§5.7.Определение состава бетона. Технологические свойства бетонной смеси. Способы приготовления и укладки бетонной смеси.

Определение состава бетона. От правильности проектирования состава тяжелого бетона зависят его плотность и прочность, которые, в свою очередь, во многом определяют та­кие важные свойства, как морозостойкость, водонепроницаемость и др. Ра­циональным считается тот состав тяжелого бетона, в котором расход вяжу­щего минимален при условии получения заданной прочности и других свойств бетона и необходимой удобоукладываемости бетонной смеси.

Подбор состава включает в себя как расчетные операции (определение предварительного состава), так и его проверку на опытных замесах.

I. Рассчитывают состав бетона для данных сырьевых материалов. Общая схема расчета сле­дующая.

Требуемая подвижность бетонной смеси обеспечивается выбо­ром (по таблицам и графикам) необходимого количества воды (В).

Требуемая прочность бетона достигается:

1) выбором марки це­мента (она, как правило, принимается в 1,5...2,5 раза выше марки бетона);

2) расчетом требуемого соотношения цемента и воды (Ц/В) по формуле основного закона прочности бетона (см. п. 12.3).

Количество цемента определяется по полученным значениям В и В/Ц: Ц = В: (В/Ц).

Количество крупного и мелкого заполнителей рассчитывают так, чтобы расход цемента был минимальным. Это достигается в том случае, если количество крупного заполнителя будет максимально возможным (обычно оно составляет 0,75...0,85 от объема бетона), а мелкий заполнитель (песок) заполнит пустоты между зернами крупного заполнителя. В этом случае цементное тесто должно будет за­полнить пустоты в песке и покрыть поверхность заполнителей для обеспечения связи всех частиц друг с другом.

Увеличивая или уменьшая содержание цементного теста (но не изменяя при этом рассчитанного Ц/В), т. е. увеличивая и уменьшая долю воды в бетонной смеси, можно соответственно повысить или снизить подвижность бетонной смеси, сохраняя заданную прочность бетона.

Полученный состав бетона может быть выражен двумя способа­ми:

• количеством составляющих (кг) для получения 1м³ бетона (например, цемент — 300, вода — 200, песок — 650 и ще­бень — 1250);

• соотношением компонентов в частях по массе или по объему; при этом количество цемента принимают за 1 (например, запись 1:2:4 при В/Ц = 0,7 означает, что на 1 ч. цемента берется 0,7 ч. воды, 2 ч. песка и 4 ч. крупного заполнителя).

При использовании влажных заполнителей необходимо учиты­вать содержащуюся в них воду и соответственно уменьшать количе­ство воды затворения, чтобы суммарное количество воды было равно расчетному.

II. После проектирования проводят выпуск пробного замеса бетонной смеси и более полная техническая характеристика качества этой смеси с возможным корректированием (уточнением) проектного состава.

Технологические свойства бетонной смеси.

Одно из основных свойств бетонной смеси — тиксотропия — способность разжижаться (т. е. приобретать свойства жидкого тела) при периодически повторяющихся механических воздействиях (на­пример, вибрации) и вновь загустевать при прекращении этого воз­действия. Механизм тиксотропного разжижения заключается в том, что при вибрировании силы внутреннего трения и сцепления между частицами уменьшаются и бетонная смесь становится текучей свойство широко используют при укладке и уплотнении бетонной смеси.

Удобоукладываемость — обобщенная техническая характеристи­ка вязкопластичных свойств бетонной смеси. Под удобоукладываемостью понимают способность бетонной смеси под действием определенных приемов и механизмов легко укладываться в форму и уплотняться, не расслаиваясь. Удобоукладываемость смесей в зави­симости от их консистенции оценивают по подвижности или жест­кости.

Это основное техно­логическое свойство бетонной смеси оценивают показателями подвижности (осадкой под действием собственного веса сформованного из бетонной смеси конуса ОК, в сантиметрах) и жесткости (временем вибрирования, в секун­дах, необходимым для требуемого растекания смеси при испытании на стан­дартном приборе). По этим показателям бетонные смеси подразделяют на группы: сверхжесткие, жесткие смеси (для которых ОК = 0), подвижные сме­си (которые имеют осадку конуса), а также соответствующие марки.

