БЕТОННЫЕ СМЕСИ, БЕТОН И РАСТВОР

Главная - БЕТОННЫЕ СМЕСИ, БЕТОН И РАСТВОР

Бетонную смесь получают после тщательного перемешивания вяжущего вещества, мелкого и крупного заполнителей, воды и необходимых добавок. До затвердевания смесь находится в пластичном состоянии, что позволяет формовать из нее бетонные изделия любой конфигурации.

По физическому состоянию бетонная смесь.занимает особое, промежуточное положение между жидкостями и твердыми телами.

Подобно твердому телу смесь, находящаяся в состоянии покоя, обладает упругостью и прочностью структуры. Когда прочность структуры преодолена, бетонная смесь становится подобной вязкой жидкости.

Эти особенности проявляются в процессе транспортирования, укладки и уплотнения смеси. Под влиянием внешних механических усилий — силы тяжести, давления в бетононасосе, вибрирования — нарушается взаимодействие между составляющими бетонной смеси, что приводит к уменьшению ее структурной прочности. Бетонная смесь разжижается и приобретает способность перемещаться по трубопроводам и заполнять опалубку под действием силы тяжести. Явление разжижения бетонной смеси обратимо: после прекращения механического воздействия прочность структуры вновь возрастает. Свойство бетонной смеси разжижаться при механическом воздействии и вновь загустевать в спокойном состоянии, называемое тиксотропией, используют при перекачивании бетононасосами, виброуплотнении бетона, формовании изделий способом немедленной распалубки.

IB практике производства бетонных работ для оценки свойств бетонной смеси используют технические характеристики. Самая важная характеристика — удобоукладываемость, т.е. способность бетонной смеси заполнять форму при заданном способе уплотнения и образовывать в результате уплотнения плотную, однородную массу. Для оценки

удобоукладываемости используют три показателя: подвижность, жесткость и связность смеси.

Подвижность бетонной смеси определяют по осадке стандартного конуса (рис. 16). Усеченный конус изготовляют из тонкой листо-

Рис. 16. Схема определения подвижности бетонной смеси

вой стали следующих размеров: высота 300 мм, диаметр нижнего основания 200, верхнего — 100 мм. Конус устанавливают на горизонтальной площадке, не впитывающей влагу. Берут пробу бетонной смеси, например из автобетоносмесителя. Конус наполняют в три приема, каждый раз уплотняя смесь 25 ударами металлического стержня-штыковки. Поверхность смеси заглаживают, затем конус снимают и устанавливают рядом. Под действием силы тяжести бетонная смесь деформируется и оседает. Разность высот металлической формы конуса и осевшей бетонной смеси, выраженная в см, характеризует подвижность смеси и называется осадкой конуса (ОК). С помощью этого показателя оценивают подвижность пластичных бетонных смесей.

Жесткость смесей, у которых значение ОК = 0, характеризуют показателем жесткости, определяемым на приборе (рис. 17), который представляет собой металлический цилиндр 2 диаметром 240 мм и высотой 200 мм. Цилиндр устанавливают на лабораторную виброплощадку 1 со стандартными характеристиками частоты (50 Гц) и амплитуды колебаний (0,5 мм в ненагруженном состоянии). Затем в цилиндр вставляют конус 3 и заполняют его бетонной смесью так же, как и при определении подвижности. После этого конус снимают и, поворачивая штатив, опускают стальной диск 4 на бетонную смесь. Общая масса диска с шайбой и штангой 70

Рис. 17. Схема определения жесткости бетонной

смеси:

а — прибор в исходном положении, б - после

окончания вибрирования; 1 - виброплощадка,

2 — цилиндр, 3 — конус с бетонной смесью, 4 —

диск с отверстиями, 5 — втулка, 6 - штанга,

7 — штатив

составляет около 2750 г, что создает при уплотнении пригруз 0,9 кПа. Включив виброплощадку, вибрируют смесь до тех пор, пока цементное тесто не начнет выделяться из всех отверстий диска. В этот момент вибратор выключают. Время, необходимое для уплотнения смеси в приборе, называют показателем жесткости бетонной смеси (Ж) и выражают в секундах.

В зависимости от удобоукладываемости различают жесткие и подвижные бетонные смеси (табл.13).

Таблица 13. Классификация бетонных смесей

Марка по удобо- Норма удобоукладываемости по показателю

у кладыв аемости

жесткости, с подвижности, см

Ж4 31 и более

ЖЗ 21...30 _

Ж2 11...20 _

Ж1 5... 10 _

П1 1...4 4 и менее

П2 - 5...9

ПЗ - 10...15

П4 - 16 и более

Жесткие бетонные смеси содержат небольшое количество воды. При их укладке требуется сильное механическое уплотнение, например прессование, длительное вибрирование под нагрузкой, вибротрамбование. Жесткие смеси Характеризуются небольшим расходом цемента. Используют зти смеси при изготовлении сборных железобетонных изделий и конструкций на заводах и домостроительных комбинатах, оборудованных мощными уплотняющими машинами. В построечных условиях жесткие смеси применяют редко.

