Структура бетона

Выделяют три основных типа структуры бетона: микроструктуру — структуру цементного камня; мезоструктуру, т. е. структуру цементно-песчаного раствора в бетоне; макроструктуру — двухкомпонентную систему (раствор и крупный заполнитель).

Микроструктура цементного камня характеризуется наличием трех основных структурных составляющих: кристаллический сросток, тоберморитовый гель и не до конца гидратированные зерна цемента. Существенное значение в микроструктуре цементного камня имеют микро- и макропоры, объем которых может достигать 40%. Поскольку на микроструктуру цементного камня не оказывает влияния вид мелкого и крупного заполнителя, то она практически одинакова для тяжелых и легких бетонов.

Мезоструктуру цементно-песчаного раствора формируют как перечисленные выше факторы, таки гранулометрический и минералогический составы мелкого заполнителя, его вид (плотный, пористый), состав раствора, форма зерен, характер поверхности частиц. Мезоструктура легкого бетона, в котором в качестве мелкого заполнителя применен плотный песок, мало чем отличается от мезоструктуры тяжелого бетона.

Макроструктура бетона имеет много общего с мезоструктурой, так как в этом случае можно рассматривать цементно-песчаный раствор как матрицу, в которой распределен крупный заполнитель.

Мезо- и макроструктуры в зависимости от содержания заполнителя разделяют на три вида: первый — заполнитель не имеет контактов, т. е. содержание растворной части превышает объем пустот между заполнителем; второй — зерна заполнителя контактируют между собой, образуя достаточно плотный каркас; третий — пустоты между заполнителем не полностью заполнены растворной частью или цементным камнем.

По сравнению с тяжелыми бетонами мезо- и макроструктуры бетонов на пористых заполнителях имеют несколько существенных особенностей. В легком бетоне поры имеются не только в цементном камне, но и непосредственно в легких заполнителях. Пористая структура цементного камня в большей степени приближается к структуре заполнителей, в зоне их контакта наблюдается меньше дефектов, а поэтому бетон более трещиностоек, более однороден, чем тяжелый.

В легком бетоне цементный камень и зерна заполнителей в отношении прочности и деформативности различаются в меньшей степени, чем в тяжелом. Вследствие этого напряжения, вызванные внешними механическими воздействиями, как и собственные, распределяются в сечении легкого бетона более равномерно, чем в тяжелом.

Важной особенностью структуры легких бетонов является повышенное сцепление цементного камня с заполнителем. Зерна пористого заполнителя в процессе приготовления бетона отсасывают воду из цементного теста и отдают обратно по мере его затвердевания.

Установлено, что при диаметре капилляров в зернах заполнителя менее 0,01 мм из цементного камня отсасывается только жидкая фаза, а цементная суспензия может проникать в капилляры диаметром более 0,05 мм. Подавляющее большинство пористых заполнителей имеют поры диаметром 0,1-1 мм, поэтому в них вместе с влагой проникают частицы цемента, что и обусловливает высокую степень сцепления заполнителя с цементным камнем.