book_23313

Для бетонных смесей, имеющих высокую пластичность, удобоукладываемость характеризуют также расплывом конуса в мм после 15 встряхиваний на встряхивающем столике (F) (табл. 2.2).

Рис.2.3. Прибор для определения жесткости бетонной смеси:

1 - форма, 2 - упоры, 3 - конус, 4 - воронка, 5 - штанга, 6 - направляющая втулка, 7 - втулка диска, 8 - металлический диск с шестью отверстиями, 9 - штатив, 10 - втулка штатива, 11 - зажим штатива

Жесткость бетонной смеси характеризуют временем вибрации в секундах, необходимым для уплотнения бетонной смеси.

Наиболее универсальным методом определения жесткости является метод Вебе, реализуемый при помощи стандартного вискози-

метра (рис. 2.3).

51

Он состоит из цилиндрического сосуда высотой 200 мм с внутренним диаметром 240 мм. На нем закреплен прибор в виде штатива, штанги и металлического диска с шести отверстиями.

Вискозиметр закрепляют на виброплощадке, в него помещают форму-конус с насадкой, заполняют ее бетонной смесью, уплотняют, а потом снимают так же как при определении осадки конуса. Поворотом штатива диск устанавливают над отформованным конусом и плавно опускают его до прикосновения с поверхностью смеси. Одновременно включают виброплощадку и секундомер и наблюдают за уплотнением бетонной смеси. Смесь вибрируют до тех пор, пока не начнется выделение цементного теста с любых двух отверстий диска. Измеренное время в секундах характеризует жесткость бетонной смеси.

В лабораторной практике для определения жесткости бетонных смесей применяют также упрощенный метод, предложенный Б.Г. Скрамтаевым. Данный метод заключается в том, что в металлическую форму для приготовления образцов-кубов размерами 200×200×200 мм устанавливают нормальный конус с предварительно снятыми упорами. После заполнения формы, уплотнения смеси штыкованием и снятия металлического конуса бетонную смесь подвергают вибрации на лабораторной виброплощадке. Время, с, необходимое для выравнивания поверхности бетонной смеси в форме, характеризует ее жесткость. Переходной коэффициент от значения жесткости бетонной смеси по методу Скрамтаева к жесткости, определенной на установке типа Вебе, принимают 0,7.

Жесткость бетонной смеси также как и осадку конуса определяют дважды. Общее время испытания от начала заполнения формы при первом определении и до окончания вибрирования при втором определении не должно превышать 10 мин. Расхождение результатов двух определений жесткости не должно быть больше 20 % среднего значения.

Способность бетонной смеси уплотняться характеризуют (табл. 2.2.) коэффициентом уплотнения. Испытание заключается в том, что бетонная смесь заполняется в стандартной емкости и уплотняет-

ся с использованием вибратора. Коэффициент уплотнения смеси рассчитывается по формуле

52

где h – внутренняя высота емкости; s – расстояние от поверхности уплотненной бетонной смеси до верхнего края емкости.

Среднюю плотность бетонной смеси характеризуют отношением массы уплотненной бетонной смеси к ее объему. Для ее определения используют формы для изготовления контрольных образцов бетона или цилиндрические металлические сосуды с диаметром, равным высоте. При наибольшей крупности заполнителя до 20 мм применяют сосуды объемом 1000 см3 (108×108 мм), до 40 мм – 5000

см3 (185×185 мм), до 70 мм – 10000 см3 (234×234 мм).

Перед испытанием форму или мерный сосуд взвешивают с погрешностью не больше 1г, затем заполняют бетонной смесью, уплотняют с учетом показателя удобоукладываемости и снова взвешивают.

Среднюю плотность бетонной смеси ρсм, кг/м3 рассчитывают по формуле

где т – масса мерного сосуда с бетонной смесью, г; m1 – масса мерного сосуда без бетонной смеси, г; V –емкость мерного сосуда, см3.