Помимо удобоукладываемости бетонные смеси характеризуются также средней плотностью, объемом вовлеченного воздуха, расслаиваемостью, сохраняемостью во времени свойств: удобоукладываемости, расслаивае-мости, объема вовлеченного воздуха.

Рис. Определение подвижности пластичных бетонных смесей по осадке ко­нуса (ОК):

1 — опоры; 2—ручка; 3 — форма-конус; 4 — бетонная смесь

Рис.. Схема определения жесткости бетонной смеси: а - прибор в исходном состоянии; б - после окончания вибрирования; 1-виброплощадка; 2 - ци­линдр; 3-конус с бетонной смесью; 4-диск с отверстиями; 5-втулка; 6 - штанга; 7 - штатив

Жесткие бетонные смеси содержат небольшое количество воды и соответственно пониженное количество цемента в сравнении с подвижными смесями у бетонов равной прочности. Жесткие смеси требуют интенсивного механического уплотнения: длительного вибрирования, вибропрессования и т. п. Используют такие смеси при изготовлении сборных железобетонных изделий в заводских ус­ловиях (например, на домостроительных комбинатах); в построеч­ных условиях жесткие смеси применяют редко. Подвижные смеси отличаются большим расходом воды и соот­ветственно цемента. Подвижные смеси текучие; под действием силы тяжести они заполня­ют форму, не требуя значительных механических усилий. Подвиж­ные смеси можно транспортировать бетононасосами по трубопроводам.

Связность — способность бетонной смеси сохранять однород­ную структуру, т. е. не расслаиваться в процессе транспортирова­ния, укладки и уплотнения. Недостаточная связность делает бетон неоднородным, снижая его прочностные показатели и морозостойкость.

Требуемые свойства бетонной смеси обеспечиваются правиль­ным подбором состава бетона.

Приготовление бетонной смеси осуществляют в специальных аг­регатах — бетоносмесителях разных конструкций и различной вме­стимости (от 75 до 4500 дм³).

Вместимость смесителя указывается по суммарному объему су­хих компонентов бетонной смеси, который может быть загружен.

При перемешивании мелкие компоненты смеси входят в меж­зерновые пустоты более крупных (песок в пустоты между зерен крупного заполнителя, цемент — в пустоты песка). Этому способст­вует введение в смеситель воды затворения. В результате объем го­товой бетонной смеси составляет не более 0,6...0,7 от суммы объемов сухих компонентов. Этот показатель, называемый коэффи­циентом выхода бетонной смеси β, рассчитывают по формуле:

Β=V_бс/(V_ц+V_п+V_к),

Где V_бс- объем бетонной смеси, V_ц,V_п,V_к - объемы цемента, песка и крупного заполнителя соответственно.

Так, для бетона с коэффициентом выхода 0,65 за один замес в бетоносмесителе вместимостью 500 дм³ получится 500•0,65=325дм³=0,325м³ бетонной смеси.

По принципу действия различают бетоносмесители свободного падения и принудительного перемешивания.

Укладка бетонной смеси. Качество и долговечность бетона во многом зависят от правильности укладки, а методы укладки и уплотнения определяются видом бетонной смеси (пластичная или жесткая, тяжелый или легкий бетон) и типом конструкции. Укладка должна обеспечивать максимальную плотность бетона (отсутствие пустот и однородность состава).

Подвижные смеси уплотняют под действием силы тяжести или путем штыкования, жесткие смеси - вибрировани­ем или другими способами.

Вибрирование— наиболее эффективный метод укладки, осно­ванный на использовании тиксотропных свойств бетонной сме­си. При вибрировании частицам бетонной смеси передаются бы­стрые колебательные движения от источника колебаний - виб­ратора. Применяют главным образом электромеханические вибраторы, основная часть которых - электродвигатель. На валу электродвигателя эксцентрично установлен груз - дебаланс, при вращении которого возникают колебательные импульсы.

При вибрировании жесткая (или пластичная) бетонная смесь как бы превращается в тяжелую жидкость, которая плотно за­полняет все части формы, а воздух, содержащийся в бетонной смеси, при этом поднимается вверх и уходит. Бетонная смесь приобретает плотную структуру. При недостаточном времени вибрирования бетонная смесь уплотняется не полностью, при слишком долгом - она может расслоиться.