопроводности бетона улучшает его огнестойкость, поэтому легкий бетон более огнестоек, чем обычный.
Бетоны, изготовленные на известняковом заполнителе или песчанике, меняют цвет с изменени ...

Рассмотрим теперь затвердевший бетон, подвергаемый попеременному замораживанию и оттаиванию в интервале температур, наиболее часто встречающемся в природе.
С понижением температуры насыщенного водой затвердевшего бетона вода, проникая в поры цементного камня, замерзает аналогично замерзанию в капиллярах горных пород и вызывает расширение бетона.

При повторном замораживании происходит дальнейшее расширение, так что повторные циклы замораживания и оттаивания имеют кум-мулятивный эффект. Большие поры в бетоне, образуемые при недостаточном уплотнении, обычно заполнены воздухом и поэтому не оказывают существенного влияния на действие мороза.
Замораживание — процесс постепенный вследствие небольшой скорости теплопереноса через бетон, увеличения концентрации щелочей в еще не замерзшей воде, а также вследствие изменения температуры замерзания в зависимости от размера пор.

Хотя поверхностное натяжение кристаллов льда в капиллярах создает в них давлени ...

Для получения хорошего качества бетона укладка смеси должна сопровождаться уходом — созданием соответствующих условий на ранних стадиях твердения. Под уходом понимаются режимы, способствующие гидратации цемента, включающие контроль за температурой и влагообменом.
Более того, цель ухода заключается в сохранении насыщенности бетона влагой насколько это возможно, пока пространства, первоначально наполненные водой в свежеуложенной смеси, не будут заполнены требуемым количеством продуктов гидратации цемента. В том случае, если бетонная смесь приготовлена на строительной площадке, активный уход прекращается почти всегда до того, как произойдет максимально возможная гидратация. Влияние влажного выдерживания на прочность можно установить по рис. 5.18 на примере бетона с В/Ц, равным 0,5.

Необходимость выдерживания обусловливается тем, что гидратация цемента может происходить только в капиллярах, заполненных водой. Поэтому потеря воды в результате испарения в капиллярах д ...

Фактическая прочность цементного камня или аналогичных хрупких материалов, таких, как, например, естественный камень, намного ниже теоретической прочности, установленной на основе молекулярного сцепления и вычисленной из энергии поверхности твердого вещества, предполагаемого совершенно однородным и без дефектов. Установлено, что теоретическая прочность составляет 1,05ХЮ5 кгс/см2. Это несоответствие можно объяснить наличием трещин (теория Гриффитса), которые ведут к концентрации напряжений в материале под нагрузкой, так что очень высокие напряжения достигаются в очень небольших объемах образца с последующим образованием микроскопических трещин, в то время как среднее (номинальное) напряжение во всем образце остается относительно низким. Трещины различны по своим размерам, и только некоторые, самые крупные, вызывают разрушение. Прочность бетона, таким образом, является проблемой статистической вероятности, а размер образца влияет на возможное номинальное напряжение, при котором происходи ...

Удельная теплоемкость, выражающая теплоемкость бетона, мало зависит от вида заполнителя, но заметно увеличивается с повышением влажности бетона. Удельная теплоемкость зависит также от уровня температуры. Для обычных бетонов ее значения в пределах 0,19—0,26 ккал/кг-град.
Удельная теплоемкость бетона определяется обычными физическими методами. ...

Твердые соли не действуют на бетон, но, находясь в растворе, они вступают в реакцию с цементным камнем. Некоторые глины содержат щелочи, сульфаты магния и кальция, а грунтовые воды в таких глинах являются растворами сульфатов. Сульфаты вступают в реакцию с гидратом окиси кальция и гидроалюминатом кальция цементного камня.

Продукты реакции — гипс и сульфоалюминат кальция — имеют значительно больший объем, чем исходные компоненты, поэтому взаимодействие с сульфатами вызывает расширение и разрушение бетона, Реакцию сульфата натрия и Са(ОН)2 можно записать следующим образом:
Ca(OH)2+Na2SO4.10H2O->CaSO4.2H2O+2NaOH+10H2O.
Са(ОН)2 может полностью выщелачиваться фильтрующей водой, но если происходит накопление NaOH, устанавливается равновесие и только через S03 осаждается в виде гипса.

Гидроалюминат кальция реагирует по следующему уравнению
2(ЗСаО- А1203- 12H20)+3(Na2S04.10Н2О)-> ->3CaO.Al203-3CaS04.31H20+2Al(OH)3+6NaOH+17H20.

Аномалии в поведении крайне жирных смесей рассмотрены ранее, но величина отношения заполнитель: цемент влияет на прочность всех бетонов средней и высокой прочности, т. е. бетонов с прочностью около 350 кгс/см2 и выше. Несомненно, что соотношение между заполнителем и цементом является лишь второстепенным фактором для прочности бетона, однако установлено, что при постоянном В/Ц более тощие смеси имеют более высокие прочности.

Это, возможно, связано с поглощением воды заполнителем: большее количество заполнителя поглощает большее количество воды, и эффективное водоцементное отношение, таким образом, уменьшается. Однако возможно, что другие факторы также играют определенную роль: например, общее содержание воды в 1 м3 бетона ниже в тощей смеси, чем в жирной. В результате в более тощей смеси пустоты занимают меньше места в общей массе бетона, а пустоты, как известно, неблагоприятно влияют на прочность; следует отметить, что тощим бетоном считаются смеси с высоким значением о ...