Цемент как липкий материал, который используется для склеивания других строительных материалов. После смешивания с водой это вещество становится твердым. Основными компонентами цемента являются известняк и глина, которые после обжига и образования клинкера измельчаются и упаковываются в виде порошка.

Цветной бетон может быть изготовлен с использованием цветных заполнителей или цветных порошков и пигментов. Иногда цветной бетон можно сделать, используя жидкие красители. Цветной бетон обычно имеет более низкое сопротивление, поэтому следует соблюдать осторожность при регулировании соотношения воды и цемента и использовании добавок к бетону.

Обычные тесты свежего бетона обычно включают оценку удобоукладываемости (подвижности), количество  воздуха, удельного веса и температуры. Испытания затвердевшего бетона включают в себя прочность на сжатие и изгиб, глубину проникновения воды, скорость водопоглощения, электропроводность и т. д.

Отношение «массы воды, добавляемой к одному кубическому метру бетона» к общей массы используемого цемента называется водоцементным отношением или w/c. Это соотношение иногда называют соотношением w/b, и оно означает отношение воды к общему количеству вяжущих материалов (включая цемент и другие цементоподобные материалы в бетоне).

Количество воздуха в бетоне измеряют с помощью воздухомера cогласно национальному стандарту № 1590.

Самый простой способ увеличения удобоукладываемости бетона — добавить в смесь воду, но это увеличивает склонность свежего бетона к водоотделению и сегрегацию и, что более важно, значительно снижает прочность и долговечность бетона.

Переход воды изнутри цементного теста на более высокие уровни через внутренные капиллярные каналы, проявляется в виде слоя воды на верхней поверхности бетона, что называется водоотделением бетона. Эта переходная вода может также содержать малые частицы цемента, в результате чего поверхность бетона будет очень склонна к отслаиванию и измельчению после высыхания.

Для оценки механической прочности бетона можно измерить прочность бетона на сжатие и изгиб. Прочность бетона на сжатие является едва ли не основным параметром оценки бетона, который необходимо оценивать для любого производимого бетона и который лежит в основе структурного проектирования. Удельная прочность бетона – это фактически 28-суточная прочность на сжатие стандартных цилиндрических образцов (диаметром 150 мм и высотой 300 мм), которую испытывают после отбора проб и выдержки в течение 28 дней внутри водного пруда при стандартных температурных условиях с использованием бетонолома Джек. Согласно стандарту ASTM C31 отбор проб производится внутри стандартных цилиндрических форм в три равных слоя так, чтобы каждый слой надлежащим образом уплотнялся 25 ударами стандартным стержнем диаметром 16 мм. Уплотнение каждого слоя таково, что стержень для уплотнения погружается в нижележащий слой всего на 12,5 мм. После уплотнения последнего слоя и выравнивания верхней поверхности пилящими движениями выдерживается в течение 24 часов в лаборатории при стандартном температурном условии. Через 24 часа удаляют форму для образца и положат в пруд для выдержки. Отбор проб может производиться в кубические формы размерами 150 х 150 мм, а также в кубические или цилиндрические формы различных размеров, и в этом случае для получения  удельной прочности следует использовать таблицу переводы единиц измерения.

Обычно хороший затвердевший бетон достигает около 99% своей окончательной прочности в возрасте 28 дней, но процесс набора прочности в бетоне продолжается до тех пор, пока он не полностью высохнет внутри. Бетон состоит из цемента, воды и заполнителя. Химические реакции гидратации между компонентами цемента и воды приводят к образованию прочных кристаллических структур гидрата силиката кальция, которые связывают и переплетают компоненты цементного теста и заполнителей. Эти реакции будут происходить до тех пор, пока в структуре цементного теста есть молекулы воды, и приведут к прочности.

Через 28 дней бетон набирает около 99% своей окончательной прочности. 28-дневная прочность стандартных цилиндрических образцов бетона фактически является удельной прочности бетона, которое учитывается при проектировании конструкций.

Создание в бетоне подходящих условий окружающей среды для начала и продолжения реакций гидратации цементного теста, приводящих к закономерному процессу обретения его прочности, называется выдержкой бетона.

Выдержка бетона в цехе должна быть максимально приближена к условиям выдержки в лаборатории, чтобы добиться некоторой степени соответствия результатов испытаний и реальных условий. Разумеется, с учетом температурного условии, качества бетона и бетонирования, возможности в мастерской и опыта исполнительного подрядчика и т.д. ответственность за принятие решения по этому вопросу несет руководитель проекта.

