Cтруктура и свойства бетонной смеси

Бетонная смесью называется смесь компонентов бетона до начала процессов схватывания и твердения. БС по своей структуре занимает промежуточное положение между вязкими жидкостями и твердыми телами.

От жидкостей она отличается наличием структурной прочности, от твердых тел отсутствием упругих деформаций. При наложении механических воздействий связи между твердыми частицами ослабевают и она становится более текучей. Это свойство позволяет получить более плотный и качественный бетон.

Способность БС разжижаться под действием внешних сил и вновь загустевать при снятии этих действий называется тексотропией.

Удобоукладывать – это способность БС растекаясь заполнить все профили формы при данном способе уплотнения.

Она зависит от подвижности, жесткости и связности БС.

Подвижность – это способность БС растекаться под собственным весом.

Определяют подвижности по осадке конуса ОК.

По величине ОК бетонная смесь подразделяется на 3 группы:

1. Жесткие смеси ОК=0;

2. Подвижные смеси ОК<12 см.;

3. Литые смеси ОК>12 см.

Рисунок 1 - Конус для определения подвижности бетонной смеси

Для жестких смесей определяют жесткость в сек. (время, за которое БС из жесткой превращается в пластичную, при наложении механических воздействий). Жесткость определяется на специальных приборах – вискозиметрах.

Рисунок 2 – Вискозиметр для определения жесткости бетонной смеси:

а) бетонная смесь до начала вибрирования

б) бетонная смесь после вибрирования

Связность – это способность БС не расслаиваться и сохранять однородными свою структуру и свойства при транспортировании и хранении.

Для улучшения связности необходимо правильно рассчитать состав песка и вводит пластифицирующие добавки.

Таблица 3 - Марка бетонной смеси по консистенции

Марка	Норма		Марка	Норма
	Ж, с	ОК, см		Ж, с	ОК, см
Ж 4	≥ 31	-	П 1	1…4	≤ 4
Ж 3	21…30	-	П 2	-	5…9
Ж 2	11…20	-	П 3	-	10…15
Ж 1	5…10	-	П 4	-	16…20
-	-	-	П 5	-	≥ 21

Свойства тяжелого бетона

Средняя плотность. Для тяжелого бетона она равна 2200…2500кг/м³.

Водонепроницаемость. Она определяется наибольшим давлением воды, в МПа, при котором она еще не просачивается через бетонные образцы-цилиндры 180-суточного возраста. По водонепроницаемости тяжелый бетон подразделяется на марки W 0,2 – 1,2 .

Прочность бетона. Бетон хорошо сопротивляется сжатию, и гораздо хуже растяжению и изгибу. Поэтому основной прочностной характеристикой бетона является прочность при сжатии.

Бетон – материал неоднородный, его прочность колеблется от замеса к замесу. Поэтому средняя прочность бетонных образцов-кубов и определяемая на ее основе марка бетона не дает гарантии получения именно этой прочности бетона (прочность может оказаться как больше, так и меньше). Поэтому было введено понятие класс бетона по прочности В – прочность бетона с обеспеченностью 0,95. Это значит, что установленная классом прочность обеспечивается не менее чем в 95 случаях из 100.

Соотношение между марками и классами тяжелого бетона приводится в табл. 11.

Соотношение между маркой и классом бетона выражается формулой 27.

(27)

где R_б – марочная прочность бетона, МПа;

В – класс бетона.

Таблица 11 - Соотношение между марками и классами тяжелого бетона

Класс бетона	Средняя прочность данного класса, кгс/см	Ближайшая марка бетона	Класс бетона	Средняя прочность данного класса, кгс/см	Ближайшая марка бетона
В 3,5 В 5 В 7,5 В 10 В 12,5 В 15 В 20 В 25	46 65 98 131 164 196 262 327	М 50 М 75 М 100 М 150 М 150 М 200 М 250 М 350	В 30 В 35 В 40 В 45 В 50 В 55 В 60	393 458 524 589 655 720 786	М 400 М 450 М550 М 600 М 600 М 700 М 800

Классом бетона по прочности на сжатие Вназывают предел прочности на сжатие в МПа эталонных 28-суточных образцов с ребром 15 см, с обеспеченностью 0,95. СНиПом для тяжелого бетона предусмотрены следующие классыВ 3,5; 5; 7,5; 10; 12,5; 15; 17,5; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50; 55; 60.

На прочность тяжелого бетона влияют:

1) Марка или активность цемента (прямопропорционально) и водоцементное отношение (обратнопропорционально). Эта зависимость выражается формулой (28),

(28)

Где R_б – прочность бетона;

R_ц – марка или активность цемента;

А - коэффициент, зависящий от качества применяемых материалов;

Ц/В – цементно-водное отношение (величина, обратная В/Ц).

Знак (-) используют для бетонов с В/Ц ³ 0,4. Знак (+) используют для бетонов с В/Ц< 0,4

2. Прочность сцепления между цементным камнем и заполнителем,

которая определяется формой зерен и характером поверхности заполнителей, а также активностью цемента.

2. Характеристики окружающей среды, в которой твердеет бетон. Для

твердения бетона необходимы положительные температуры и влажность, близкая к 100%. При отрицательных температурах твердение бетона прекращается, при недостатке влаги ее может не хватить для протекания реакций гидратации и в результате прочность бетона будет заниженной.

2. Время твердения. В зависимости от времени прочность возрастает по

следующему закону (29):

(29)

где R_n – прочность бетона в возрасте n суток;

R₂₈ – прочность бетона в возрасте 28 суток.

Эта формула справедлива при времени твердения n > 3 суток.

Морозостойкость бетона. За марку бетона по морозостойкости F принимают число циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое выдерживают водонасыщенные бетонные образцы-кубы с ребром 15 см без снижения прочности на сжатие более 15% и потери массы более 5%. Стандартом установлены следующие марки тяжелого бетона по морозостойкости: F 50 - 150.

Отношение к действию высоких температур. Бетон является огнестойким материалом, он не горит во время пожара. Но длительное воздействие высоких температур ухудшает качество бетона, снижает его прочность. Это связано, во-первых, с дегидратацией в цементном камне гидроксида кальция, протекающей с изменением объема, и, как следствие, с растрескиванием бетона. Во-вторых, некоторые заполнители при воздействии высоких температур также способны растрескиваться или изменяться в объеме (например, кварц при t^о > 600^о, карбонаты при t^о > 900^о).