В подвижных бетонных смесях воды содержится больше, чем в жестких. Эти смеси имеют вид густой, но подвижной массы, которая хорошо уплотняется вибрированием. Бетонные смеси марок ПЗ и П4 способны заполнять форму под действием силы тяжести, не требуя значительных механических усилий. Подвижные смеси легко поддаются транспортированию по трубопроводам с помощью бетононасосов.

Связность — зто способность бетонной смеси сохранять однородную структуру, т.е. не расслаиваться в процессе транспортирования, укладки и уплотнения. В результате уплотнения смеси составляющие ее частицы сближаются, а часть воды как наиболее легкого компонента отжимается вверх, образуя капиллярные ходы и полости под зернами крупного заполнителя. Крупный заполнитель, плотность которого отличается от плотности растворной части (смеси цемента, песка и воды), также перемещается в теле бетонной смеси. Если заполнитель плотный

71

и тяжелый, например гранитный щебень, частицы его оседают (рис. 18), пористые легкие заполнители — керамзит, аглопорит всплывают. Все зто ухудшает структуру бетона, делает его неоднородным, увеличивает водопроницаемость и снижает морозостойкость. Чтобы повысить связность и предотвратить расслоение бетонной смеси, необходимо правильно назначать количество мелкого заполнителя в составе бетона, а также сокращать расход воды затворения, используя пластифицирующие добавки.

шз~*

"^¦K^fc 4- ^ис- 18. Схема возможного расслоения бетонной *& »W*i смеси:

»^^yL, fl-в процессе транспортирования и уплотнения, :ЈjE**2V б — после уплотнения; / - направление, по кото-*^* рому отжимается вода, 2 - вода, 3,4 — мелкий

и крупный заполнители

б)

Удобоукладываемость бетонной смеси должна соответствовать типу конструкций, их размерам, густоте армирования и применяемым средствам уплотнения. Ее можно регулировать, изучив факторы, под влиянием которых удобоукладываемость изменяется. Их подразделяют на количественные и качественные. Количественные факторы отражают соотношения между компонентами бетонной смеси. Важнейшими количественными факторами являются расход воды в бетонной смеси, объем цементного теста и объем цементно-песчаного раствора. Качественные факторы характеризуют особенности компонентов, которые входят в состав бетона, — вид цемента, заполнителей, пластифицирующих добавок.

Расход воды затворения — главный фактор, влияющий на удобоукладываемость бетонной смеси. Чем больше воды, тем меньше вязкость цементного теста и, следовательно, меньше нужно приложить усилий для перемещения частиц заполнителей с целью их плотной укладки. При расчете состава бетона на определенных материалах учитывают, что количество воды для получения смеси заданной подвижности — приблизительно постоянная величина, если расход вяжущего не превышает 400 кг на 1 м3 бетона. Это положение известно в бетоноведении как "правило постоянства расхода воды". Количество воды для получения бетонных смесей заданной удобоукладываемости определяют с помощью таблиц или графиков, составленных на основании практических данных (табл.14).

Приведенные в табл. 14 данные справедливы для бетона на портландцементе, изготовленного с применением песка средней крупности. При использовании пуццолановых цементов расход воды увеличивают на 15...20л.

С увеличением объема цементного теста возрастает толщина прослоек между зернами заполнителей и тем самым облегчается их взаимное перемещение. Цементное тесто в бетонной смеси выполняет роль смазоч-72

Таблица 14. Расход воды, л, на 1 м3 бетонной смеси

Характеристика Расход воды при наибольшей крупности заполнителя, мм

бетонной смеси

гравий щебень

ОК, см Ж, с

10 20 40 70 10 20 40 70

- 40...50 150 135 125 120 160 150 135 130

— 25...35 160 145 130 125 170 160 145 140

— 15...20 165 150 135 130 175 165 150 145

- 10...15 175 160 145 140 185 175 160 155

2...4 - 190 175 160 155 200 190 i 175 170

5...7 - 200 185 170 165 210 200 185 180

8...10 - 205 190 175 170 215 205 190 185

10...12 - 215 205 190 180 225 215 200 190

12...16 - 220 210 197 185 230 220 207 195

16...20 — 227 218 203 192 237 228 213 202

ного материала. Минимальный объем теста, необходимого для обмазки зерен и заполнения пустот между ними, составляет 240...270 л на 1000 л бетона, что соответствует наименьшему расходу цемента, равному 200...220 кг на 1 м3 бетона.

Объем цементного раствора в бетонной смеси назначают с учетом пустотности крупного заполнителя. Если заполнить раствором (смесью цемента, песка и воды) только пустоты между зернами щебня или гравия, то взаимное перемещение этих зерен будет затруднено и получится очень жесткая бетонная смесь. Для улучшения удобоукладываемости смесей объем цементного раствора назначают большим, чем объем пустот в крупном заполнителе. Однако объем раствора нельзя увеличивать чрезмерно. Чем больше раствора содержит бетонная смесь, тем больше требуется цемента, а это удорожает бетон.

