Технические свойства бетонной смеси

При изготовлении железобетонных изделий и бетонировании монолитных конструкций бетон должен приобрести проектную прочность к определённому сроку, а также обладать другим качествами, соответствующими назначению конструкции (водостойкость, морозостойкость, плотность и т.д.).

Реологические свойства используются в технологии укладки и уплотнения бетонной смеси вибрацией при формовании изделий. Для получения высокого качества бетона важна консистенция бетонной смеси, оцениваемая показателем подвижности и показателем жёсткости.

Подвижность (удобоукладываемость) бетонной смеси – это её способность заполнять форму при данном способе уплотнения, способность её растекаться под собственной массой сохраняя свою однородность. Подвижность является характеристикой структурной прочности смеси.

Подвижность бетонной смеси зависит от водоцементного отношения, заполнителей. Подвижность бетонной смеси характеризуется измеряемой осадкой (см) конуса (ОК) (рис. 8.1.), отформованного из бетонной смеси, подлежащей испытанию. Полый усечённый конус высотой 300 мм, диаметр снизу 200. сверху 100 мм, заполняется бетонной смесью. Затем конус снимается и по величине осадки смеси определяется её подвижность.

Подвижные имеют осадку 115 см. Вычисляется подвижность как среднее двух определений, выполненных из одной пробы смеси. Если осадка конуса равна нулю, то удобоукладываемость бетонной смеси характеризуется жесткостью.

Жесткость бетонной смеси характеризуется временем (с) вибрирования, необходимым для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса бетонной смеси в приборе для определения жесткости. Цилиндрическое кольцо прибора (его внутренний диаметр 240 мм, высота 200 мм) устанавливают и жестко закрепляют на лабораторной виброплощадке.

В кольцо вставляют и закрепляют стандартный конус, который заполняют бетонной смесью в установленном порядке и после этого снимают. Диск прибора с помощью штатива опускают на поверхность отформованного конуса бетонной смеси.

Затем одновременно включают виброплощадку и секундомер; вибрирование производят до тех пор, пока начнется выделение цементного теста из отверстий диска диаметром 5 мм. Время виброуплотнения (с) и характеризует жесткость бетонной смеси. Ее вычисляют как среднее двух определений, выполненных из одной пробы смеси.

Связность бетонной смеси обуславливает однородность строения и свойства бетона. Очень важно сохранить однородность бетонной смеси при перевозке, укладке в форму и уплотнении. При уплотнении подвижных бетонных смесей происходит сближение составляющих ее зерен, при этом часть воды отжимается вверх.

Уменьшение количества воды затворения при применении пластифицирующих добавок и повышение водоудерживающей способности бетонной смеси путем правильного подбора зернового состава заполнителей является главными мерами борьбы с расслоением подвижных бетонных смесей.

Для получения удобоукладываемой смеси отношение воды к цементу (водоцементное отношение) принимают В/Ц = 0,4…0,7. Но для химического взаимодействия цемента с водой достаточно 20% воды от массы цемента. Избыточная вода, не вступая в химическую реакцию, испаряется, образуя поры и снижая тем самым прочность бетона. В связи с этим при одном и том же количестве цемента можно получить более прочный бетон, снизив водоцементное отношение.

Эта зависимость представлена в виде формул:

при В/Ц > 0,4 (Ц/В ≤ 2,5) Rб = АRц (Ц/В – 0,5); (8.2)

при В/Ц < 0,4 (Ц/В > 2,5) Rб = А1Rц (Ц/В + 0,5), (8.3)

• где Rб – предел прочности бетона при сжатии в возрасте 28 суток, Па;
• Rц – активность цемента;
• Ц/В – цементноводное отношение;
• А и А1 – безразмерные коэффициенты, зависящие от свойств и качества применяемых материалов.

К высококачественным относятся промытые песок и щебень прочных горных пород с оптимальным зерновым составом и портландцемент высокой активности (марка от 600), из которых можно получить бетон марки 500 и выше.

Значения коэффициентов А и А1. Заполнители и вяжущие А А1 Высококачественные 0,65 0,43 Рядовые 0,6 0,4 Пониженного состава 0,55 0,37. К рядовым относятся заполнители среднего класса, портландцемент средней активности (марка от 400 600) и высокомарочный шлако-портландцемент, из которых можно получить бетон марки от 250 до 500.

Наряду с качеством цемента и заполнителей на прочность бетона влияют: степень уплотнения бетонной смеси, продолжительность и условия твердения бетона. Шероховатость поверхности заполнителей оказывает влияние на прочность бетона. Для бетонов более пригоден щебень, в связи с лучшим сцеплением с цементным тестом.

Гладкий гравий снижает прочность бетона, но удобен для гидротехнического подводного бетонирования из-за лучшей текучести. На скорость твердения оказывает влияние минералогический состав цемента, количество воды, температура и влажность условий твердения, добавки.