Головна → Статті
Властивості бетонної суміші
Одне з основних властивостей бетонної суміші - тиксотропия - здатність розріджувати (т. Е. Набувати властивостей рідкого тіла) при періодично повторюваних механічних впливах (наприклад, вібрації) і знову загусати при припиненні цього впливу. Механізм тиксотропного розрідження полягає в тому, що при вібрації сили внутрішнього тертя між частинками зменшуються, а коагуляційні структури руйнуються і бетонна суміш стає текучою. Це властивість широко використовують при укладанні та ущільненні бетонної суміші.
Легкоукладальність - узагальнена технічна характеристика в'язкопластичних властивостей бетонної суміші. Під ЛЕГКОУКЛАДАЛЬ-ваемость розуміють здатність бетонної суміші під дією певних прийомів і механізмів легко укладатися в форму і ущільнюватися, расслаиваясь. Легкоукладальність сумішей в залежності від їх консистенції оцінюють по рухливості або жорсткості.
Рухливість служить характеристикою легкоукладуваності пластичних сумішей, здатних деформуватися під дією власної ваги. Рухливість характеризується осіданням стандартного конуса, відформованого з випробуваної бетонної суміші. Для цього металеву форму-конус, встановлену на горизонтальній поверхні, заповнюють бетонною сумішшю в три шари, ущільнюючи кожен шар штикуванням. Надлишок суміші зрізають, форму-конус знімають і вимірюють осадку конуса з бетонної суміші - ОК, значення якої (в сантиметрах) служить показником рухливості.
Жорсткість - характеристика легкоукладальності бетонних сумішей, у яких не спостерігається осадки конуса (ОК = 0). Її визначають за часом вібрації (в секундах), необхідного для вирівнювання і ущільнення попередньо відформованого конуса з бетонної суміші за допомогою спеціального приладу (рис. 12.3), який являє собою металевий циліндр діаметром 240 мм і висотою 200 мм зі штативом і штангою 6 і металевим диском з шістьма отворами. Прилад закріплюють на стандартній віброплощадці, в нього вставляють форму-конус. Конус заповнюють бетонною сумішшю в три шари, штикуем кожен шар 25 разів. Потім форму-конус знімають і, повертаючи штатив, опускають металевий диск на поверхню бетонної суміші. Після цього включають вібратор. Час (в секундах), протягом якого суміш розподілиться в циліндричній формі рівномірно і хоча б через два отвори диска почне виділятися цементне молоко, приймається за показник жорсткості суміші (Ж).
В залежності від легкоукладальності розрізняють жорсткі і рухливі бетонні суміші, які, в свою чергу, діляться на марки.
Жорсткі бетонні суміші містять невелику кількість води і відповідно знижена кількість цементу в порівнянні з рухливими сумішами у бетонів рівній міцності. Жорсткі суміші вимагають інтенсивного механічного ущільнення: тривалого вібрації, вибропрессования і т. П. Використовують такі суміші при виготовленні збірних залізобетонних виробів в заводських умовах (наприклад, на домобудівних комбінатах); в будівельних умовах жорсткі суміші застосовують рідко.
Мал. 12.3. Схема визначення жорсткості (Ж) бетонної суміші:
а - прилад в початковому положенні; 6 - те ж, в момент закінчення випробувань; 1 - вібромайданчик; 2 - циліндрична форма; 3 - бетонна суміш; 4 - диск з отворами; 5-втулка; 6 штанга; 7- бетонна суміш після вібрації
Рухливі суміші відрізняються великою витратою води і відповідно цементу. Суміші марок П1 і П2 є густу масу, яка легко розріджується при вібрації. Суміші марок ПЗ і П4 текучі; під дією сили тяжіння вони заповнюють форму, не вимагаючи значних механічних зусиль. Рухливі суміші можна транспортувати бетононасосами по трубопроводах.
Можливості підключення - здатність бетонної суміші зберігати однорідну структуру, т. Е. Нерозшаровуватися в процесі транспортування, укладання і ущільнення. При механічних впливах на бетонну суміш в результаті її тиксотропного розрідження частина води як найбільш легкий компонент віджимається вгору.
Мал. 12.4. Схема розшарування бетонної суміші при тривалих вібраційних впливах: а - свежеприготовленная суміш; б - розшарується суміш; 1 - напрямок руху води; 2 - цементно-піщаний розчин; 3 - великий заповнювач; 4 - вода
Крупний заповнювач, щільність якого зазвичай більше щільності розчинної частини (суміші цементу, піску і води), опускається вниз (рис. 12.4). Легкі заповнювачі (керамзит і ін.), Навпаки, можуть спливати. Недостатня зв'язність робить бетон неоднорідним, знижуючи його міцність показники і морозостійкість.
Необхідні характеристики бетонної суміші забезпечуються правильним підбором складу бетону.
До затвердіння бетонна суміш знаходиться в пластичному стані, що дозволяє формувати з неї вироби будь-якої конфігурації.
