Строительные материалы .ру

Применение пластифицирующих добавок

Наиболее эффективный способ регулирования удобоукладываемости бетонных смесей — применение пластифицирующих добавок. Введенные в бетон в небольшом количестве (0,05...0,3 % от массы вяжущего), они сокращают расход воды при сохранении заданной удобоукладываемости смеси. Кроме того, добавки увеличивают связанность бетонных смесей, предотвращая их седиментацию. Затвердевший бетон, изготовленный с применением пластификаторов, обладает большей плотностью, прочностью и стойкостью к коррозии.

Объем цементного раствора

Если в бетонной смеси заполнить раствором только пустоты между зернами крупного заполнителя, то получится слишком жесткая бетонная смесь, не поддающаяся укладке, так как многочисленные контакты зерен щебня или гравия создают большое сопротивление при деформировании смеси. Для придания подвижности необходимо, чтобы объем растворной части несколько превышал объем пустот в крупном заполнителе. Тем самым вокруг зерен заполнителя образуется пластичная оболочка, облегчающая их взаимное скольжение при укладке бетонной смеси. Поэтому в подавляющем большинстве случаев объем цементного раствора принимают большим, чем объем пустот в крупном заполнителе, что учитывается при расчете состава бетона введением коэффициента избытка (коэффициент раздвижки зерен). Значения этого коэффициента для жестких смесей принимают в пределах 1,05...1,15, а для пластичных — 1,2...1,5.

Объем цементного теста

Удобоукладываемость бетонной смеси зависит от способности частиц заполнителя к взаимному перемещению, в результате которого возможно образование компактной их упаковки. Перемещение частиц мелкого и крупного заполнителя зависит не только от вязкости, но и от объема смазки, роль которой играет цементное тесто. Минимальный объем теста, необходимого для обмазки зерен заполнителя и заполнения пустот между ними, составляет 240...270 л на 1000 л бетона. Это соответствует минимально допустимому расходу цемента, равному 200...220 кг на 1 м3 бетона.

Расход воды

Расход воды — важнейший результирующий фактор удобоукладываемости бетонной смеси. Вода в смеси с цементом образует цементное тесто. Чем больше взято воды, тем меньше оказывается вязкость теста и тем легче оно поддается деформированию под действием внешних сил. Таким образом, увеличивая расход воды и понижая тем самым вязкость цементного теста, получают более пластичные бетонные смеси.
При определении состава бетона на данных материалах следует учитывать, что количество воды, необходимое для получения смеси заданной подвижности, является приблизительно постоянной величиной, если расход вяжущего не превышает 400 кг на 1 м3 бетона. Это положение известно в бетоноведении как «правило постоянства расхода воды». Поэтому количество воды, необходимое для получения бетонных смесей заданной удобоукладываемости, можно предварительно определить по справочным данным.
В составе некоторых вяжущих содержится значительная доля минеральных добавок, например трепела или диатомита. Такие добавки обладают тонкопористой структурой и способны поглощать много воды. Поэтому применение цементов с минеральными добавками, в частности пуццоланового портландцемента, вызывает увеличение водопотребности бетонных смесей на 15...20 л.
Используемая для приготовления бетонной смеси вода частично расходуется на смачивание частиц цемента и образования пластичного теста; другая часть адсорбируется на поверхности зерен заполнителей и впитывается внутрь зерен, если они пористые. Количество воды, адсорбируемой заполнителями, зависит от характера поверхности частиц и суммарной площади поверхности. Водопотребность природного гравия и песка, обладаюющих гладкой поверхностью, меньше, чем у щебня и искусственного (дробленого) песка. Суммарная поверхность частиц возрастает по мере уменьшения их размеров. Следовательно, чем меньше крупность заполнителя, тем больше потребуется воды для получения бетонной смеси заданной удобоукладываемости. По этой причине возрастает водопотребность смесей, изготовляемых на мелких песках. Сильно увеличивается расход воды и при использовании заполнителей, содержащих значительные примеси тончайших частиц — пыли, ила, глины. В этих случаях ухудшаются показатели качества затвердевшего бетона, в особенности прочность и долговечность.

Расслоение бетонной смеси

В процессе транспортирования, укладки и уплотнения важно предотвратить расслоение бетонной смеси.
При уплотнении смеси составляющие ее частицы сближаются, а часть воды как наиболее легкого компонента отжимается вверх, образуя капиллярные ходы и полости под зернами крупного заполнителя. Это явление называют седиментацией бетонной смеси. В процессе седиментации крупный заполнитель, плотность которого отличается от плотности растворной части (смеси цемента, песка и воды), также перемещается в бетонной смеси. Если заполнитель плотный и тяжелый, например гранитный щебень, частицы его будут оседать; пористые легкие заполнители, наоборот, всплывают. Все это ухудшает структуру бетона, делает его неоднородным. Если правильно назначать количество мелкого заполнителя в составе бетона и сокращать расход воды затворения путем использования пластификаторов, то расслаиваемость можно свести к минимуму — не более 5 % Для тяжелого бетона и не более 10 % для легкого.
Удобоукладываемость бетонной смеси должна соответствовать типу конструкции, ее размерам, густоте армирования и применяемым средствам уплотнения. Ее можно регулировать. Для этого необходимо знать факторы, под влиянием которых удобоукладываемость изменяется: расход воды в бетонной смеси, объем цементного теста, объем растворной части, вид цемента и заполнителей, наличие пластифицирующих добавок.