Наилучшее проектирование ( бетонной) смеси— это проектирование, учитывающее условия подачи и характеристики ингредиентов (заполнителя, цемента, воды и других добавок), при достижении заданной прочности, при котором используется наименьшее количество цемента и без использованию водоредуцирующей добавки  имеет самую большую осадку.

Конечно, видимо, что в зависимости от условий для создания надлежащей удобоукладываемости

для транспортировки, заливки, уплотнения и полировки бетона необходимы пластификаторы бетона и суперпластификаторы бетона. Очень важным пунктом, который следует учитывать при проектировании смеси, является проверка долговечности бетона. Особенно при регулировании количества воды, помимо учета заданной прочности, текущих и будущих условий окружающей среды в площадке бетонирования и конечного использования конструкции, следует также учитывать долговечность бетона. Для этого может потребоваться добавление в проектированию специальных минеральных и химических добавок.

Бетон представляет собой композитный материал, и от 12 до 22% его объема составляет вода. Это при том, что только количество этой воды используется для проведения реакций гидратации цемента, а остальное количество остается в виде свободной воды в бетоне и способствует лучшей подвижности бетона и лучшему скольжению частиц друг по другу. Теперь, проще говоря, при испарении и потере этой воды будет происходить уменьшение объема, что проявится в виде усадки и приведет к трещину. По этой причине в промышленных флоорингах преднамеренно создается компенсационный шов.

Усадка  – это, по сути, усадка при сушке и уменьшение объема бетона за счет удаления воды, впитавшейся во внутреннюю структуру бетона. Фактически, количество воды, превышающее водоцементное отношение 0.25, считается избыточной водой, которая не обладает поглотительной способностью для проведения химических реакций бетона. Эта избыточная вода удаляется при постепенном высыхании бетона и вызывает склонность к усадке в бетоне.

Пластическая усадка: происходит в течение первых 1-8 часов после бетонирования.

Самозахватывающие усадка: возникает из-за водопоглощения в реакциях гидратации цемента и составляет около 5% от общей усадки.

Усадка при высыхании: после первых часов и в течение длительного времени завершается полным высыханием бетона.

Ползучесть на самом деле представляет собой деформацию, создаваемую под постоянным давлением нагрузки в течении времени в бетонном элементе. Основной причиной возникновения ползучести бетона является выход поглощенной воды во внутреннюю структуру гидратированного цементного теста.

Трещины в бетоне могут быть структурными и неструктурными. Структурные трещины вызваны структурной неадекватностью бетонного элемента, который растрескался под более высокими или неожиданными нагрузками. При этом типе трещин, если не принять немедленных мер, это может привести к полному обрушению конструкции. Ширина этих трещин около 2 мм, а их глубина около 2 см. Неструктурные трещины имеют малую ширину и глубину, и их значение становится очевидным со временем. На самом деле, распознавание происхождения неструктурных трещин имеет важное значение для контроля и обеспечения методов реставрации. Неструктурные трещины могут быть вызваны усадкой бетона или появляться с течением времени. Любая причина и разрушительные условия окружающей среды в конечном итоге проявятся в виде трещин в бетоне.

Долговечность – это фактически полезный срок службы бетонного элемента, который подвергается воздействию различных условий окружающей среды расположения конструкции. Поэтому очень важно прогнозировать условия окружающей среды и факторы, влияющие на затвердевший бетон в более старшем возрасте, чтобы разработать пропорциональное проектирование смеси для свежего бетона. Кроме того, мониторинг конструкции и выявление разрушительных факторов и симптомов окружающей среды, а также периодическое техническое обслуживание увеличат срок службы бетона.

Нажмите, чтобы прочитать полный текст этого вопроса

Бетонный рак — это термин, который относится к возникновению щелочно-кремнеземных реакций внутри бетона. Эта реакция происходит медленно и постепенно и вызывает сильное расширение внутри бетона. Это внутреннее разрушение постепенно проявляется в виде трещины на поверхности бетонного элемента. Эти реакции на самом деле происходят, когда щелочи в цементном тесте воздействуют на минералы кремнезема заполнителей и образуют щелочной гель внутри цементного теста. Расширение этого щелочного геля вызывает внутреннее разрушение структуры цемента и со временем вызывает общее разрушение.

Заливка бетона в холодное время года требует надлежащего планирования, чтобы убедиться, что бетон не замерзнет до достижения минимальной прочности около 5.3 МПа. Когда вода внутри бетона замерзает до того, как он схватится, объем бетона увеличивается, и в результате гидратация цемента замедляется и в конечном итоге останавливается. В целом при заливке бетона в холодное время года следует соблюдать следующие меры:

Использование быстросхватывающих добавок или антифризов для бетона

Предварительный нагрев одного или нескольких компонентов бетона до температуры около 20 градусов Цельсия.

