Строительные материалы .ру

Твердение.

Уложенная в опалубку бетонная смесь благодаря гидратации цемента самопроизвольно затвердевает. Заданная проектом прочность достигается при определенном уходе за твердеющим бетоном. Уход состоит в создании оптимального температурно-влажностного режима твердения и в защите бетона от ударов и сотрясений, могущих нарушить еще не сложившуюся его структуру. Важнейшими факторами, определяющими прочность бетона на данном этапе, являются температурно-влажностные условия и длительность твердения.
Твердение бетона происходит в теплой и влажной среде. При преждевременном высыхании или замерзании бетона взаимодействие цемента с водой прекращается, что отрицательно сказывается на структуре и свойствах бетона. В нормальных условиях, т. е. во влажном воздухе с температурой 20±2°С, предел прочности бетона при сжатии нарастает пропорционально логарифму времени твердения:
Часто возникает необходимость ускорить твердение.Для этого используют способы тепловой обработки, позволяющие повысить температуру бетона при обязательном сохранении его влажности. В результате повышения температуры скорость взаимодействия цемента с водой значительно возрастает, что приводит к увеличению прочности бетона в начальные сроки. Обычно в качестве теплоносителя    применяют пар или паровоздушную смесь с температурой 60...90°С.
Прочность   бетона   после пропаривания в течение 10...14 ч достигает 70...75 % от требуемой. Еще более значительно ускоряет твердение бетона обработка насыщенным паром при   давлении   0,8...12МПа   и   температуре 175...190°С, осуществляемая в герметичных аппаратах —автоклавах. Однако такую обработку  можно использовать только в заводских условиях; она связана с удорожанием изделий. Поэтому автоклавную обработку применяют в тех случаях, когда обычные методы ускорения твердения неэффективны, например, для изделий из силикатных и ячеистых бетонов.
Для ускорения твердения бетона применяют также электропрогрев изделий, тепловую обработку с помощью инфракрасного излучения. Излучатели нагреваются электрическим током или газом. Выделяемая ими лучистая энергия поглощается стенками опалубки либо непосредственно изделием и аккумулируется в бетоне в виде теплоты.
Для ускорения твердения бетона применяют также добавки-ускорители — хлорид кальция и др.. Эффект достигается в начальные сроки твердения, а к 28 суткам прочность бетона оказывается такой же, как и без добавок.

Уплотнение бетонной смеси

Уплотнение бетонной смеси преследует цель плотной укладки ее в форму (опалубку). Уплотненный бетон должен обладать однородной структурой и содержать воздушные пустоты (неплотности) в минимальном объеме. Качество уплотнения характеризуют с помощью коэффициента, равного отношению фактической средней плотности бетонкой смеси к теоретической. Уплотнение считают достаточным, если в уплотненном бетоне содержится не более 2 % вовлеченного воздуха.
Бетонные смеси требуют для уплотнения тем больше энергетических затрат, чем выше жесткость смеси. Основной способ уплотнения — вибрирование. При вибрировании частицы совершают вынужденные колебания, в результате которых ослабляются силы внутреннего трения и сцепления между частицами. Бетонная смесь приводится в состояние пластично-вязкого течения и, подобно тяжелой жидкости, равномерно заполняет форму.
Эффективность виброуплотнения зависит от интенсивности и продолжительности вибрирования. Интенсивность вибрирования И зависит от амплитуды а и частоты f  колебаний, совместное влияние которых учитывается критерием В. Н. Шмигальского.
Для каждой бетонной смеси существует оптимальная интенсивность вибрирования, превышение которой может привести к разуплотнению структуры бетона. Подвижные бетонные смеси вибрируют при небольшой амплитуде (0,15...0,4 мм), но с высокой частотой колебаний (100...230 Гц). Для уплотнения жестких смесей — амплитуда колебаний до 0,7 мм с частотой 20...30 Гц.
Продолжительность вибрирования зависит от интенсивности применяемого уплотнения и реологических характеристик бетонной смеси. Если производственная установка создает колебания той же интенсивности, что и стандартная лабораторная виброплощадка, то длительность виброобработки бетонной смеси в изделии принимают обычно вдвое большей показателя жесткости.
Согласно основному закону прочности бетона при более сильном механическом уплотнении можно уложить бетонную смесь с меньшим значением В/Ц и получить бетон более высокой прочности. Если же прочность бетона оставить неизменной, то можно уменьшить расход цемента пропорционально сокращению количества воды затворения. Следовательно, интенсивное уплотнение способствует экономии цемента.
По способу передачи колебаний от вибратора к бетону различают следующие приемы вибрирования бетонных смесей: а) смесь вибрируют вместе с формой, установленной на виброплощадке; данный способ широко используют при заводском производстве изделий; б) колебания передаются бетонной смеси через упругие элементы опалубки (например, через боковые стенки), на которые навешены вибраторы; навесные вибраторы применяют при изготовлении изделий на стендах и полигонах; в) колебания передаются непосредственно через верхнюю поверхность бетонной смеси с помощью так называемых поверхностных вибраторов; г) колебания передаются с помощью глубинных (внутренних) вибраторов, погружаемых непосредственно   в   бетонную  смесь.
Переносные поверхностные и глубинные вибраторы применяют для уплотнения монолитного бетона на строительной площадке.
По роду привода и движущей энергии вибраторы подразделяют на электромеханические, электромагнитные и пневматические. Чаще встречаются вибраторы с электромеханическим приводом, в которых механические колебания создаются в результате вращения неуравновешенного груза, расположенного на оси электродвигателя, либо соединенного с ним с помощью гибкого вала.
На заводах железобетонных изделий используют эффективные комбинированные способы уплотнения бетонных смесей: вибрирование под пригрузом, виброштампование, вибропрокат, прессование. Для изготовления полых железобетонных изделий, форма которых приближается к поверхности вращения (трубы, опоры ЛЭП), применяют уплотнение с помощью центробежных сил — центрифугирование.

