В своей простой форме, бетон это смесь пасты и заполнителей, или камней. Паста состоит из цемента и воды, и покрывает крупные и мелкие заполнители (такие как щебень, песок и тп). В процессе химической реакции под названием гидратация, Паста затвердевает и получает форму камня под названием бетон.
В основе этого процесса лежит уникальная черта бетона: он пластичен и удобен в укладке в жидком виде,и И прочный в твёрдом виде. Эти качества объясняет почему бетон используются на строительство небоскрёбов, мостов, тротуаров, транспортных магистралей, домов и дамб.
Пропорции
Основа получения крепкого бетона правильно выверенные пропорции и смешивания ингредиентов. Смесь, в которой недостаточно пасты чтобы заполнить всем пустоты между заполнителями, будет трудно использовать и получится грубая поверхность и пористый бетон. Смесь, в которые слишком много пасты, будет легко укладывать и получится гладкая поверхность, однако, полученный бетон будет не эффективен по стоимости и легко треснет.
Химия цемента вступает в действие в присутствии воды. Цемент и вода образуют пасту, которая покрывает каждую частичку песка, щебня и камней – её заполнителей. В процессе химической реакции гидратации, паста цемента уплотняется и затвердевает. Качество пасты определяет свойства бетона. Прочность пасты в свою очередь зависит от соотношения воды и цемента. Пропорции воды и цемента это соотношение веса воды разделённое на вес цемента. Качественный бетон получается с уменьшением соотношения воды и цемента на столько на сколько это возможно без ухудшения рабочих свойств свежего цемента, позволяющих ему легко укладываться и высыхать. Хорошая смесь имеет эту желаемую способность свежего цемента и необходимую стойкость затвердевшего цемента. Традиционно смесь состоит на 10-15 % из цемента, 60-75 % из заполнителей и на 15 – 20 % из воды. Попавший воздух может занимать дополнительно 5-8% в смеси.
Прочие добавки
Почти любая питьевая вода без яркого выраженного вкуса и запаха может быть использована в качестве компонента бетона. Чрезмерные примеси в воде могут повлиять на время загустения и прочность бетона а также повлиять на стабильность смеси и снизить её срок эксплуатации. Обычно спецификации смеси бетона указывают лимиты по содержанию хлоридов, сульфатов, алколитов, и твёрдых частиц в воде используемой для смесей.
Хотя большинство видов питьевой воды подходит для замешивания бетона, заполнители должны быть отобраны более тщательно. Заполнители составляет от 60 до 75 % общего объема бетона. Вид и размер заполнителей влияет на плотность и целевое использование конечного полученного продукта. Относительно тонкие секции зданий требуют более мелких видов заполнителей, с другой стороны, такие строения как большие дамбы требуют заполнителей размером до 15 более сантиметров в диаметре. Непрерывное разделение заполнителей по размерам желательно для эффективного использования бетонной массы. Кроме того, заполнители должны быть чистыми и не содержать примесей которые могут повлиять на качество бетона.
Начало гидратации
Как только все заполнители, вода и цемент смешиваются, смесь начинает затвердевать. Все виды цемента являются гидравлическими поскольку они затвердевают в процессе химической реакции с водой которая называется гидрацией. В процессе этой химической реакции, узел формируется на поверхности каждой частицы цемента. Узел растёт и расширяется пока он не соединяется с узлом другой частицы цемента и не присоединяется к соседнему заполнителю. Когда бетон замешан и готов к использованию, он помещается в специальную форму до того как смесь затвердевает. В процессе выкладки,бетон консолидируется чтобы принять форму и исключить наличие воздушных карманов. Для изготовления плит, бетон оставляют высохнуть пока влага с поверхности не исчезнет, потом деревянным или металлическим поплавком его разглаживают. Получается немного ребристая структура, которая хорошо подходит для тех поверхностей, которым нужно быть не скользкими. Если нужна более ровная, плотная поверхность после поплавка используют металлическую затирку.
Далее начинается термофиксация, после того как поверхность бетона достаточно затвердела чтобы исключить потрескивания. Термофиксация обеспечивает увлажнение цемента для того чтобы бетон продолжал становиться прочнее. Термофиксация поверхности бетона производится распылением водяного дыма или использованием материалов, которые хорошо сохраняет влагу, таких как мешковина или хлопок. Другие методы термофиксации не позволяют воде испаряться герметизируя поверхность с помощью пластиковых спреев которые называются терморегулирующими. Другие техники терморегуляции также используются при экстремальной холодной или жаркой погоде чтобы защитить бетон. Чем дольше бетон поддерживается влажным, тем он прочнее и более износоустойчивый. Уровень затвердевании зависит от состава бетона и пропорций смеси, а также уровня влажности и температуры. Бетон становится прочнее со временем. Большее часть гидрации и нарастание прочности происходит в течение первого месяца жизни бетона, однако гидрация бетона продолжается в течение многих лет.
