ЛЕКЦИЯ №22

ТЕМА: БЕТОННЫЕ И РАСТВОРНЫЕ СМЕСИ

ПЛАН

1 Бетонные смеси

2.Растворные смеси 

1 Бетонные смеси

Бетонную смесь получают после тщательного перемешивания вяжущего вещества, мелкого и крупного заполнителей, воды и необходимых добавок. До затвердевания смесь находится в пластичном состоянии, что позволяет формовать из нее бетонные изделия любой конфигурации.

По физическому состоянию бетонная смесь занимает особое, промежуточное положение между жидкостями и твердыми телами. Подобно твердому телу смесь, находящаяся в состоянии покоя, обладает упругостью и прочностью структуры. Когда прочность структуры преодолена, бетонная смесь становится подобной вязкой жидкости.

Эти особенности проявляются в процессе транспортирования, укладки и уплотнения смеси. Под влиянием внешних механических усилий — силы тяжести, давления в бетононасосе, вибрирования — нарушается взаимодействие между составляющими бетонной смеси, что приводит к уменьшению ее структурной прочности. Бетонная смесь разжижается и приобретает способность перемещаться по трубопроводам и заполнять опалубку под действием силы тяжести. Явление разжижения бетонной смеси обратимо: после прекращения механического воздействия прочность структуры вновь возрастает.

Свойство бетонной смеси разжижаться при механическом воздействии и вновь загустевать в спокойном состоянии, называемое тиксотропией, используют при перекачивании бетононасосами, виброуплотнении бетона, формовании изделий способом немедленной распалубки.

В практике производства бетонных работ для оценки свойств бетонной смеси используют технические характеристики.

Самая важная характеристика — удобоукладываемость, т.е. способность бетонной смеси заполнять форму при заданном способе уплотнения и образовывать в результате уплотнения плотную, однородную массу.

Для оценки удобоукладываемости используют три показателя: подвижность, жесткость и связность смеси.

Подвижность  бетонной смеси определяют по осадке стандартного конуса ( 16). Усеченный конус изготовляют из тонкой листовой стали следующих размеров: высота 300 мм, диаметр нижнего основания 200, верхнего — 100 мм. Конус устанавливают на горизонтальной площадке, не впитывающей влагу. Берут пробу бетонной смеси, например из автобетоносмесителя. Конус наполняют в три приема, каждый раз уплотняя смесь 25 ударами металлического стержня-штыковки. Поверхность смеси заглаживают, затем конус снимают и устанавливают рядом. Под действием силы тяжести бетонная смесь деформируется и оседает. Разность высот металлической формы конуса и осевшей бетонной смеси, выраженная в см, характеризует подвижность смеси и называется осадкой конуса (ОК). С помощью этого показателя оценивают подвижность пластичных бетонных смесей.

В зависимости от удобоукладываемости различают жесткие и подвижные бетонные

Жесткие бетонные смеси содержат небольшое количество воды. При их укладке требуется сильное механическое уплотнение, например прессование, длительное вибрирование под нагрузкой, вибротрамбование. Жесткие смеси характеризуются небольшим расходом цемента. Используют зти смеси при изготовлении сборных железобетонных изделий и конструкций на заводах и домостроительных комбинатах, оборудованных мощными уплотняющими машинами. В построечных условиях жесткие смеси применяют редко.

В подвижных бетонных смесях воды содержится больше, чем в жестких. Эти смеси имеют вид густой, но подвижной массы, которая хорошо уплотняется вибрированием. Бетонные смеси марок ПЗ и П4 способны заполнять форму под действием силы тяжести, не требуя значительных механических усилий. Подвижные смеси легко поддаются транспортированию по трубопроводам с помощью бетононасосов.

Связность — зто способность бетонной смеси сохранять однородную структуру, т.е. не расслаиваться в процессе транспортирования, укладки и уплотнения. В результате уплотнения смеси составляющие ее частицы сближаются, а часть воды как наиболее легкого компонента отжимается вверх, образуя капиллярные ходы и полости под зернами крупного заполнителя. Крупный заполнитель, плотность которого отличается от плотности растворной части (смеси цемента, песка и воды), также перемещается в теле бетонной смеси. Если заполнитель плотный и тяжелый, например гранитный щебень, частицы его оседают ( 18), пористые легкие заполнители — керамзит, аглопорит всплывают. Все зто ухудшает структуру бетона, делает его неоднородным, увеличивает водопроницаемость и снижает морозостойкость. Чтобы повысить связность и предотвратить расслоение бетонной смеси, необходимо правильно назначать количество мелкого заполнителя в составе бетона, а также сокращать расход воды затворения, используя пластифицирующие добавки.

