7.3. Свойства бетонной смеси

Бетонная смесь представляет собой сложную многокомпонентную систему, состоящую из тонкодисперсных частиц цемента, новообразований, возникающих при взаимодействии цемента с водой, частиц песка, крупного заполнителя, воды, вводимых в ряде случаев специальных добавок, вовлеченного воздуха.

По своему строению бетонная смесь представляет единое физическое тело, в котором частицы вяжущего, вода и зерна заполнителя связаны внутренними силами взаимодействия. Основной структурообразующей составляющей бетонной смеси является цементное тесто. Свойства бетонной смеси зависят от количества и качества цементного теста.

Основные свойства бетонной смеси

Тиксотропия - способность разжижаться при механических воздействиях (приобретать свойства тяжелой жидкости) и вновь загустевать после прекращения воздействий. Это свойство используется при виброуплотнении бетонных смесей.

Удобоукладываемость - способность бетонной смеси заполнять форму при данном способе уплотнения без расслоения, образуя в результате плотную, однородную массу. Удобоукладываемость оценивается:

• подвижностью, то есть способностью расплываться под действием собственного веса. Определяется осадкой стандартного конуса в см (чем больше осадка бетонного конуса, тем подвижнее, пластичнее смесь);

• жесткостью, оцениваемой временем вибрирования в секундах (с), необходимым для выравнивания и уплотнения бетонной смеси в стандартном приборе для определения жесткости. Жесткие смеси не дают осадки конуса (ОК=0).

Классификация бетонных смесей по удобоукладываемости приведена в табл.7.4.

Связность – способность бетонной смеси сохранять однородную структуру, т.е. не расслаиваться в процессе транспортирования, укладки и уплотнения.

Таблица 7.4

Классификация бетонных смесей по удобоукладываемости

Марка по удобоукладываемости	Норма удобоукладываемости по показателю
	жесткости (Ж), с	подвижности (ОК), см
Сверхжесткие смеси
СЖ 3	более 100	-
СЖ 2	51-100	-
СЖ 1	50 и менее	-
Жесткие смеси
Ж 4	31-60	-
Ж 3	21-30	-
Ж 2	11-20	-
Ж 1	5-10	-
Подвижные смеси
П 1	4 и менее	1-4
П 2	-	5-9
П 3	-	10-15
П 4	-	16-20
П 5	-	21 и более

7.4. Основы технологии бетона

Процесс производства бетона состоит из ряда последовательных операций.

Подбор состава бетона осуществляется таким образом, чтобы бетонная смесь и затвердевший бетон имели заданные значения свойств (по удобоукладываемости, прочности, морозостойкости и проч.), и стоимость бетона при этом была бы как можно более низкой. Рассчитывают состав бетона для данных сырьевых материалов, используя зависимости, связывающие свойства бетона с его составом в виде формул, таблиц, номограмм.

Полученный состав бетона может быть выражен двумя способами:

- количеством составляющих в кг на 1 м³ бетона, например, цемент – 300, вода – 200, песок – 650, щебень – 1250;

- соотношением компонентов в частях по массе или по объему; при этом количество цемента принимают за единицу (например, Ц:В:П:К = 1:0,7:2:4 – на 1 часть цемента берется 0,7 частей воды, 2 части песка и 4 части крупного заполнителя).

Подготовка исходных материалов может включать дополнительный помол цемента (активизация), подготовка добавок, оттаивание и подогрев заполнителей в зимнее время и т.п.

Дозирование компонентов осуществляется в основном по массе, обычно с помощью автоматических дозаторов с точностью до 1% для цемента, воды и водных растворов добавок и2 % для заполнителей.

Приготовление бетонной смеси осуществляют в бетоносмесителях периодического или непрерывного действия различной вместимости (от 75 до 4500 дм³). По принципу действия аппараты бывают гравитационные (со свободным падением материалов) и с принудительным перемешиванием. Последние применяют для перемешивания жестких смесей. Оптимальная продолжительность перемешивания зависит от состава, удобоукладываемости бетонной смеси и типа применяемого смесителя.

Транспортирование приготовленной бетонной смеси осуществляется автосамосвалами, автобетоновозами, автобетоносмесителями, на короткие расстояния - ленточными конвейерами, контейнерами, а также по трубам с помощью бетононасосов и пневмонагнетателей. Предельное время транспортирования устанавливается в зависимости от сроков схватывания цемента, температуры воздуха, вида транспорта и типа покрытия дорог.

Уплотнение производится с целью плотной укладки бетонной смеси в форму (опалубку). Недоуплотнение приводит к резкому уменьшению прочности и долговечности бетона, ухудшает прочие свойства. Для уплотнения применяют:

• вибрирование (виброплощадки, глубинные, поверхностные, навесные вибраторы),

• вибрирование с пригрузом, вибропрессование, виброштампование (для сверхжестких бетонных смесей),

• центрифугирование (для формования труб),

• безвибрационные методы (для литых бетонных смесей, уплотняющихся под действием собственного веса или путем штыкования) и другие методы.

Твердение бетона оптимально происходит летом во влажной среде, зимой - во влажной и теплой. В нормальных условиях, т.е. во влажном воздухе с температурой 202⁰С, предел прочности бетона при сжатии нарастает пропорционально логарифму времени твердения:

, где

n - срок твердения в сутках (n>3); R₂₈ - предел прочности бетона в возрасте 28 сут.

Чтобы защитить свежеуложенный бетон от испарения влаги, а поверхность бетона - от высыхания, его покрывают песком, опилками, периодически увлажняя их. Используется также защита полимерными пленками, битумными и полимерными эмульсиями.

На заводах сборного железобетона для ускорения твердения используют тепловлажностную обработку: пропаривание при 85-90⁰С, автоклавную обработку, электропрогрев, воздействие инфракрасного излучения и проч.).

Для ускорения набора прочности бетоном используют быстротвердеющие и особобыстротвердеющие цементы, а также добавки – ускорители твердения. В зимнее время твердеющий бетон предохраняют от замерзания различными методами.