Улучшение типа и количества компонентов бетона. Например, использование большего количества цемента в проектировании ( бетонной) смеси или использование цемента типа III.

Не использовать летучую золу или шлаковый цемент в холодную погоду

Не заливать бетон на промерзшее место или на снег

Уборка снега и льда в районе бетонирования

Обогрев всего оборудования, используемого для бетона, включая формы

Накрытие оборудования и поверхностей брезентом за день до бетонирования

Чтобы предотвратить замерзание бетона в холодную погоду, мы должны убедиться, что реакции гидратации цементного теста происходят с разумной скоростью. С этой целью использование соответствующих антифризов и быстросхватывающей добавки может увеличить скорость реакций гидратации. Конечно, логично, что обеспечение надлежащих условий обработки после бетонирования очень важно для продолжения процесса получения приемлемой прочности.

Когда затвердевший бетон подвергается воздействию мороза, вода внутри структуры цементного теста замерзает и увеличивается в объеме. Это увеличение объема проявляется в виде внутренних напряжений, которые исчезают после повышения температуры и таяния замерзшей воды. Теперь, если бетон многократно подвергается этим циклам плавления и замерзания. Это частое увеличение и уменьшение объема вызывает напряжение и внутренние трещины.

Оставляя ряд подходящих и преднамеренных пространств внутри бетонной конструкции, можно контролировать эффект растяжения увеличения объема, вызванного замерзанием воды внутри цементного теста. Для этого по текстуре бетона следует создать серию преднамеренных, микроскопических и однородных пузырьков воздуха. Это возможно за счет использования воздухововлекающих добавок. На самом деле этот воздух отличается от количества непреднамеренного воздуха в бетоне и его количество составляет от 6 до 10 объемных процентов

. Очень важно обращать внимание на размеры, равномерность распределения и несоединение пузырьков.

Некоторыми потенциальными проблемами бетонирования в жаркое время года для свежего и затвердевшего бетона являются:

• увеличение потребности в потреблении воды в проектировании ( бетонной) смеси
• Снижения подвижности, что иногда приводит к добавлению количества воды,
• Необходимость увеличения скорости выполнения,
• Увеличение склонности к растрескиванию из-за пластической усадки.
• Трудность в удалении непреднамеренного воздуха внутри бетона.
• Уменьшение 28-дневной и долговременной прочности, вызванной потребностью в большем количестве воды и высокой температурой бетона.
• снижение долговечности из-за трещин и…

Проектиропвние непроницаемых бетонов требует особого внимания к компонентам проекта  смеси, размеру частиц и грануляции материалов. Важность использования химических и минеральных добавок для получения водонепроницаемых бетонов неоспорима. Адекватное гранулирование проекта смеси, помимо повышения удобоукладываемости свежего бетона и его лучшей плотности, приводит к получению более густой смеси. Наряду с правильной грануляцией применение водоредуцирующих или химических суперпластикаторов добавок снижает количество потребляемой воды и, как следствие, уменьшает пространства и пустоты, занимаемые лишней водой. Кроме того, использование минеральных и пуццолановых добавок, таких как микрокремнезем, шлак и летучая зола при заполнении микроскопических пустот внутри цементного теста, путем проведения дополнительных пуццолановых реакций создает в бетоне более силикатную структуру, и поэтому эти прочные структуры занимают больше пустого места.

Летучая зола — это побочный продукт, получаемый при сжигании угля на тепловых электростанциях для выработки электроэнергии. Эти материалы в основном содержат оксид кальция, кремнезем и оксид алюминия. Летучая зола подразделяется на два типа: C и F. Тип C обладает пуццолановыми и цементирующими свойствами и имеет высокое содержание кальция, а тип F обладает только пуццолановыми свойствами, а содержание кальция в нем низкое.

Подробнее читайте в статье летучей золы для бетона: свойства, применение, преимущества и недостатки.

Шлак- искусственный и побочный продукт, который образуется при отделении железа в чугуноплавильных печах от наличих примесей в железной руде.

Это состав силиката и сложных металлических оксидов, который остается после охлаждения примесей.

Как правило, легкий бетон относится к бетону с объемной массой от 2000 до 3000 кг/м3.

По определению Американской ассоциации бетонщиков легкий бетон – это бетон, объемная масса которого значительно меньше объёмная масса бетона, изготовленного из щебня или природного каменного материала.