книги из ГПНТБ / Кропотов В.Н. Строительные материалы учеб. для [архитектур.] вузов

На рис. 62 представлена кривая, характеризующая линейную связь с цементно-водным отношением.

Нарастание прочности бетона во времени происходит по логариф­ мическому закону. Для определения прочности бетона в какой-либо срок можно пользоваться следующей приближенной формулой:

прочности бетонов на портландцементах средних марок в возрасте более 3 суток. Действительную прочность бетона в конструкции уста­ навливают только испытанием контрольных стандартных образцов, приготовленных из рабочей бетонной смеси.

Свойства бетонной смеси. Бетонная смесь — это рационально со­ ставленная, однородно перемешанная жесткая или пластичная масса из компонентов, входящих в состав бетона (вяжущее, вода, мелкий и крупный заполнитель, добавки).

Впроцессе изготовления бетонную смесь транспортируют, пере­ гружают, после чего укладывают в форму. При этом может быть нарушена однородность смеси и произойти ее расслоение.

Вчисле требований, предъявляемых к бетону, существенную роль играют жесткость и подвижность бетонной смеси.

При правильном изготовлении смеси, обладающей требуемой жесткостью и пластичностью, будет обеспечено ее хорошее уплотне­ ние в форму под действием силы тяжести самой массы или с помощью механического воздействия (трамбование, вибрирование и др.). В зависимости от состава смеси различают подвижные и жесткие смеси.

П о д в и ж н ы е с м е с и представляют собой пластичную массу, обладающую сплошностью строения. Такие смеси заполняют форму под действием силы тяжести или при небольшом механическом воздей­ ствии.

164

Ж е с т к а я с м е с ь имеет вид рыхлой массы, в которой зерна заполнителя связаны между собой густым цементным клеем. Для уклад­ ки в формы и уплотнения таких смесей требуется механическое воз­ действие на них.

Жесткость (удобоукладываемость) подвижных смесей определяется по осадке их под действием силы тяжести после формования в стан­ дартном металлическом конусе (рис. 63). Характеристикой жесткости

100

о О

Оо

ОО

ОО

Оо

200

(удобоукладываемости) пластичных смесей служит величина осадки конуса в см.

Удобоукладываемость жестких смесей определяют путем вибрирования свеж£- сформованного бетонного конуса в специальном приборе — вискозиметре (рис. 64). При этом вискозиметр устанавливают на виброплощадку, а установленную в нем форму конуса заполняют испытываемой смесью.

После снятия формы включают механизм виброплощадки. Под действием вибра­ ции бетонная смесь приобретает свойства тяжелой жидкости: она начинает расте­ каться и проникает из внутреннего кольца в пространство между стенками сосуда и кольца.

Время вибрации в сек, потребное на то, чтобы уровень бетонной смеси в кольце

и в пространстве между кольцом и формой стал одинаковым, служит мерой удобо­ укладываемости (жесткости) бетонной смеси. При этом стандартными характеристи-

165

ками виброплощадки являются частота колебаний 3000+200 кол/мин и амплитуда колебаний 0,35 мм под нагрузкой.

Показатели удобоукладываемости различных видов бетонных смесей приведены в табл. 29. Вискозиметром определяют жесткость смеси тех бетонов, в которых круп­ ность заполнителя не превышает 40 мм.

При решении вопроса о том, какие смеси более целесообразны — подвижные или жесткие, предпочтение следует отдать последним. Их преимущества заключаются в том, что благодаря меньшему содер­ жанию воды при одинаковом расходе цемента (по сравнению с под­ вижными смесями) повышается прочность бетона. Хорошо уплотнен­ ный жесткий бетон более долговечен. Кроме того, сокращаются сроки твердения бетона.

держании имеет различную подвижность. Например, смесь на порт­ ландцементе будет подвижнее, чем на пуццолановом и шлакопортландском цементе, что объясняется различной водопотребностью этих цементов.

С о д е р ж а н и е в о д ы . Увеличение количества воды в бетон­ ной смеси увеличивает подвижность бетона, но снижает прочность бетона. Кроме того, у каждой бетонной смеси есть свой предел водоудерживающей способности, после которого начинается отделение воды и расслаивание смеси.

Водопотребность смеси зависит от водоудерживающей способности цемента и свойств заполнителей. Избыточное количество воды в смеси приводит к уменьшению плотности бетона, его прочности и долговеч­ ности.

З а п о л н и т е л и . При данном объеме воды в бетонной смеси су­ щественное влияние на ее подвижность и удобоукладываемость ока­ зывает заполнитель. Здесь должны быть приняты во внимание зерно­ вой состав, крупность зерен и их форма, пустотность, пористость. С увеличением количества песка сверх оптимального степень подвиж­

теста вокруг их зерен окажутся толще и смесь получит большую под­ вижность. Бетонная смесь на гравии, имеющем гладкую обкатанную

166

поверхность зерен, будет более подвижной, чем из щебня с его шерохо­ ватой поверхностью.

