В'яжучі матеріали. Бетон і залізобетон

В'яжучі матеріали — це органічні і мінеральні речовини, які застосовують для приготування різних типів бетонів і будівельних розчинів, для скріплення (омонолічування) окремих елементів будівельних конструкцій, або для гідроізоляції (створення водонепроникних покриттів).

До органічних в'яжучих матеріалів відносяться речовини органічного походження, що володіють здатністю під впливом фізичних або хімічних процесів переходити з пластич-ного стану у тверде або малопластичное (бітум, асфальт та ін ). Ці речовини в метробудуванні використовуються зазвичай для гідроізоляції конструкцій.

До мінеральним в'яжучим речовин відносяться порошкоподібні матеріали, що утворюють при змішуванні з водою пластичну масу, яка поступово твердне і утворює міцне камневидное тіло. Розрізняють наступні гідравлічні в'яжучі — матеріали, які після змішування з водою і попереднього затвердіння на повітрі зберігають свою твердість і продовжують упрочняться («набирати» міцність) у воді — це гідравлічна вапно. Повітряні в'яжучі — це матеріали, які тверднуть і зберігають міцність тільки на повітрі (гіпс, повітряна вапно, рідке скло).

Показником міцності цементу виступає його марка (чим вище марка, тим більше міцність). Випускають портландцементи п'яти марок: 300, 400, 500, 550 і 600.
На основі глиноземистого клінкеру виготовляють глиноземистий і гипсоглиноземистый цементи. Їх використовують для приготування быстротбердеющих будівельних розчинів і бетонів. Глиноземистий цемент — продукт тонкого помелу клінкеру, який отримують шляхом випалу до змісту суміші бокситів і вапняків. Бувають марки: 400, 500 і 600. Цей цемент застосовують у разі, коли портландцемент не забезпечує необхідної довговічності конструкцій або необхідний їх швидке введення в експлуатацію.

На основі глиноземистого цементу створені швидкотверднучі гідравлічні в'яжучі речовини — розширюються і безусадочні цементи (марки БУС), що застосовуються при карбуванні швів збірної тунельної оброблення.

Бетон — штучний будівельний матеріал, що отримується в результаті твердіння суміші з в'яжучого, води, заповнювачів (піску, гравію або щебеню) і в необхідних випадках — спеціальних добавок. Активними речовинами в бетоні є цемент і вода. Склад бетону умовно позначається співвідношенням: 1: х: у. Це означає, що до складу бетону входять одна частина (по масі) цементу, частин піску і частин щебеню або гравію. Міцність бетону залежить від міцності заповнювачів, активності цементу і водоцементного відносини. Зайва вода знижує якість бетону, так як при її випаровуванні утворюються пори.
Міцність бетону визначають випробуванням кубиків розмірами 15х15х15 см через 28 діб тверднення. Межа кубиковой міцності бетону визначає марку бетону. Бетон марок М50, М75 і М100 застосовують для конструкцій і споруд з низькими напругами (фундаменти, внутрішні масиви тощо ). Для залізобетонних конструкцій в промисловому та цивільному будівництві використовують бетони більш високих марок: М200, М250 та МЗОО. В тунельних конструкціях застосовують бетони марок від М200 до М400, в окремих конструкціях — до М600. Так, для виготовлення залізобетонних шпал застосовують бетон М500, а тюбінгів оброблення тунелю — М600.

Залізобетон — поєднання бетону і сталевої арматури, монолітно сполучених працюють в конструкції як єдине ціле. Спільна робота матеріалів в залізобетоні забезпечується міцним зчепленням бетону з арматурою і близькістю значень температурних коефіцієнтів лінійного розширення обох матеріалів. У цьому матеріалі бетон сприймає стискаючі зусилля, а арматура — розтягуючі. Переваги залізобетону — висока міцність, довговічність, простота формоутворення. Термін «залізобетон» іноді вживають як збірна назва залізобетонних конструкцій і виробів.
В метробудуванні більшість збірних конструкцій виготовляють із залізобетону (це блоки і тюбінги тунельної оброблення, елементи цельносекционной оброблення тунелів мілкого закладання, колони, плити перекриття та інші елементи станцій, що будуються відкритим способом).