§ 47. Свойства бетонной смеси

Бетонной смесью называют рационально подобранную и тщательно перемешанную смесь цемента, заполните­лей, воды и в необходимых случаях добавок (пластифи­каторов и ускорителей твердения) до ее формования и начала схватывания. Свойства бетонной смеси в значи­тельной мере предопределяют качество и свойства полу­ченного из нее бетона. Свежеприготовленная бетонная смесь для плотной укладки в опалубку или форму долж­на обладать необходимой удобоукладываемостью; кро­ме того, она должна иметь связность.

Удобоукладываемость характеризует способность бе­тонной смеси заполнять форму бетонируемого изделия и уплотняться в ней под действием силы тяжести или в результате внешних механических воздействий. Это свой­ство бетонной смеси оценивают подвижностью или жест­костью.

Подвижностью бетонной смеси называют способность ее растекаться под действием собственной массы. Степень подвижности бетонной смеси П оценивают величиной осадки (в см) конуса, сформованного из данной сме­си. Подвижность бетонной смеси определяют на стан­дартном конусе, представляющем металлическую фор­му без дна в виде усеченного конуса высотой 300, диа­метром верхнего основания 100 и нижнего — 200 мм. Форму, предварительно смоченную изнутри водой, уста­навливают на плоскую горизонтальную поверхность, не впитывающую влагу (металлический лист или кусок ли­нолеума) и через верхнее отверстие заполняют тремя равными по высоте слоями бетонной смеси с уплотнени­ем каждого слоя 25-кратным штыкованием металличе­ским стержнем диаметром 16 и длиной 600 мм с закруг­ленными концами. Во время штыкования форма должна быть прижата к основанию. После укладки и штыкова­ния последнего слоя излишек бетонной смеси срезают кельмой вровень с краями формы. Форму снимают, под­нимая ее за ручки строго в вертикальном направлении, и ставят рядом с отформованным бетонным конусом. После снятия формы бетонный конус под действием соб­ственной массы оседает. Величину осадки конуса измеря

ют линейкой (рис. 48). Чем больше осадка конуса, тем более подвижна бетонная смесь.

Жесткость бетонной смеси — способность ее расте­каться и заполнять форму под действием вибрации. Ве­личина жесткости бетонной смеси Ж характеризуется временем вибрации (в секундах), необходимым для вы­равнивания и уплотнения предварительно отформован­ного конуса бетонной смеси в приборе для определения жесткости (рис. 49). Общая масса диска, штанги и шай­бы прибора должна составлять 2750+50 г.

Для определения жесткости бетонной смеси прибор собирают на виброплощадке в следующем порядке: сначала жестко закрепляют цилиндрическое кольцо прибо­ра 1, в которое вставляют конус 3, закрепляют его руч­ками 2, заводя их в пазы кольца и устанавливают ворон­ку 4. Затем конус заполняют бетонной смесью через воронку в три слоя одинаковой высоты.

Каждый слой уп­лотняют штыкованием металлическим стержнем, погру­жая его в каждый слой 25 раз. Затем поворотом штати­ва 5 диск 8 помещают над сформованным конусом бе­тонной смеси и плавно опускают его на поверхность конуса. Зажимным винтом закрепляют штатив в фикси­рующей втулке 7, после чего одновременно включают виброплощадку и секундомер и наблюдают за выравни­ванием и уплотнением бетонной смеси. Вибрирование производят до тех пор, пока не начнется выделение це­ментного теста из любых двух отверстий диска 8. В этот момент выключают секундомер и вибратор. Полученное время и характеризует жесткость бетонной смеси.

Действующим стандартом для определения жестко­сти бетонной смеси допускается применение других при­боров, например технического вискозиметра (рис. 50).

Удобоукладываемость бетонной смеси зависит от ряда факторов: вида цемента, количества воды и цементного теста, крупности и формы зерен заполнителей, содержа­ния песка. Бетонные смеси одного и того же состава, но приготовленные на разных цементах имеют различную удобоукладываемость, что объясняется различной вода- потребностью цемента. Например, пуццолановый порт­ландцемент и шлакопортландцемент по сравнению с портландцементом обладают большей водопотребностью, а приготовленные на них бетонные смеси оказываются более жесткими.

С увеличением содержания воды подвижность бетон­ной смеси возрастает, однако прочность бетона cнижается. С повышением содержания цементного теста между зернами заполнителя образуется обильная пластичная прослойка, которая уменьшает трение между отдельны­ми зернами и увеличивает подвижность смеси. В данном случае прочность бетона остается практически неизмен­ной.

При использовании более крупного заполнителя со сравнительно невысокой суммарной поверхностью зерен имеется резерв повышения подвижности бетонной смеси. Аналогичный эффект дает применение заполнителя с ок­руглой поверхностью зерен. Например, бетонная смесь с гравием и речным песком значительно подвижнее, чем со щебнем и горным песком. Содержание песка в смеси заполнителей также влияет на подвижность бетонной смеси: с повышением содержания песка сверх оптималь­ного, установленного опытным путем, вследствие увели­чения суммарной поверхности заполнителей снижается подвижность бетонной смеси.

Подвижность бетонной смеси значительно возрастает за счет введения в нее органических пластифицирующих добавок — сульфитно-дрожжевой барды (СДБ) и др. При сохранении заданной подвижности бетонной смеси СДБ в количестве 0,15—0,25 % массы цемента обеспе­чивает снижение водопотребности смеси на 8—12 %, а вместе с тем и снижение расхода цемента на 6—10 %. В последние годы разработаны новые химические добав­ки — суперпластификаторы (С-3, 10-03 и др.), которые в значительной мере повышают подвижность бетонной смеси.

Сравнивая подвижные и жесткие бетонные смеси, сле­дует отметить, что жесткие смеси более экономичны по расходу цемента, чем пластичные. Поэтому подвижность бетонной смеси назначают возможно более низкой, но в то же время она должна обеспечивать хорошую укладку и уплотнение смеси.

При выборе удобоукладываемости бетонной смеси следует учитывать размеры и характер бетонируемой конструкции, густоту армирования, а также способы ук­ладки и уплотнения смеси. Например, для бетонирова­ния монолитных балок и колонн среднего сечения необ­ходимо применять бетон подвижностью 2—4 см.

Связность (нерасслаиваемость) характеризует спо­собность бетонной смеси не расслаиваться при транспор­тировании, выгрузке и укладке. При отсутствии связности подвижная бетонная смесь представляет собой лишь Механическую смесь воды и твердых составляющих, ко­торая легко расслаивается, теряет однородность и стано­вится непригодной к укладке в форму. Связность бетон­ной смеси обеспечивают правильным выбором состава бетона, и в первую очередь необходимым количеством Цементного теста.

Степень связности бетонной смеси можно опреде­лять одновременно с величиной подвижности. У бетонной Смеси, не обладающей достаточной связностью, при за­полнении стандартного конуса и ее уплотнении штыко­ванием отделяется цементное молоко, а после снятия ме­таллической формы бетонный конус обычно осыпается U разваливается.

Связность бетонной смеси повышается с увеличением }>асхода цемента и с уменьшением водоцементного отно­шения. Однако избегая перерасхода цемента, требуемую Рвязность бетонной смеси обеспечивают подбором опти­мального гранулометрического состава заполнителей и правильным выбором соотношения между песком и гра­вием или щебнем.