Подвижность бетонной смеси с течением времени постепенно умень­ шается вследствие взаимодействия цемента с водой, потому смесь следует укладывать в формы как можно быстрее.

Удобоукладываемость и подвижность бетонной смеси при том же содержании воды можно повышать введением в нее различных пла­ стифицирующих добавок. Действие этих добавок заключается в том, что, обладая высокой поверхностной активностью, они адсорбируются в виде тонкой пленки на поверхности зерен цемента и мелких фракций песка. При смачивании этих зерен водой изменяются поверхностные явления, в результате которых увеличивается подвижность смеси. Эти добавки (например, сульфитно-спиртовая барда (с. с. б) вводят в

незначительных количествах (порядка десятых и сотых долей процен­ та от веса цемента).

4. ПОДБОР СОСТАВА БЕТОННОЙ СМЕСИ

Оптимальное содержание в бетонной смеси цемента, воды, мелкого и крупного заполнителя можно установить в результате подбора состава бетонной смеси. Подбор имеет целью получить из исходных ма­ териалов бетон заданной прочности, а бетонную смесь, отвечающую установленным технологическим режимам с наименьшими затратами стоимости материалов, т. е. самую экономичную.

Подбор состава бетонной смеси производят на основе следующих предварительных данных: заданной марки бетона, сроков и условий твердения бетона, технологических требований по удобоукладываемости, минимального расхода цемента, качества заполнителей и спе­ циальных требований к бетону (плотность, водонепроницаемость, морозостойкость и др.).

Состав бетонной смеси выражают через весовое (реже объемное) соотношение входящих в нее компонентов: цемента, песка, щебня (гравия). Количество воды, потребное для затворения, ' устанавли­ вают водоцементным отношением.

Состав бетона называют номинальным (лабораторным) в том случае, когда составные компоненты находятся в сухом состоянии, и полевым^ если материалы имеют естественную влажность.

Когда количество цемента принимают за единицу (1), то соотно­ шение между составными частями бетона выражают следующим* образом: 1 : х : у при определенном В/Ц и Ra, например 1 : 1,5 : 3 по весу В/Ц=0,5 и /?ц =350 кГ/см\

Рассчитанный в лаборатории состав бетона корректируют с учетом влажности заполнителей в производственных условиях. Особое вни­ мание при подборе состава бетона следует обращать на оптимальное содержание воды в смеси, а следовательно, и на расход цемента при заданной прочности и рациональный зерновой состав заполнителей.

Одним из способов определения оптимального состава бетона является метод подбора по абсолютным объемам, предложенный проф. Б. Г. Скрамтаевым. Этот метод исходит из условия получения 1 м3

167

(1000 л) «абсолютно» плотного бетона (пренебрегая объемом вовлечен­ ного воздуха в объеме 2—3%).

Состав бетона определяют в такой последовательности: водоцементное отношение, расход воды и цемента, расход заполнителей, проверка подвижности и уплотнение состава, приведение номинального состава к производственному, расход материалов на замес.

Водоцементное отношение определяют по заданной прочности бето­ на по формуле Баломея — Скрамтаева (см. рис. 61 и 62).

К о л и ч е с т в о в о д ы для получения необходимой подвижно­ сти смеси можно приближенно определить, пользуясь табл. 30, по

П р и м е ч а н и е . Водосодержание смеси увеличивается в случае применения пуццоланового портландцемента на 15—20 л/м3, щебня—на 10 л/м3, мелкого Песка—на 10 л,'м3, гравия или щебня с водопоглощением более 1%.

цементного отношения и водосодержания бетонной смеси из следую­ щего отношения:

168

раздвижки зерен этим раствором. Такое состояние раствора можно выразить уравнением

требуется проверять путем пробных замесов. Если такой замес пока­ жет недостаточную подвижность, то, не меняя водоцементного отноше­ ния, увеличивают в смеси количество воды и, соответственно, цемента. Если подвижность смеси более требуемой, в нее добавляют небольшими порциями песок и крупный заполнитель. Пробными замесами также проверяют и уточняют расчетный состав бетона на трех замесах.

При этом один раз расчетный состав и два раза водоцементное отноше­

169

испытания на прочность. По результатам испытаний через 28 дней строят кривую, по которой и определяют окончательно водоцементное отношение, требуемое для получения бетона заданной марки.

