9. Влияние содержания воды на свойства бетонных смесей. Пути снижения водопотребности бетонных смесей.

Избыток воды приводит к раздвижке твердых частиц и снижается вязкость смеси. Чрезмерный избыток может нарушить связность и однородность смеси до расслоения (водоотделение).

Количество воды необходимой для заданной подвижности называется водопотребностью. Количество воды определяет предельное напряжение сдвига и вязкость.

Водопотребность заполнителя является его важной технологической характеристикой; она возрастает с увеличением суммарной поверхности зерен заполнителя и поэтому велика у мелких песков.

Для обеспечения требуемой прочности бетона величина водоцементного отношения должна сохраняться постоянной, поэтому возрастание водопотребности вызывает перерасход цемента. При мелких песках он достигает 15-25%.

Для улучшения свойств также применяется активизация воды: омагничивание, использование электроразрядов, гидравлических ударов, ультразвук. При использовании активной воды прочность увеличивается до 40% и ускоряется твердение до 40%.

Для улучшения характеристик бетона пытаются добиться предельно низкого В/Ц. Для этого используют различные добавки, как правило пластификаторы (С3). Новый - поликарбоксилат на основе высокоорганических соединений.

Существуют ВНВ - вяжущие низкой водопотребности (при помоле происходит микрокапсулирование), а также пластифицированный и гидрофобный ПЦ. Добавляют пластифицирующие и гидрофобизирующие добавки.

10. Влияние виброобработки на свойства бетонной смеси. Тиксотропия.

Виброуплотнение – основной метод формования. Эффективность процесса напрямую связана с параметрами вибрации.

Основные параметры вибрации: A – амплитуда, f – частота, i – интенсивность колебаний – произведение квадратов амплитуды и частоты:

Параметры для каждого вида смеси задаются оптимально.

При формование используется свойство смеси – тиксотропия.

Тиксотропия – способность системы изменять свои реологические свойства под влиянием механических воздействий и после прекращения – восстанавливать их.

Чем выше предельное напряжение сдвига смеси и вязкость, тем больше надо затратить энергии для уплотнения (выше интенсивность колебаний). Интенсивность колебаний также должна быть оптимальной (выше оптимальной => расслаивание смеси, нарушение однородности. Амплитуда связана с крупностью частиц. Частоту выбирают с учетом вязкости системы: чем более жесткая система – тем больше частота.

При виброуплотнении используют вибрирование с пригрузом (виброштампование), вибровакуумирование.

Основные аппараты: виброплощадки, вибраторы (глубинные, поверхностные).

τ

τ =τ₀+η(dv/dx)

1

2

3

τ₀

4

dv/dx (скорость)

1 – Бингама-Шведова (η=const)

2 – Псевдопластич. жидкости ( η)

3 – Ньютона (η=const)

4 – Дилатантные жидкости ( η)

11. Твердение и структурообразование бетона. Объемные деформации, тепло- и массоперенос и температурные деформации в твердеющем бетоне.

Основное влияние на формирование структуры оказывает гидратация цемента, схватывание и твердение.

Стадии гидратации:

1. Смешивание цемента с водой  образуется гидроксид кальция  раствор становится перенасыщенным.

2. Образование очень мелких гидросиликатов кальция (через 1 час). В реакции участвуют только верхние слои цементных зерен  образуется цементный гелий (новообразования появляются на поверхности цементных зёрен), соответственно затрудняется проницаемость воды и процесс затрудняется (до 6 часов). Замедленная гидратация – скрытый или индукционный период.

3. Плотная структура – начало кристаллизации гидроксида кальция – очень интенсивный процесс. Происходит рост эттрингита (игловидных кристаллов)

Гидратация сопровождается изменением объема. Уменьшение объема системы цемент-вода называется контракцией.

Основные типы структур бетона:

А) Плотная:

R₂>R_б> R₁ – сплошная матрица: цементный камень + заполнитель

Б) Плотная с пористым заполнителем:

R₂<R_б< R₁ –цементный камень + пористый заполнитель (керамзит)

В) Ячеистая:

R₂=0 ; R_б< R₁ – масса пор в сплошной среде

Г) Зернистая:

R ₁=0 ; R_б< R₂ – совокупность скрепленных, склеенных зерен твердого материала. Пористость такой структуры непрерывна аналогично сыпучему материалу.

Большое влияние на свойства бетона оказывают размер зерен, пор, волокон и микроструктура заполнителя (в контактной зоне цементного камня). Различают: макроструктуру (заполнитель и пр.), и микроструктуру (видно под микроскопом).

Цементный камень – основной компонент макроструктуры. Основная составляющая микроструктуры – гидросиликаты кальция. Скорость нарастания прочности бетона зависит от мин. состава, тонкости помола Ц, состава, смеси, условий (t, p), добавок.