Вид цемента также влияет на удобоукладываемость бетонной смеси. Некоторые цементы содержат значительную долю минеральных добавок, например трепела или диатомита. Они обладают тонкопористой структурой и способны поглощать много воды. Поэтому применение цементов с минеральными добавками, в частности пуццоланового портландцемента, увеличивает водопотребность бетонных смесей.

Вид заполнителей влияет на удобоукладываемость бетонных смесей по многим причинам. Применяемые в бетоне заполнители обладают весьма оазнообразными свойствами. Они бывают плотными и пористыми, с гладкой или шероховатой поверхностью, сильно различаются по крупности зерен. Все это сказывается на расходе воды в бетонной смеси.

Все количество воды, идущей на затворение бетона, можно условно разделить на две составные части: одна часть расходуется на смачивание

частиц цемента и образование пластичного теста, другая смачивает зерна заполнителей и впитывается в них, если заполнитель пористый. Количество воды, необходимой для смачивания, зависит от вида и крупности заполнителя, а также содержания в нем мелких частиц (пыли, глины, ила). Чем меньше крупность заполнителя, тем больше его удельная поверхность и тем, следовательно, больше потребуется воды для затворе-ния бетонной смеси. По этой же причине возрастает расход воды в смесях, изготовляемых на мелких песках.

Характер поверхности зерен заполнителя также влияет на водопо-требность смесей. У гравия гладкая поверхность и окатанные зерна, поэтому бетонные смеси на гравии требуют меньшего количества воды, чем смеси на щебне, обладающем шероховатой поверхностью. Если применяют пористые заполнители, расход воды в бетонных смесях сильно увеличивается.

Применение пластифицирующих добавок — наиболее эффективный способ регулирования удобоукладываемости бетонных смесей и раствора.

Добавки значительно сокращают расход воды, что позволяет увеличить плотность, прочность и морозостойкость бетона. Если необходимо сохранить прочность бетона на заданном уровне, пластифицирующий эффект используют для уменьшения расхода цемента. Добавки увеличивают связность бетонных смесей, предотвращая их расслоение.

Для характеристики бетонных смесей, транспортируемых с помощью бетононасосов, используют понятие удобоперекачиваемости.

Удобоперекачиваемость — зто способность бетонных смесей и раствора транспортироваться по трубопроводу под действием внешних сил на предельные расстояния без расслоения и образования пробок. Эти смеси должны обладать повышенной связностью и однородностью. Состав бетонной смеси подбирают таким, чтобы при перемещении ее в бетоноводе постоянно сохранялся пристенный смазочный слой, зерна заполнителей не соприкасались между собой, а давление передавалось по жидкой фазе. Для этого необходимо, чтобы объем цементного теста был больше объема пустот смеси крупного и мелкого заполнителей хотя бы на 40 л (в расчете на 1000 л бетона). Если зто условие не выполнено, бетонная смесь не поддается перекачиванию.

Рекомендуемая подвижность бетонной смеси должна находиться в пределах 4... 14 см осадки стандартного конуса. Жесткие и литые несвязные смеси не пригодны для перекачивания: они характеризуются относительно небольшим объемом цементного теста и поэтому оказывают значительное сопротивление движению, которое может оказаться больше давления, развиваемого бетононасосом (около 5 МПа). Это вызывает закупорку бетоноводов. Бетонные смеси марки П4 при перекачивании, как правило, расслаиваются из-за избытка свободной воды, что также приводит к образованию пробок в бетоноводах.

Консистенцию удобоперекачиваемых смесей регулируют, изменяя состав бетона, т.е. обеспечивая определенное соотношение между растворной частью и крупным заполнителем. Объем растворной части в рас-74

чете на 1 м3 бетонной смеси должен быть не менее 550 л в случае использования заполнителей фракции 5...20 мм и не менее 500 л — при фракции 5...40 мм. При тщательном подборе зернового состава заполнителей и надлежащем содержании мелких (менее 0,315 мм) и пылевидных (размерами 0,06...0,16 мм) частиц расход цемента в бетонной смеси, предназначенной для перекачивания бетононасосами, оказывается не больше, чем в смесях такой же подвижности, укладываемых другими механизмами.

Чтобы повысить удобоперекачиваемость, целесообразно вводить в состав бетонных смесей и раствора органические пластификаторы, используемые для улучшения удобоукладываемости смесей.

Качество приготовленной бетонной смеси в построечных условиях можно определить по ее внешнему виду. Хорошо перемешанная и правильно подобранная смесь будет однородной, а зерна крупного заполнителя покрыты раствором, т.е. смесью цемента, песка и воды. Пластичная смесь не должна расслаиваться. Жесткая смесь похожа на влажную землю и плохо уплотняется штыкованием.

Для визуальной оценки качества пластичных смесей применяют пробу "на лопату". Ударяют плашмя лопатой по бетонной смеси и смотрят на оставленный след. Если после удара промежутки между крупными частицами не заполняются раствором, то смесь содержит недостаточное количество раствора. При укладке такой смеси возможно образование раковин. Если след от лопаты оказывается слишком глубоким, то это означает, что в смеси избыток раствора. Это приводит к излишней пористости бетона.

23.10.2017
Реклама: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9