33)Состав бетонной смеси и её свойства.

Состав бетонной смеси и ее технологические свойства, необходимые для обеспечения удовлетворительного перемешивания, транспортирования, укладки и уплотнения, в значительной мере определяются содержанием и качеством применяемых заполнителей.

 

СОСТАВ БЕТОННОЙ СМЕСИ

 

Согласно СНиП, предельная крупность заполнителя должна быть не больше 3/4 расстояния между прутьями арматуры в железобетоне, или V4 наименьшего размера сечения балочных элементов, или '/г толщины плитных элементов. Следует иметь в виду, что уменьшение предельной крупности заполнителя ведет к относительному перерасходу цемента.

Цементное тесто расходуется не только на заполнение межзерновых пустот в заполнителе, но и на обволакивание всех его зерен. При этом в зависимости от вязкости цементного теста имеет место большая или меньшая раздвижка зерен заполнителя. Таким образом 1 м3 заполнителя за счет обмазки его зерен цементным тестом как бы разбухает.

Расход цементного теста на 1 м3 бетона тем больше, чем больше удельная поверхность заполнителя. При этом наибольшее значение имеет удельная поверхность песка: чем мельче зерна, тем больше удельная поверхность. Поэтому в скобках приведенных формул основной вес имеет первое слагаемое. Удельная поверхность гравия составляет 1 ... 5 см2/г, обычного песка средней крупности— 40... 70, а мелкого песка—до 200 см2/г, т. е. 20 м2/кг, или 2 га/т. Естественно, что применение слишком мелких песков ведет к перерасходу цемента.

Как указано выше, пустотность и удельная поверхность заполнителей зависят не только от крупности, но и от формы зерен. При одинаковой крупности гравий, состоящий из зерен округлой, окатанной формы, способных укладываться более компактно, отличается от щебня несколько меньшей пустотностью и меньшей удельной поверхностью зерен. Некоторые виды пористых заполнителей имеют сильно развитую поверхность, открытую пористость и повышенную пустотность (природная и шлаковая пемза, аглопоритовый щебень, топливные шлаки). Для таких заполнителей особенно важно иметь объективные оценки характеристик, получаемые при испытании в бетоне (цементном тесте).

Таким образом, от содержания и качества заполнителей зависит расход цементного теста, необходимого для получения бетона плотной структуры. Однако заполнители влияют не только на расход цементного теста, но и на его качество, поскольку связывают в бетонной смеси часть воды затворения и тем самым изменяют истинное водоцементное отношение. Это необходимо учитывать, определяя заранее водопотребность заполнителей

Расчет водопотребности обычных заполнителей для тяжелого бетона сравнительно прост, поскольку в основном учитывает воду, добавляемую на смачивание поверхности зерен заполнителей. Если же заполнители пористые, то они способны поглотить из бетонной смеси гораздо больше воды, причем этот процесс растянут во времени.

В оценке значимости этого явления пока нет единого мнения, что связано со сложностью как самого процесса, так и его последствий.

По М. 3. Симонову, в легком бетоне на пористых заполнителях происходит процесс самовакуумирования: заполнители, как микронасосы, отсасывают воду, уплотняя тем самым цементное тесто. В результате повышается прочность цементного камня, улучшается его сцепление с поверхностью заполнителя, растет прочность бетона. Многие исследователи подтверждают эту точку зрения экспериментальными данными, согласно которым цементный камень в контактных зонах легкого бетона более прочен и имеет более плотную структуру. Н. К. Хохрин связывает с самовакуумированием повышенную химическую стойкость бетонов и в связи с этим рекомендует применять заполнители с большим капиллярным водопоглоще-нием.

Согласно другим данным (Т. Ю. Любимовой), микротвердость цементного камня в зоне контакта с пористыми заполнителями снижается. Нередко отмечается, что если в зоне контакта с пористыми заполнителями цементный камень плотнее, то это сопровождается его разрыхлением в межзерновых зонах.

В зарубежной практике пористые заполнители, как правило, рекомендуют предварительно увлажнять. Опыты показывают, что на водонасыщенных пористых заполнителях (когда самовакуумирование исключено) получается бетон не меньшей прочности, чем на сухих.

В Одесском инженерно-строительном институте (А. А. Кучеренко и др.) изучена и предложена предварительная обработка поверхности пористого заполнителя (керамзитового гравия) эмульсией ГКЖ-94 с целью гидрофобизации. В результате водопоглоще-ние заполнителя резко уменьшается, и это, согласно опытным данным, положительно сказывается на прочности и стойкости бетона.

Во всех случаях водопоглощение заполнителей следует определять и учитывать при проектировании состава бетонной смеси. Водопоглощение зависит от пористости заполнителей, а также и от вида пор, которые могут быть открытыми или замкнутыми, крупными или мелкими, в форме ячеек или капилляров. Наиболее интенсивный отсос влаги, который может привести к значительному обезвоживанию цементного теста и потере удобоукладываемости бетонной смеси, наблюдается при применении заполнителей с открытой мелкой пористостью, особенно капиллярной.