Удобоукладываемость бетонной смеси должна соответствовать типу конструкций, их размерам, густоте армирования и применяемым средствам уплотнения. Ее можно регулировать, изучив факторы, под влиянием которых удобоукладываемость изменяется. Их подразделяют на количественные и качественные. Количественные факторы отражают соотношения между компонентами бетонной смеси. Важнейшими количественными факторами являются расход воды в бетонной смеси, объем цементного теста и объем цементно-песчаного раствора. Качественные факторы характеризуют особенности компонентов, которые входят в состав бетона, — вид цемента, заполнителей, пластифицирующих добавок.

Расход воды затворения — главный фактор, влияющий на удобоукладываемость бетонной смеси. Чем больше воды, тем меньше вязкость цементного теста и, следовательно, меньше нужно приложить усилий для перемещения частиц заполнителей с целью их плотной укладки. При расчете состава бетона на определенных материалах учитывают, что количество воды для получения смеси заданной подвижности — приблизительно постоянная величина, если расход вяжущего не превышает 400 кг на 1 м3 бетона. Это положение известно в бетоноведении как "правило постоянства расхода воды". Количество воды для получения бетонных смесей заданной удобоукладываемости определяют с помощью таблиц или графиков, составленных на основании практических данных.

С увеличением объема цементного теста возрастает толщина прослоек между зернами заполнителей и тем самым облегчается их взаимное перемещение. Цементное тесто в бетонной смеси выполняет роль смазочного материала. Минимальный объем теста, необходимого для обмазки зерен и заполнения пустот между ними, составляет 240...270 л на 1000 л бетона, что соответствует наименьшему расходу цемента, равному 200...220 кг на 1 м3 бетона.

Объем цементного раствора в бетонной смеси назначают с учетом пустотности крупного заполнителя. Если заполнить раствором (смесью цемента, песка и воды) только пустоты между зернами щебня или гравия, то взаимное перемещение этих зерен будет затруднено и получится очень жесткая бетонная смесь. Для улучшения удобоукладываемости смесей объем цементного раствора назначают большим, чем объем пустот в крупном заполнителе. Однако объем раствора нельзя увеличивать чрезмерно. Чем больше раствора содержит бетонная смесь, тем больше требуется цемента, а это удорожает бетон.

Вид цемента также влияет на удобоукладываемость бетонной смеси. Некоторые цементы содержат значительную долю минеральных добавок, например трепела или диатомита. Они обладают тонкопористой структурой и способны поглощать много воды. Поэтому применение цементов с минеральными добавками, в частности пуццоланового портландцемента, увеличивает водопотребность бетонных смесей.

Вид заполнителей влияет на удобоукладываемость бетонных смесей по многим причинам. Применяемые в бетоне заполнители обладают весьма оазнообразными свойствами. Они бывают плотными и пористыми, с гладкой или шероховатой поверхностью, сильно различаются по крупности зерен. Все это сказывается на расходе воды в бетонной смеси.

Все количество воды, идущей на затворение бетона, можно условно разделить на две составные части: одна часть расходуется на смачивание частиц цемента и образование пластичного теста, другая смачивает зерна заполнителей и впитывается в них, если заполнитель пористый. Количество воды, необходимой для смачивания, зависит от вида и крупности заполнителя, а также содержания в нем мелких частиц (пыли, глины, ила). Чем меньше крупность заполнителя, тем больше его удельная поверхность и тем, следовательно, больше потребуется воды для затворе-ния бетонной смеси. По этой же причине возрастает расход воды в смесях, изготовляемых на мелких песках.

Характер поверхности зерен заполнителя также влияет на водопотребность смесей. У гравия гладкая поверхность и окатанные зерна, поэтому бетонные смеси на гравии требуют меньшего количества воды, чем смеси на щебне, обладающем шероховатой поверхностью. Если применяют пористые заполнители, расход воды в бетонных смесях сильно увеличивается.