Бетон и его термостойкость

Бетонные смеси используются для строительства в регионах с разными климатическими условиями. Поэтому инженеры и ученые активно работают над повышением такой характеристики материала, как термостойкость. Это способность бетона выдерживать температурные напряжения при нагревании и заморозке без нарушения целостности структуры.

От чего зависит термостойкость

Показатель устойчивости бетона М100 и материала других марок к воздействию переменных температур зависит от нескольких факторов:

• формы и размера бетонной конструкции;
• коэффициента термического расширения;
• коэффициента теплопроводности. Чем он выше, тем более термостойким будет материал;
• упругости смеси. Чем меньше модуль упругости, тем выше устойчивость к колебаниям температур.

Разработки по повышению термостойкости бетонов направлены в основном на получение жаропрочных материалов, более дешевых заменителей современных огнеупоров. Уменьшить степень растрескивания при экстремальном нагреве удается введением особых модификаторов.

Методы повышения термостойкости

Причина разрушения бетонов – объемное расширение компонентов при изменении температуры. Это нарушает структуру материала, создает очаги концентрации напряжения, которые впоследствии вызывают растрескивание.

Повысить жаростойкость бетонов удается следующими методами:

• использование в составе смеси мелкозернистого песка. Компонент получают из шлаковой пемзы, которая применяется и для производства дорогих огнеупорных материалов. Мелкозернистый песок, в отличие от стандартных минеральных наполнителей, не разлагается в структуре бетона, не изменяет линейных размеров при нагреве и охлаждении;
• добавление полимерных волокон. Волокнистый модификатор предназначен для равномерного распределения напряжений в структуре бетона. Отсутствие концентраторов – снижение склонности к растрескиванию;
• нагревание бетона в процессе затвердевания. При повышении температуры смеси скорость химических реакций гидратации увеличивается в несколько раз. Это означает минимальное количество не связанных компонентов, которые могут изменять свой объем. При нагревании раствора до 170–200 °С удается получать хороший рост прочности и термостойкости. Но этот метод используют в основном в лабораториях, в промышленных масштабах материал пока не производится.

Термостойкость бетона М450 можно повысить введением асбестовых, базальтовых волокон, стальных фибр, дробленого диабаза, андезита. Причем, чем мельче будет заполнитель для дисперсного армирования, тем более жаропрочным получится материал. Это объясняется минимальной температурной деформацией таких компонентов.