С каждым годом разнообразие бетонов, используемых в строительстве, увеличивается. Для их корректного применения особое значение имеет разработка уточненных зависимостей от таких параметров, как состав, структура и свойства. Чтобы лучше ориентироваться в многообразии бетонов, изучение рекомендуется начать с классификации основных структур бетонной смеси и возможных критериев оценки структуры и состава бетона.

В процессе производства и твердения бетона можно выделить два периода, в которых материал характеризуется разными свойствами и состояниями. К таким состояниям относят период до затвердевания цемента и превращения бетона в твердое тело, а также период затвердевания и службы бетона, как твердого тела.

Бетонная смесь представляет собой сложную полидисперсную многокомпонентную систему, получаемую непосредственно путем смешивания цемента и заполнителя с водой. В ее состав входят мелкие частицы цемента, более крупные зерна мелкого и крупного заполнителя, в некоторых случаях добавляются специальные добавки, а также вода и воздух, участвующие в приготовлении смеси.

Благодаря наличию внутренних сил взаимодействия частиц твердой и водной фаз бетонная смесь приобретает связанность и определенные свойства, которые присущи структурированным вязким жидкостям. Бетонные смеси функционально находятся в промежуточном положении между вязкими жидкостями и твердыми телами. От высоковязких жидкостей они отличаются наличием определенной структурной прочности или характерной вязкости, возникающей за счет вязких сил трения. В свою очередь бетонные смеси отличаются от твердых тел тем, что не обладают достаточной упругостью формы и могут подвергаться значительной необратимой пластической деформации течения даже при малых нагрузках.

Бетонные смеси по своим свойствам прямо зависят от их структуры и свойств входящих в состав компонентов и имеют ряд характеристик, важнейшими из которых являются способность смеси становиться более подвижной под воздействием механических воздействий и постоянного изменения свойств, потери подвижности, под влиянием физических и химических процессов взаимодействия цемента и воды.

Бетонная смесь структурно состоит из цементного теста и заполнителя. Важнейшим структурообразующим компонентом бетонной смеси является цементное тесто, содержащее цемент, воду и иногда мелкоизмельченные минеральные добавки или золу. Частицы цемента и тонкоизмельченных добавок малы и имеют большую удельную поверхность, что придает цементному тесту высокоразвитую границу раздела твердого тела и жидкости. В такой системе более выражены силы адсорбции и молекулярно-капиллярного взаимодействия, что увеличивает степень связанности системы.

Цементное тесто по активности зависит от соотношения твердой и жидкой фаз. Например, с увеличением содержания воды увеличивается подвижность цементного теста и снижается его пластическая прочность. Вода в бетонной смеси находится в разных состояниях. Определенный объем воды вступает в реакцию с цементом и находится в химически связанном состоянии. Относительное количество этой воды постепенно увеличивается, но к моменту схватывания не превышает 5%. Другая часть воды оказывается физически и химически связанной с поверхностью твердой фазы под действием сил адсорбции. По современным представлениям поверхности твердых тел, взаимодействующие с водой и обладающие некомпенсированными молекулярными силами, способны притягивать молекулы воды, которые выравниваются и уплотняются со значительным дипольным моментом в зоне действия силовых полей твердого тела.

Электрическая ориентация и огромные давления, возникающие в диапазоне молекулярных сил, заставляют воду в адсорбированных пленках приобретать некоторые свойства твердого тела, такие как эластичность, прочность на сжатие и значительно низкую температуру замерзания.