Влияние на бетонную смесь качества материалов и активности вяжущего
Влияние активности вяжущего на прочность бетона очевидно. В конгломератной структуре прочность материала зависит от силы сцепления его отдельных компонентов. По мере увеличения прочности цемента увеличивается и прочность цементного камня, который выполняет функцию адгезива и связывает отдельные зерна наполнителя в конгломерат. Однако прочность сцепления цементного камня определяется также его пористостью. Таким образом, прочность цементного теста как клея можно охарактеризовать совокупностью двух показателей: прочностью цемента и цементно-водным отношением как фактором, определяющим плотность цементного теста. Это фактически влияет на структурную прочность бетона. Такая интерпретация вновь приводит к закону соотношения цемента и воды и подтверждает справедливость его основных положений. Из этого также следует, что чрезмерно увеличивать расход цемента нерационально.
По своим свойствам бетонные материалы подразделяются на высококачественные, обычные и низкокачественные. К высококачественным материалам относятся щебень из плотных, высокопрочных горных пород, песок оптимальной крупности и зернового состава, высокоактивный портландцемент без добавок или с минимальным содержанием активных минеральных добавок, фракционированные и чистые заполнители. Заполнители средней фракции, включая гравий, портландцемент средней фракции или портландцемент высокой фракции, классифицируются как обычные материалы.
К низкокачественным материалам относятся крупные, малопрочные заполнители, мелкий песок и заполнители, соответствующие более низким нормативным требованиям. Эти требования позволяют использовать материалы с верхними пределами содержания глины и пыли, органических примесей и примененять низкоактивные цементы. Гравий, независимо от толщины зерен, относится к материалам не выше среднего качества, так как поверхность щебня, от гладко окатанной до полированной, в отличие от шероховатой поверхности щебня, не обеспечивает высокую прочность связи зерен гравия с цементным камнем в бетоне. Поверхность контакта зерен гравия с цементным камнем обычно менее плотная и прочная, чем сам цементный камень, а разрушение гравия происходит в основном по поверхности заполнителей. Прочность гравийного бетона несколько ниже прочности бетона на щебне. Однако если учесть несколько меньшую водопотребность бетонных смесей на гравии по сравнению с бетонными смесями на щебне и возможность увеличения цементно-водного отношения при неизменном расходе цемента в двух видах смесей, то гравийный бетон практически близок по своим механическим свойствам щебеночному бетону. Это особенно актуально для бетонных смесей с жесткой консистенцией.
Если мы посмотрим на качество мелких заполнителей с той же точки зрения, то, используя дробленый песок, имеющий грубую поверхность зерен, мы можем получить бетон, который прочнее, чем бетон, изготовленный из природного песка с округлыми зернами.
При классификации цементов на высококачественные, среднего качества и низкокачественные учитывается повышение прочности бетона. Кроме того, малоактивные портландцементы, как правило, твердеют медленно, поскольку их минералогический состав характеризуется низким содержанием алита — одного из быстротвердеющих клинкерных минералов. Активные минеральные добавки замедляют твердение цемента прямо пропорционально, поэтому пуццолановые портландцементы и гранулированные доменные шлакопортландцементы, характеризующиеся высоким содержанием активных минеральных добавок, также относятся к материалам не выше среднего качества.