Определение средней плотности бетонной смеси производят дважды для каждой пробы и рассчитывают с точностью до 10 кг/м3 как среднеарифметическое значение результатов двух измерений, отличающихся между собой не более чем на 5 % среднего значения. При большем расхождении результатов определение повторяют на новой пробе бетонной смеси.

Пористость бетонной смеси оценивают следующими показателями: объемом воздуха или газа, содержащимся в уплотненной бетонной смеси, и объемом пустот между зернами заполнителя. Объем вовлеченного воздуха определяют в бетонах на плотных и пористых заполнителях, объем пустот между зернами – в бетонах на пористых заполнителях.

Объем вовлеченного воздуха определяют экспериментальным или расчетным методом.

Расчетный метод заключается в определении пористости уплотненной бетонной смеси Vn по формуле

53

где Ц, П, Щ, В и В1 – фактическая масса, кг, соответственно, цемента, сухих песка и щебня (гравия), воды и раствора добавок в 1 м3 уплотненной бетонной смеси; ρц – плотность цемента, кг/л, принимаемая равной 3,1 для портландцемента и его разновидностей, и 3,0

– для шлакопортландцемента; ρn, ρщ –плотность зерен песка и щебня (гравия), кг/л; n – коэффициент, учитывающий увеличение плотности зерен крупного заполнителя в результате его частичного дробления при перемешивании бетонной смеси в смесителе принудительного действия (принимают равным 1 для плотного заполнителя; 1,05 – для пористого заполнителя с маркой по прочности П75 и более; 1,1 – для пористого заполнителя с маркой по прочности менее П75).

Фактическую массу каждого компонента mк бетонной смеси, можно рассчитать по формуле

54

сей на пористом заполнителе применяют только объемный способ.

Объемный (волюмометрический) метод основан на удалении воз-

духа из пластичной бетонной смеси при перемешивании в специальном сосуде – (объемомере) (рис. 2.4). Емкость цилиндрического сосуда устанавливают в зависимости от наибольшей крупности заполнителя: при крупности зерен до 20 мм включительно минимальная вместительность сосуда – 5000 см3, до 40 мм – 10000 см3. Отношение высоты сосуда к его диаметру должно находиться в пределах от 1 до 2. Пуансон изготавливается в виде кольца высотой 20 мм, он имеет дно с сеткой с размером ячейкой 1,2 мм и проволочную петлю его подъема.

В объемомер помещают навеску бетонной смеси, уплотняют ее и наливают взвешенное количество воды (с погрешностью не более 1 г) объемом в 1,5...2 раза большим, чем объем испытываемой смеси. На протяжении 2...3 мин. тщательно перемешивают бетонную смесь с водой металлическим стержнем. После перемешивания снимают образованную в сосуде пену и помещают ее в предварительно взвешенный стакан вместимостью 100-200 мл. Перемешивание и отбор пены повторяют не менее двух раз через 2-3 мин и устанавливают суммарную массу отобранной пены. После полного отбора пены в сосуд опускают пригрузочный пуансон и накладывают пластину со стрелкой так, чтобы ограничители касались стенок сосуда. Постепенно в небольшом количестве в сосуд доливают воду и определяют ее суммарную массу.

При испытании бетонной смеси на пористом заполнителе перед каждым снятием пены в сосуд опускают пригрузочный пуансон для предотвращения всплытия зерен заполнителя. После окончания испытания поднимают пуансон, отбирают из испытываемой смеси 2050 зерен крупного заполнителя, которые обтирают влажной тканью, взвешивают с погрешностью не более 1 г, высушивают до постоянной массы и вычисляют водопоглощение крупного заполнителя Wщ, %:

щ Щ2

где Щ1 – масса отобранной пробы крупного пористого заполнителя в водонасыщенном состоянии, г; Щ2 – то же в сухом состоянии, г.

