БЕТОН (франц. béton, от лат. bitumen—асфальт, горная смола) и бетонные постройки. В общем виде бетон представляет однородною перемешанную смесь из небольших кусков твердых материалов (балласта). В смеси с вяжущими веществами, способную принять в своем сыром состоянии придаваемую ей форму и сохранить эту последнюю после отвердения. В зависимости от рода вяжущих веществ (цемент, известь, гипс, глина и асфальт), бетон носит название цементного, известкового, гипсового. Причем иногда это название уточняют указанием на род балласта (щебень, галька, песок, битый кирпич), например, щебеночно-известковый бетон, кирпично-глиняный и т. д.
История использования бетона
Применение бетона, как строительного материала, относится к очень глубокой древности. По свидетельству Плиния, галереи египетского лабиринта (3.600 лет до хр. э.) и пирамида Нимуса построены из бетона. Остатки сооружений показывают также, что вавилоняне применяли камни малой величины, связанные между собою цементирующим веществом. Карфагеняне и греки тоже пользовались бетонной смесью. Аргосский акведук представляет собою бетонное сооружение из мраморного щебня и известкового раствора. Встречается бетон и в Китае, где значительная часть Великой китайской стены (начата еще в 3 веке до хр. эры) выстроена из бетона.
Особенно широко и крайне разнообразно применялся бетон в грандиозных сооружениях, воздвигавшихся как у самих римлян, так и в странах, бывших тогда под их владычеством (Франция, Испания, Придунайская обл.). Сохранившийся до сих пор здание из бетонных массивов в Поццуоли (так наз. мост Калигулы), близ Неаполя, свидетельствует о том, что римляне первые применили бетон в подводных сооружениях. Наиболее ярким образцом творчества римлян в бетонном деле служит сооруженный около начала хр. э. храм Пантеона, перекрытый бетонным куполом, диаметром в 42,7 м.
С течением времени все способы применения бетона в постройках были совершенно забыты, и только в 19 веке стало обнаруживаться постепенное возрождение бетонного строительства. Большой толчок этому дало получение в 1824 портландцемента. Вскоре (1836) появился и первый научный труд Гудвина по этому вопросу. Начиная с 80-х гг. и до настоящего времени миллиарды м3 бетона применены для возведения различного рода граждан, и военных сооружений.
Состав бетона
Составные части и пропорции бетона. В состав входят балласт и раствор. В дальнейшем имеется в виду рассмотрение лишь так называемых строительных бетонов, составленных на цементных растворах. Балластом здесь служат:
а) Галька. Для составления бетона отсеивают гальку, не превосходящую в своем поперечном размере 70—75 мм. Эта разновидность балласта, самая прочная по своей твердости, сцепляется, однако, с раствором не так хорошо вследствие сглаженности своих боковых поверхностей и общей округленности формы;
б) Хрящ—также галька, но с менее гладкою поверхностью и более угловатою формою. По прочности он, обыкновенно, слабее гальки, а по схватыванию с раствором — лучше;
в) Гравий—мелкий сорт хряща, размером в поперечнике 25—40 мм;
г) Щебень—материал, получаемый искусственно путем разбивки на мелкие куски прочных каменных пород (гранит, известняк, песчаник и пр.). Главным достоинством щебня считается возможно более шероховатый вид отдельных камешков и свежий раскол, создающие наилучшие условия для сцепления с раствором.
Относительно выбора размеров отдельных щебенок, следует отметить, что балласт представляет собою наиболее дешевую по стоимости часть бетона, а раствор, содержащий в себе цемент, наиболее дорогую. Следовательно, экономически целесообразнее, чтобы в состав входило как можно меньше раствора и как можно больше балласта. Этого можно достигнуть, применяя щебенки разных размеров вместе где бетоном заполняются формы, где ни трамбовать ни разминать его нельзя. Тоесть ему путем дальнейшего увеличения количества воды придается вид жидкости, почему его и называют литым. Он свободно растекается по формам и без постороннего вмешательства заполняет собою всю форму. По прочности трамбованный имеет сопротивление на 30% выше, чем литой.