За фізичним станом бетонна суміш займає особливе, проміжне, положення між рідинами і твердими тілами. Подібно твердого тіла суміш, яка перебуває в стані спокою, володіє пружністю і міцністю структури. Коли міцність структури долається, бетонна суміш подібна в'язкої рідини.
Ці особливості проявляються в процесі транспортування, укладання і ущільнення суміші. Під впливом зовнішніх механічних зусиль - сили тяжіння, тиску в бетононасосів, вібрації - порушується взаємодія між складовими бетонної суміші, що призводить до зменшення її структурної міцності. Бетонна суміш розріджується і набуває здатність переміщатися по трубопроводах і заповнювати опалубку під дією сили тяжіння. Явище розрідження бетонної суміші можна зупинити: після припинення механічного впливу міцність структури знову зростає. Властивість бетонної суміші розріджувати при механічному впливі і знову загусати в спокійному стані, зване тіксотро-піей, використовують при перекачуванні бетононасосами, віброущільненням бетону, формуванні виробів способом негайної розпалубки.
У практиці виробництва бетонних робіт для оцінки властивостей бетонної суміші використовують технічні характеристики. Найважливіша характеристика - легкоукладальність, т. Е. Здатність бетонної суміші заповнювати форму і утворювати в результаті ущільнення щільну, однорідну масу. Для оцінки легкоукладальності використовують три показники: рухливість, жорсткість і зв'язність суміші.
Рухливість бетонної суміші визначають за осіданням стандартного конуса (рис. 30). Усічений конус виготовляють з тонкої листової сталі наступних розмірів: висота - 300 мм, діаметр нижнього 'підстави - 200, верхнього - 100 мм. Конус встановлюють на горизонтальній площадці, що не вбираю-i щей вологу. Беруть пробу бетонної суміші, наприклад з автобетонозмішувача. Конус наповнюють в три прийоми, кожен раз ущільнюючи суміш 25-ма ударами металевого стержня-штиковкой. Поверхня суміші загладжують, потім конус знімають і встановлюють поруч. Під дією сили тяжіння бетонна суміш деформується і осідає. Різниця висот металевої форми конуса і осіла бетонної суміші, виражена в см, характеризує рухливість суміші і називається осадкою конуса (ОК.). За допомогою цього показника оцінюють рухливість пластичних бетонних сумішей.
Залежно від зручний-укладиваемості розрізняють жорсткі і рухливі бетонні суміші.
Жорсткі бетонні суміші містять невелику кількість води. При їх укладанні потрібно сильне механічне ущільнення, наприклад пресування, тривалий вібрування під навантаженням, вібротрамбованіе. Такі суміші характеризуються також невеликою витратою цементу. Використовують суміші при виготовленні збірних залізобетонних виробів і конструкцій на заводах і домобудівних комбінатах, обладнаних потужними ущільнювальними машинами. У будівельних умовах жорсткі суміші застосовують рідко.
У рухливих бетонних сумішах води міститься більше, ніж в жорстких. Ці суміші мають вигляд густої, але рухомий маси, яка добре ущільнюється вібрацією. Бетонні суміші марок ПЗ і П4 здатні заповнювати форму під дією сили тяжіння, не вимагаючи значних механічних зусиль. Як і ресувні суміші легко піддаються транспортуванню по трубопроводах за допомогою бетононасосів.
Мал. 30. Схема визначення рухливості бетонної суміші
Можливості підключення - це здатність бетонної суміші зберігати однорідну структуру, т. Е. Нерозшаровуватися в процесі транспортування, укладання і ущільнення. В результаті ущільнення частки, що становлять суміш, зближуються, а частина води як найбільш легкого компонента віджимається вгору, утворюючи капілярні ходи і порожнини під зернами великого заповнювача.
Мал. 31. Схема можливого розшарування бетонної суміші:
а - в процесі транспортування і ущільнення, б - після ущільнення; 1 - напрямок, по якому віджимається вода, 2 - вода, 3, 4 - дрібний і крупний заповнювачі
Крупний заповнювач, щільність якого відрізняється від щільності розчинної частини (суміші цементу, піску і води), також переміщається в бетонної суміші. Якщо заповнювач щільний і важкий, наприклад гранітний щебінь, частки його осідають (рис. 31), пористі легкі наповнювачі - керамзит, аглопорит-спливають Все це погіршує структуру бетону, робить його неоднорідним, збільшує водопроникність і знижує морозостійкість. Щоб підвищити зв'язність і пре дотвратить розшарування бетонної суміші, необхідно правильно призначати кількість дрібного заповнювача в складі бетону, а також скорочувати витрати води за творіння, використовуючи пластифікуючі добавки.
Легкоукладальність бетонної суміші повинна зі відповідати типу конструкцій, їх розмірами, густоті армування і застосовуваних засобів ущільнення Її можна регулювати, вивчивши чинники, під впливом їм яких легкоукладуваність змінюється. Їх поділяють на кількісні та якісні. Кількісні фактори відображають співвідношення між компонентами бетонної суміші. Найважливішими кількісними факторами є витрата води в бетонній суміші, обсяг цементного тесту і обсяг це-ментно-піщаного розчину.