Показатель жесткости

Время (с), необходимое для уплотнения смеси в приборе, называют показателем жесткости бетонной смеси Ж.
Показатель жесткости отражает свойство пластической вязкости бетонной смеси.
В зависимости от удобоукладываемости бетонные смеси подразделяют на марки.
В жестких бетонных смесях (марок Ж1...Ж4) содержится относительно небольшое количество воды. Для их укладки необходимо сильное механическое уплотнение, например длительное вибрирование с пригрузом или прессование. Зато жесткие смеси характеризуются и небольшим расходом цемента. Их используют при изготовлении сборных железобетонных изделий и конструкций на заводах, оборудованных мощными уплотняющими машинами. В построечных условиях жесткие смеси применяют редко.
Подвижные смеси (марок П1...П4) содержат воды больше, чем жесткие. Они имеют вид густой, но подвижной массы, которая хорошо уплотняется вибрированием.
Смеси марок ПЗ и П4 изготовляют с обязательным применением пластифицирующих добавок, что дает возможность укладывать их в форму или опалубку без значительных механических усилий. В практике бетонных работ такие смеси называют литыми. Подвижные и литые смеси легко поддаются транспортировке по трубопроводам с помощью бетононасосов.

Разность высот (см) металлической формы конуса и осевшей бетонной смеси

Разность высот (см) металлической формы конуса и осевшей бетонной смеси характеризует подвижность смеси и называется осадкой конуса (ОК),
С помощью осадки конуса характеризуют подвижность пластичных бетонных смесей. В жестких смесях осадка конуса равна нулю, поэтому их характеризуют показателем жесткости, определяемым на специальном приборе.
Металлический цилиндр диаметром 240 мм и высотой 200 мм устанавливают на лабораторную виброплощадку, имеющую стандартные характеристики частоты (50 Гц) и амплитуды колебаний (0,5 мм в ненагруженном состоянии). Затем вставляют конус и заполняют его бетонной смесью, так же как и при определении подвижности. После этого стальную форму конуса снимают и, поворачивая штатив, опускают стальной диск на бетонную смесь. Общая масса диска с шайбой и штангой составляет 2750 г, что создает при уплотнении пригруз около 9 г/см2. Включают виброплощадку и вибрируют смесь до тех пор, пока цементное тесто не начнет выделяться из всех отверстий диска. В этот момент вибратор выключают.

Свойство разжижаться,удобоукладываемость

Свойство разжижаться при механическом воздействии и вновь загустевать в спокойном состоянии, называемое тиксотропией, используют при перекачивании бетононасосами, виброуплотнении бетона, формовании изделий способом «немедленной распалубки».
В практике производства бетонных работ для оценки реологических свойств бетонной смеси используют технические характеристики.
Самой важной характеристикой является удобоукладываемость, т. е. способность смеси заполнять форму, образуя в результате уплотнения плотную, однородную массу. Для оценки удобоукладываемости используют три показателя: подвижность, жесткость и связность (нерасслаиваемость) смеси. Подвижность бетонной смеси в сущности является статической характеристикой ее структурной прочности. Подвижность определяют по осадке стандартного конуса.
Усеченный конус, изготовляемый из тонкой листовой стали, имеет следующие размеры: высота —300 мм, диаметр нижнего основания— 200 мм, верхнего— 100 мм. Конус устанавливают на горизонтальной площадке, не впитывающей влагу. Берут пробу бетонной смеси, наполняют конус 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.

Общие сведения о свойствах бетонной смеси

Бетонная смесь, получаемая после тщательного перемешивания вяжущего вещества, мелкого и крупного заполнителей, воды и добавок, находится до затвердевания в пластичном состоянии, что позволяет формовать из нее изделия любой конфигурации.
По физическому состоянию бетонная смесь занимает промежуточное положение между жидкостями и твердыми телами. Эту особенность свойств можно представить себе с помощью реологической модели, которая не является физической копией тела, зато отражает его деформирование и течение под воздействием внешних сил. Бетонная смесь при небольших значениях внешних сил проявляет свойство упругости, что видно из реологической модели: если снять напряжение, то пружина возвратится в исходное положение.
Как только о станет больше F0, произойдет сдвиг массы m вдоль опорной поверхности, т. е. начнется течение бетонной смеси. Однако скорость перемещения массы будет ограниченной, так как сдерживается вязким сопротивлением жидкости, с трудом просачивающейся сквозь отверстия в поршне. Чем выше вязкость жидкости тем более вязким будет и течение системы. Если снять внешнее напряжение а, то масса m останется в новом положении (сместится вправо). Это  означает, что после прекращения деформирования бетонная смесь будет сохранять приданную ей форму.
Описанная реологическая модель позволяет характеризовать бетонную смесь как пластично-вязкоупругое тело. Подобно твердому телу смесь обладает упругостью и прочностью структуры. Когда прочность структуры преодолена, бетонная смесь становится вязкой жидкостью. Эти особенности проявляются в процессе транспортирования, укладки и уплотнения бетонной 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.



© 2018 Строительные материалы .ру