55

где Vсм – объем бетонной смеси, испытываемой в уплотненном состоянии, см3; mв – масса всей влитой воды, г; ρв – плотность воды, принимаемая 1,0 г/см3; Vо – постоянная объемомера, см3,

(Vо= mв.г /ρв, где mв.г –масса влитой в объемомер воды при его градуировании); тn – масса отобранной пены, г; Wщ – водопоглощение крупного пористого заполнителя за время от момента приготовле-

56

ния смеси до окончания испытания, %, массы; п – коэффициент, равный 0,4 – для пористого гравия и 0,75 – для пористого щебня; Щ

–содержание крупного пористого заполнителя в номинальном составе бетонной смеси, кг/м3.

Для бетонной смеси на плотном заполнителе величины п, Wщ і

Щпринимают равными нулю.

Кнаиболее широко распространенным и точным методам определения объема вовлеченного воздуха относится компрессионный метод. Он основан на законе Бойля-Мариотта, который устанавливает зависимость между объемом воздуха и приложенным давлением при постоянной температуре.

Бетонную смесь укладывают в чашу поромера (рис. 2.5), имеющего жесткую конструкцию, что не допускает изменения объема прибора при приложенном давлении до 200 кПа. Вместимость чаши при наибольшей крупности заполнителя 20 мм должна быть не менее 2000 см3, 40 мм – 8000 см3. После уплотнения и срезания излишка бетонной смеси чашу закрывают крышкой и прижимают накидными болтами. Соединение крышки и чаши имеет уплотнение, что обеспечивает герметичность прибора. Через воронку в прибор заливают воду до отметки (50±70) % шкалы, удаляют ( постукиванием по крышке) пузырьки воздуха и доливают до уровня выше нулевого деления. При появлении на поверхности воды пены ее ликвидируют вливанием через воронку 1…3 мл спирта и открытием сливного вентиля приводят уровень воды к нулевому делению шкалы прибора. При закрытых входном и сливном вентилях насосом поднимают давление до (110 ± 5) кПа. После уменьшения ( при постукивании рукой по стенкам чаши) давления до 100 кПа, отмечают по шкале прибора уровень воды Н1. Открыв входной вентиль уменьшают избыточное давление до нулевого значения и отмечают уровень воды Н2.

где С – цена деления шкалы прибора.

Испытания проводят дважды и определяют среднеарифметическое значение полученных результатов, которые должны отличаться между собой не более чем на 20 % среднего значения. При большем расхождении определение Vв.в выполняют на новой пробе бетонной смеси.

57

О степени уплотнения бетонной смеси и достаточности содержания в ней растворной составляющей судят по объему пустот между зернами (Vм.п.) в % от общего объема смеси.

Его рассчитывают по формуле:

где V1 – объем уплотненной бетонной смеси, см3, равной вместимости мерного сосуда или формы, в которой определяется средняя плотность; V2 – объем уплотненной бетонной смеси после добавления цемента и воды (рекомендуется 2000 г цемента и 600…800 г воды) и дополнительного перемешивания.

Объем V2 находят по формуле:

где тсм – масса испытываемой бетонной смеси (до добавления цемента и воды), г; тц – масса добавленного цемента, г; тв – масса добавленной воды, г; ρсм – средняя плотность бетонной смеси в уп-

лотненном состоянии после добавления к ней цемента и воды, г/см3.

Объем добавленного цементного теста, см3:

где ρц –истинная плотность цемента, г/см3.

Также как объем вовлеченного воздуха объем пустот между зернами вычисляют с округлением до 0,1 %, как среднеарифметическое значение результатов двух определений из одной пробы, отличающихся между собой не более чем на 20 % среднего значения.

Расслаиваемость бетонной смеси оценивают показателями раствороотделения и водоотделения.

Расствороотделение бетонной смеси с крупным заполнителем, характеризует ее связность при динамическом воздействии. Его определяют путем сопоставления содержания растворной составляющей в нижней и верхней частях бетонной смеси, уплотненной в мерном сосуде или форме для изготовления контрольных образцов.