Витрата води замішування - головний фактор, що впливає на легкоукладальність бетонної суміші. Чим більше води, тим менше в'язкість цементного тіста і, отже, менше зусиль необхідно докласти для переміщення частинок наповнювачів і їх щільного укладання. При розрахунку складу бетону враховують, що кількість води для отримання суміші заданої рухливості - приблизно постійна величина, якщо витрата в'яжучого не перевищує 400 кг на 1 м3 бетону. Це положення відомо в бетоноведенія як «правило сталості витрати води». Кількість води для отримання бетонних сумішей заданої легкоукладальності визначають за допомогою таблиць або графіків, складених на підставі практичних даних. Вони придатні для бетону, виготовлено
ленного на портландцементі з застосуванням піску середньої крупності. При використанні пуцоланових цементів витрата води збільшують на 15 ... 20 л.
Зі збільшенням обсягу цементного тесту зростає товщина прошарків між зернами наповнювачів і тим самим полегшується їх взаємне переміщення Цементне тісто в бетонної суміші виконує роль мастильного матеріалу. Мінімальний обсяг тесту, необхідного для обмазки зерен і заповнення пустот між ними, 240 ... 270 л на 1000 л бетону, що соответ-: ствует найменшому витраті цементу, рівному 200 ... 220 кг на 1 м3 бетону.
Обсяг цементно-піщаного розчину в бетонної суміші призначають з урахуванням пустотности крупний заповнювач. Якщо заповнити розчином (сумішшю цементу, піску і води) тільки порожнечі між зернами щебеню або гравію, то взаємне переміщення цих зерен буде утруднено і вийде дуже жорстка бетонна суміш. Для поліпшення легкоукладальності сумішей обсяг цементного розчину призначають більшим, ніж обсяг пустот в крупному заповнювачі. Однак обсяг розчину не можна збільшувати надмірно. Чим більше розчину містить бетонна суміш, тим більше потрібно цементу, а це здорожує бетон.
Якісні фактори характеризують особливості компонентів, які входять до складу бетону, - вид цементу, наповнювачів, пластифікуючих добавок.
Вид цементу впливає на легкоукладальність бетонної суміші. Деякі цементи містять значну частку мінеральних добавок, наприклад трепелу або діятимуть. Вони мають тонкопорістой структурою і здатні поглинати багато води. Тому застосування цементів з мінеральними добавками, зокрема пуццоланового портландцементу, збільшує водопотребность бетонних сумішей.
Вид наповнювачів впливає на легкоукладальність бетонних сумішей з багатьох причин. Застосовувані в бетоні наповнювачі мають досить різноманітними властивостями. Вони бувають щільними і пористими, з гладкою або шорсткою поверхнею, з різною значущістю зерен. Все це позначається на витраті води в бетонній суміші.
Вода в бетонної суміші частково витрачається на змочування зерен цементу і освіту пластичного тесту; інша її частина змочує зерна заповнювачів і вбирається в них, якщо заповнювач пористий. Кількість води, необхідної для змочування, залежить від виду і крупності заповнювача, а також вмісту в ньому дрібних частинок (пилу, глини, мулу). Чим менше крупність заповнювача, тим більше його питома ва поверхню і тим, отже, більше потрв 'буется води для замішування бетонної суміші. З цієї ж причини зростає витрата води в сумішах, що виготовляються на дрібних пісках.
Характер поверхні зерен заповнювача також впливає на водопотребность сумішей. У гравію гладка поверхня і окатанні зерна, тому бетонні суміші на гравії вимагають меншої кількості води, ніж суміші на щебені, що володіє шорсткою поверхнею. Якщо застосовують пористі наповнювачі, витрата води в бетонних сумішах сильно збільшується.
Застосування пластифікуючих добавок - найбільш ефективний спосіб регулювання ЛЕГКОУКЛАДАЛЬ-саемості бетонних сумішей і розчину. Добавки значно скорочують витрати води, що дозволяє збільшувати щільність, міцність і морозостійкість бетону. Якщо необхідно зберігати міцність бетону на заданому рівні, пластифікуючий ефект використовують для зменшення витрати цементу. Добавки збільшують зв'язність бетонних сумішей, запобігаючи їх розшарування.
Якість приготовленої бетонної суміші в будівельних умовах можна визначити по її зовнішньому вигляду. Добре перемішана і правильно підібрана суміш однорідна, а зерна крупного заповнювача покриті розчином, т. Е. Сумішшю цементу, піску і води. Пластична суміш не повинна розшаровуватися. Жорстка суміш схожа на вологу землю і погано ущільнюється штикуванням.
Для візуальної оцінки якості пластичних сумішей застосовують пробу «на лопату». Вдаряють плазом лопатою по бетонної суміші і дивляться на залишений слід. Якщо після удару проміжки між великими частками не заповнюються розчином, то суміш містить недостатню кількість розчину. При укладанні такої суміші можливе утворення раковин. Занадто глибокий слід від лопати означає, що в суміші надлишок розчину. Це призводить до зайвої пористості бетону.