Пористость бетона

Бетон представляет собой сложную многофазную систему, состоящую из цементного камня с равномерно распределенными в нем включениями в виде зерен песка и крупного заполнителя, а также более или менее мелких пор, заполненных водными растворами минеральных веществ и воздухом. Однородным можно назвать такой бетон, в котором его разнородные компоненты и все три фазы —твердая, жидкая и газообразная — распределены равномерно.

Наличие жидкой и газообразной фаз объясняется пористостью бетона; последняя является следствием как самой природы цементного камня, так и принятой технологии изготовления бетона. В отдельных случаях создается искусственная пористость путем введения в бетонную смесь газообразующих и воздухововлекающих добавок, пенистой массы и т. п, В нормально плотных бетонах степень пористости в значительной степени зависит от величины водо-цементного отношения, принятого при затворении бетонной смеси.

По классификации Н. А. Мощанского, в зависимости от происхождения поры и другие неплотности в цементном камне и бетоне можно разделить на следующие виды: поры геля; размер их колеблется в пределах от 25 до 1000 А (0,0025—0,1 мк); поры эти в основном замкнутые; капиллярные поры, образующиеся в результате испарения и миграции влаги. Размер их колеблется в довольно широких пределах— от 0,1 мк и менее (микрокапилляры) до 10—50 мк (макрокапилляры); эти поры в основном открытые и сообщающиеся между собой; открытые трещины и микротрещины температурно-усадочного происхождения. Толщина их может достигать нескольких мм; воздушные поры, образовавшиеся в результате преднамеренного вовлечения воздуха в бетонную смесь при приготовлении ячеистых бетонов, применения воздухововлекающих добавок при приготовлении и укладке бетонной смеси.
 
Эти поры могут иметь разный размер — от 5—25 мк (воздух вовлечен с добавками) до 0,1-—5 мм (в пенобетоне), воздушные поры в большинстве случаев замкнутые; пустоты и полости, образующиеся под стержнями арматуры, зернами крупного заполнителя и т. п. в результате внутреннего расслаивания и седиментации (осаждения) излишне подвижных и малопластичных бетонных смесей; раковины и каверны как результат плохой укладки.

Открытые поры нарушают структуру бетона и уменьшают его водонепроницаемость, увеличивают водопоглощение, снижают морозостойкость и стойкость против действия химически агрессивных жидкостей. Закрытые поры, наоборот, улучшают эксплуатационные свойства бетона, повышая его долговечность, в частности морозостойкость.

Уменьшить открытую пористость можно путем снижения величины водоцементного отношения и количества воды затворения. Однако приходится считаться с тем, что вода в бетоне является не только химическим реагентом, но и гидросмазкой, обеспечивающей бетонной смеси требуемую подвижность или техническую вязкость.

Избежать некоторого избыточного содержания воды в бетоне против необходимого для полноты реакции цемента с водой невозможно. Следовательно, нельзя полностью освободиться и от капиллярных пор в затвердевшем бетоне. Вместе с тем имеется много средств и приемов для изменения структуры бетона и создания материала, в зависимости от его назначения, с заранее заданными свойствами. На свойства бетона влияют технологические факторы, принятые способы приготовления и формования бетонной смеси, режим твердения бетона. Изменяя исходные материалы, состав, технологические режимы, можно регулировать структуру бетона в нужном направлении.