58

Бетонную смесь укладывают в форму (сосуд) и уплотняют с учетом ее удобоукладываемости. Уплотненную бетонную смесь дополнительно вибрируют на лабораторной виброплощадке:

жесткую смесь – 120 - 180 с; подвижную смесь 10 – 25 с.

После вибрирования верхний слой бетонной смеси высотой около половины высоты формы (сосуда) отбирают на предварительно взвешенный лист, а оставшуюся смесь в нижней части формы, вибрируют до выравнивания ее поверхности. Затем измеряют с погрешностью до 5 мм высоту слоя смеси Нн, оставшейся в нижней части формы, и вычисляют высоту отобранного слоя Нв. Смесь, оставшуюся в форме, выкладывают на второй взвешенный лист.

Разделенную таким образом на две навески смесь с верхней и нижней частей формы взвешивают с погрешностью до 10 г и подвергают мокрому рассеву на сите с отверстиями диаметром 5 мм. Каждую навеску смеси, выложенную на сито, промывают струей чистой воды до полного удаления цементно-песчаного раствора с поверхности зерен крупного заполнителя. Промывание смеси считают оконченным, когда из сита вытекает чистая вода. Отмытый крупный заполнитель переносят на чистый лист, высушивают до постоянной массы при температуре (105 ± 5)°С и взвешивают с погрешностью не более 10 г.

Массу растворной составляющей в навесках верхней и нижней частей формы с учетом объема отобранной пробы определяют по формулам:

где mрв, mрн – масса растворной составляющей смеси, находившейся в верхней и нижней частях формы, г; mсмв,mсмн – масса бетонной смеси, отобранной с верхней и нижней частей формы, г; mщв,mщн – масса высушенного крупного заполнителя, находящегося в навесках из верхней и нижней частей формы, г; Н – высота формы или сосуда, мм; Нв,, Нн – фактическая высота верхнего и нижнего слоев смеси, мм.

Показатель расствороотделения бетонной смеси Пр, %, определяют по формуле:

59

Водоотделение бетонной смеси определяют после ее отстаивания в мерном сосуде или форме на протяжении определенного промежутка времени. Бетонную смесь укладывают в сосуд, вместимость и размер которого выбирают в зависимости от наибольшей крупности зерен фракции заполнителя, и уплотняют на виброплощадке так же как при определении раствороотделения. Уровень бетонной смеси должен быть на (10 ± 5) мм ниже верхнего края сосуда. Сосуд накрывают листом паронепроницаемого материала и оставляют на 1,5 час. В это же время отбирают пипеткой каждые 15 мин отделившуюся воду, собирая ее в стакан с крышкой, и взвешивая после окончания испытаний.

Водоотделение бетонной смеси Пв,, %, характеризуют объемом воды, выделившейся из бетонной смеси за 1,5 ч, отнесенным к объему бетонной смеси в форме (сосуде), и вычисляют по формуле:

где mв, – масса отделившейся воды, г; ρв, – плотность воды (1 г/см3); Vбс – объем уплотненнойбетонной смеси, см3.

Растворо- и водоотделение определяют дважды для каждой пробы бетонной смеси и вычисляют с округлением до 1 %, как среднеарифметическое значение результатов двух определений, отличающихся между собой не более чем на 20 % среднего значения.

Температуру бетонной смеси измеряют термометром или другим прибором с ценой деления не более 0,50С через 3 мин после погружения в испытываемую смесь не позднее чем через 2 мин после отбора пробы. Толщина слоя бетонной смеси вокруг измерителя температуры должна быть не менее 75 мм и, как минимум, в 3 раза превышать наибольшую крупность зерензаполнителя.

Сохраняемость свойств бетонной смеси определяют через каждые 30 мин после окончания перемешивания на пробах, которые от момента отбора до испытания хранятся при температурно-влажностных условиях, соответствующих условиям транспортирования смеси и ее укладки.

60