Для дозировки составных частей бетона на один замес определяется коэффициент выхода бетона ß. Коэффициентом выхода бетона назы­ вают отношение объема бетона, уложенного в дело, к сумме объемов его составных частей до их перемешивания (не считая объема воды)

_ 1000

Рi

щ

где Ѵц , Ѵп, Ѵщ —насыпные объемы цемента, песка, щебня (гравия), л. Коэффициент выхода бетона меньше единицы и колеблется в пре­ делах 0,55—0,75. Зная этот коэффициент, можно определить дозиров­ ку входящих в состав бетона компонентов на замес бетоносмесителя

по следующим выражениям:

5.ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ, УКЛАДКА

ИФОРМОВАНИЕ БЕТОННОЙ СМЕСИ

Процесс приготовления бетонной смеси включает в себя операции дозирования и перемешивания всех входящих в нее компонентов. Пе­ ремешивают бетонную смесь в бетоносмесителях для достижения луч­ шей однородности ее.

В бетоносмесителях со свободным падением материала перемеши­ вание происходит при вращении барабана с помощью прикрепленных 'к нему лопастей, которые, захватывая смесь, поднимают ее на опреде­ ленную высоту и затем сбрасывают. Емкость таких бетоносмесителей колеблется в пределах 100—2400 л (рис. 65).

Объем готовой смеси в уплотненном состоянии будет в среднем со­ ставлять 0,66 (коэффициент выхода бетона) от объема загруженных материалов.

Для получения жестких смесей и других применяют так называе­ мые противоточные смесители с встречным движением барабана и лопастей.

Продолжительность перемешивания бетонной смеси зависит от содержания воды, цемента и крупности заполнителей. Если приме­ няют бетоносмесители со свободным падением материалов емкостью 1200—2400 л, то для подвижных смесей с осадкой конуса до 6 см про­ должительность перемешивания составляет 120—150 сек. Для жест­ ких смесей время перемешивания следует увеличить в 1,5—2 раза.

170

При использовании смесите­ лей принудительного дейст­ вия время перемешивания крупнозернистых смесей рав­ но 2—3 мин и для мелкозер­ нистых — 3—5 мин.

Перемешивать жесткие бе­ тонные смеси можно в соче­ тании с вибрацией.

Наиболее распространенным методом укладки и уплотнения бе­ тонной смеси является вибрирование.

При вибрировании жесткая смесь переходит в состояние вязкой жидкости. В процессе вибрационного уплотнения бетонной смеси сбли­ жаются зерна заполнителей, плотнее заполняется цементным тестом межзерновое пространство, вытесняются пузырьки воздуха и в итоге создается более плотная, монолитная структура бетона.

Длительность вибрирования зависит от амплитуды и частоты коле­ баний. Для обычных бетонных смесей амплитуда колебаний должна быть в пределах 0,3—0,7 мм, а для мелкозернистых бетонов ее можно уменьшить до 0,15 мм.

Частоту колебаний принимают в пределах 2800—7000 кол/мин, более низкую частоту — для крупных зерен заполнителя, высокую — для мелких. Определяя длительность вибрирования для различных составов бетонной смеси, следует иметь в виду, что при длительном вибрировании в маложестких смесях бетон может расслаиваться, а при недостаточной продолжительности он не получит необходимого уплот­ нения, и прочность его будет снижена.

При вибрировании изделий на виброплощадках для лучшего уплотнения верхней поверхности бетона целесообразно применять пригруз этой поверхности щитом. Пригруз необходимо применять при формовании изделий из легкого бетона, чтобы исключить всплывание легких заполнителей на поверхность бетона и обеспечить бетон­ ной смеси однородность.

Для вибрирования таких конструкций, как полы и плиты, имею-

171

щие большие поверхности и сравнительно малую толщину (20—30 мм), применяют поверхностные вибраторы (рис. 66), в которых вибрирую­ щий механизм передает колебательные импульсы через плоскую или профильную металлическую площадку. К этому методу вибрирования относят также вибропрессование и виброштампование.

При формовании и уплотнении массивных бетонных конструкций, фундаментов, колонн применяются вибраторы глубинного действия—

вибробулавы (рис. 67). Будучи погруженной в бетонную смесь, виб­ робулава передает ей колебательные импульсы. Формоваться бетон может также при вибрировании элементов форм (стенки, борта, дни­ ще).

Формовать и уплотнять бетон можно методом прессования и трам­ бования. Прессование осуществляется с помощью штампов, катков и пропусканием бетонной массы через постепенно сужающееся мунд­ штучное отверстие.

Трамбование позволяет уплотнять бетонную массу в конструкциях, имеющих значительную толщину, последовательно уплотняя каждый слой.

Эффективен способ горизонтального формования методом вибро­ проката на стане конструкции Н. Я- Козлова. На этом стане (рис. 68) формуют плоские изделия, ребристые и кессонного профиля панели.

ся весь цикл изготовления изделия. Формующая лента является под­ доном — матрицей для формуемых панелей.

Формование крупных панелей можно производить также в верти­ кальных кассетных формах (рис. 69). Бетонная смесь при этом уплот­ няется под воздействием вибрируемых гибких разделительных стенок.

172