Разновидности
Пропорции составных частей на практике сводятся к 4 разновидностям его:
- 1:2:4—жирно-плотный Б.;
- 1:2:5,5—жирно-пористый Б.;
- 1:4:7,25—тоще-плотный Б.;
- 1:4:10—тоще-пористый Б.
Здесь цифры означают объемы: 1-я—цемента, 2-я—песка, 3-я—щебня. Упомянутые выше обозначения «жирно» и «тоще» относятся к характеристике раствора, а обозначения «плотный» и «пористый»—к характеристике самого бетона. Именно, раствор будет жирным, если каждая песчинка со всех сторон обволакивается цементом так, что ни одна песчинка не соприкасается ни одной из своих сторон с соседнею песчинкою. В противном случае раствор будет называться тощим. То же и с Б., т.-е. Б. будет плотным, если каждая щебенка со всех сторон обволакивается раствором. Если же этого нет, то бетон будет пористый.
Сорта бетона
Для создания условий твердения цемента в бетоне необходимо добавление к нему воды. В зависимости от количества ее, бетоны делятся на трамбованные, пластичные и литые. Трамбованным называется бетон содержащий в себе минимальное количество воды, придающее всей массе рыхлообразное состояние, подобное свежевырытой земле. После трамбования такой рыхлой массы отдельные щебенки балласта сближаются между собою, отчего пористость массы уменьшается до предельного значения, и в результате такого уплотнения на поверхности появляется влажная пленка (выпот).
Если форма, которую заполняют бетоном, имеет сложное очертание, и есть основание опасаться, что трамбование будет сильно затруднено, то количество воды увеличивается, и тогда придается вид более пластичной массы, подобно замешанному хлебному тесту. В следствие этого трамбование его становится уже невозможным, но, благодаря своей большей текучести, он легче заполняет форму путем одного только разминания его.
Бетономешалка
Прибор для смешивания составных частей бетона называется бетономешалкой. Характерная особенность бетонных построек—их монолитность, полная однородность внутреннего строения, достигается тем, что форму, заготовленную для заданного бетонного сооружения, набивают бетоном сразу, без всяких перерывов в процессе работ. Такой способ работ требует быстрого и массового изготовления бетонной смеси. Для этой цели и устраиваются бетономешалки. Они разделяются на мешалки с однократным падением, но с большой высоты, и с многократным падением, но с малой высоты. Мешалки первого типа делаются в виде вертикальной трубы, снабженной внутри наклонно расположенными полками.
Составные части бетона, падая сверху и скатываясь с полки на полку, перемешиваются между собою, и, выходя из трубы внизу, смесь имеет достаточно однородный состав. В мешалках второго рода применяется принцип вращения цилиндров или особых форм с приделанными внутри их перегородками или лопастями, благодаря чему, после нескольких поворотов, бетонная масса совершенно перемешивается. В практике ныне употребляются почти исключительно вращающиеся бетоньерки непрерывного действия, производительность которых в час достигает 20—30 м3.
Профессиональные вредности
Основными процессами в производстве бетона является цемент. Он являются результат добычи известняка и глины, смешивание их в сырой мельнице, обжиги, размол клинкера, насыпка и упаковка. В зависимости от производственных процессов профессиональные вредности различны. Основной вредностью является выделение пыли. Особенно много ее выделяется при размоле клинкера и насыпке в бочки. Обилие пыли при неправильной организации труда вызывает заболевания полости рта, дыхательных органов, желудочно-кишечного тракта, кожи и подкожной клетчатки. Поражения дыхательных путей проявляются в форме хронических воспалений слизистых оболочек носа, гортани, бронхов.
На носовой перегородке нередки изъязвления и прободения. Кожные заболевания, причиной которых является воздействие извести, выражаются в форме сухой экземы, изъязвлениях и нагноениях. К другим вредностям цементного производства относится сильнейший шум в отделении сырых мельниц, высокая температура и облучение у печей и др. Меры борьбы с вредностями—в основном усовершенствованная герметизированная аппаратура, в особенности для процессов обжига и размола, полная механизация процесса насыпки при наличии местной вытяжки. Надлежащая спецодежда и респираторы.