Приготовление бетонной смеси

На данном этапе необходимо обеспечить приготовление однородной, хорошо перемешанной бетонной смеси, обладающей заданной удобоукладываемостью, и плотную укладку смеси в изделие. Здесь главными факторами, определяющими качество бетона, являются однородность смешивания компонентов и степень уплотнения бетонной смеси при ее укладке.
Приготовление бетонной смеси включает операции дозирования и перемешивания составляющих материалов. Компоненты дозируют по массе, обычно с помощью автоматических дозаторов. Отклонения от заданной массы при дозировании на замес не должны превышать ±2 % для цемента, воды и водных растворов добавок и ±2,5 % Для заполнителей.
Компоненты перемешивают в бетоносмесителях периодического или непрерывного действия. Рабочий цикл смесителя периодического действия состоит из следующих операций: загрузки компонентов, перемешивания их в однородную массу, выгрузки готовой бетонной смеси. В смесителях непрерывного действия все три операции производятся непрерывно; они более производительны, но не обеспечивают точное дозирование.
При смешивании материалов приходится преодолевать силы сцепления между частицами, сопротивление смеси сдвигу, а также силы тяжести. Поэтому подвижные смеси с повышенным содержанием воды и вяжущего вещества, обладающие малым сопротивлением сдвигу, перемешиваются значительно легче, чем жесткие.
Состав и реологические свойства бетонной смеси во многом определяют выбор способа перемешивания материалов. По принципу перемешивания бетоносмеси-тельные аппараты подразделяют на гравитационные и с принудительным перемешиванием. Гравитационные бетоносмесители выполнены в виде барабана, вращающегося вокруг оси. Частицы смеси поднимаются на некоторую критическую высоту, затем падают и, обладая значительной кинетической энергией, внедряются в бетонную смесь в нижней части смесительного барабана. Тем самым достигается эффект перемешивания.
Продолжительность перемешивания определяют опытным путем в строительной лаборатории. Для этого отбирают из смесителя пробы бетонной смеси с интервалом 15....30 с, изготовляют контрольные образцы. После затвердевания бетона определяют прочность и рассчитывают коэффициент вариации прочности бетона. Чем меньше коэффициент вариации, тем более однороден бетон. Продолжительность перемешивания назначают по времени, при котором коэффициент вариации прочности бетона не превышает 4...5 %. Время перемешивания отсчитывают с момента окончания загрузки всех материалов в смеситель до начала выгрузки.
Гравитационные смесители оказываются малопригодными для перемешивания жестких бетонных смесей; в таких случаях применяют машины принудительного перемешивания. В смесительной чаше, совершающей 6...7 об/мин, установлены лопасти, вращающиеся в сторону, противоположную вращению чаши. Компоненты смеси подвергаются принудительному перемещению по весьма сложным траекториям, благодаря чему и получают однородную бетонную смесь. Продолжительность смешивания крупнозернистых смесей обычно 2... 3 мин, мелкозернистых 3...5 мин. Готовая смесь выгружается через люк в днище чаши.



© 2018 Строительные материалы .ру