Литература / Комар_строймат

нированный песок, составленный из двух фракций: крупной и мелкой, раздельно дозируемых при приготовлении бетонной смеси Разделение исходного песка на две фракции производят по граничному зерну, соответствующему размеру отверстий контрольных сит 1,25 или 0,63 мм. Допускается применять готовые смеси фракций в требуемом соотношении, а также смеси песков природных или из отсевов дробления.

Зерновой состав мелкого заполнителя

При несоответствии зернового состава природных песков требованиямГОСТаследуетприменятьвкачествеукрупняющейдобавки к мелким пескам крупные фракции природного или дробленого песка, а также крупный песок из отсевов дробления, а для понижения модуля крупности— мелкие пески.

Использование в качестве мелких заполнителей песков из отсевов дробления и их смесей с природными песками допускается при условии обеспечения заданной удобоукладываемости бетонной смеси без перерасхода цемента. В природном песке, предназначенном для бетонов, допускаются зерна гравия или щебня размером более 10 мм — до 0,5% по массе; размером 5...10 мм — до 10% по массе.

Насыпная плотность кварцевого песка зависит от степени уплотнения, влажности и пустотности. Сухой и рыхло насыпанный кварцевый песок имеет насыпную плотность

1500... 1600 кг/м. На рис. 6.2

приведены кривые изменения объема разных песков в зависимости от их влажности. Наименьшая насыпная плотность кварцевых песков соответствует влажности 5...7%. При дозировке песка для изготовления бетона или приемке песка необходимо учитывать содержание в нем

воды. В качестве крупного заполнителяВлажность, % по массе

для тяжелого бетона	Рис. 6.2. Изменение объема песка в за-
— 191 —	висимости от влажности

применяют гравий и щебень из горных пород или щебень из гравия размером зерен 5.„70 мм.

Гравий — зерна окатанной формы и гладкой поверхности размером 5...70 мм, образовавшиеся в результате естественного разрушения горных пород. Качество гравия характеризуется: зерновым составом и формой зерна, прочностью, содержанием зерен слабых пород, наличием пылевидных и глинистых примесей, петрографической характеристикой, плотностью, пористостью, пустотностью и водопоглощением. Для бетона наиболее пригодна малоокатанная (щебневидная) форма зерен, хуже яйцевидная (окатанная), еще хуже пластинчатая и игловатая, понижающие прочность бетона.

Часто гравий залегает вместе с песком. При содержании в гравии песка 25...40% материал называют песчано-гравийной смесью. Гравий, подобно песку, может содержать вредные примеси пыли, ила, глины, органических кислот. Количество в гравии глинистых, илистых и пылевидных примесей, определяемых отмучиванием, не должно превышать 1% по массе.

Оценку прочности гравия производят испытанием на дробимость в цилиндре. Последняя определяется путем раздавливания пробы гравия в цилиндре статической нагрузкой. После этого пробу просеивают через сито с размером отверстия, соответствующим наименьшему размеру зерна в исходной пробе гравия, и устанавливают величину потери в массе. В зависимости от этой величины гравий делят на марки: Др8 (при потере в массе до 8%), Др12 (свыше 8 до 12%), Др16 (свыше 12 до

16%) и Др24 (свыше 16 до 24%).

Для конструкции промышленных и гражданских зданий прочность зерен гравия должна быть более чем в 1,5...2 раза выше прочности бетона. Гравий для бетона должен характеризоваться также петрографическим составом с указанием количества в нем зерен слабых пород, а также механической прочностью на износ. Износ гравия определяют в полочном барабане. При этом необходимо знать сопротивляемость каменного материала скалыванию кромок, удару и истиранию при падении и изнашивании, при трении зерен гравия друг о друга или при ударе падающих с полки шаров. Показателем износа считают потерю

(%) гравия в массе от первоначальной массы. По износу гравий делят на четыре марки: И-I, И-II, И-III и И-IV.

Гравий, предназначенный для бетонных конструкций, подвергающихся действию воды и низких температур, должен обладать определенной степенью морозостойкости. По степени морозостойкости гравий делят на марки F 15, 25, 50, 100, 150, 200 и ЗОО. Морозостойкость гравия определяют непосредственным замораживанием или испытанием в растворе сернокислого натрия. Гравий считают морозостойким, если в насыщенном водой состоянии он выдерживает без разрушения многократные (15 циклов и более) попеременные замораживание при температуре —17°С и оттаивание. При этом потеря в массе после испытания составляет

— 192 —

При рассеве гравия (щебня) смеси фракций от 5 (3) до 20 мм полные остатки на контрольных ситах должны соответствовать указанным далее:

Щебень получают путем дробления массивных горных пород, гравия, валунов или искусственных камней на куски размером 5... 120 мм. Для приготовления бетона обычно используют щебень, полученный дроблением плотных горных пород, гравия, доменных и мартеновских шлаков. Дробление производят в камнедробилках. При этом получают не только зерна щебня, но и мелкие фракции, относящиеся по крупности к песку и пыли. Зерна щебня имеют неправильную форму. Лучшей считается форма, приближающаяся к кубу и тетраэдру. Вследствие шероховатой поверхности зерна щебня лучше сцепляются с цементным камнем в бетоне, чем гравий, но бетонная смесь со щебнем менее подвижна.

По дробимости, морозостойкости, зерновому составу, износу к щебню предъявляют такие же требования, как и гравию.

Прочность щебня характеризуется маркой, соответствующей пределу прочности горной породы при сжатии в водонасыщенном состоянии и определяемой по дробимости щебня при сжатии (раздавливании) в цилиндре. Щебень имеет следующие мар-

ки: 200, З00, 400, 600, 1000, 1200, 1400. При этом щебень высшей категории качества из изверженных и метаморфических горных пород должен иметь марку не ниже М800, из осадочных карбонатных пород — не ниже М600. Щебень марок по прочности 1400, 1200 и 1000 не должен содержать зерен слабых пород более 5 % по массе, а марок 800, 600 и 400 — не более 10% и З00 и 200 — не более 15% по массе. По прочности исходной горной породы марка щебня при сжатии в насыщенном водой состоянии должна быть выше марки бетона в 1,5...2 раза. В отдельных случаях допускается применение щебня марки ниже указанной, но только при условии испытания в бетоне и при соответствующем технико-экономическом обосновании.

— 194 —

Содержание различных фракций в крупном заполнителе при подборе состава бетона должно соответствовать указанному

втабл. 6. 1 и обеспечивать получение плотной смеси.

Вкачестве крупного заполнителя для всех видов тяжелого бетона сборных и монолитных конструкций, изделий и деталей должны использоваться щебень и щебень из гравия с содержанием зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы в количестве не более 35 % по массе.

Морозостойкость крупных заполнителей должна обеспечить получение бетона требуемой марки по морозостойкости. Для бе-

7*	— 195
	—

Таблица 6.1. Зерновой состав, %, крупного заполнителя

тона гидротехнических сооружений морозостойкость щебня и гравия указана ниже:

Щебень высшей категории качества для бетона должен иметь марку по морозостойкости не ниже F 25.

Шлаковый щебень получают дроблением шлака, который образуется в процессе доменной плавки металлов (доменный шлак) или при сжигании минерального топлива (топливный шлак). Шлаки должны обладать кристаллической структурой и не иметь признаков распада. Шлаковый распад является результатом перехода одних соединений шлака в другие под действием газов, содержащихся в воздухе, и влаги. Этот переход сопровождается увеличением объема образующихся новых соединений, что вызывает растрескивание и распад кусков шлака.

В зависимости от крупности зерен щебень для бетона из доменного шлака выпускают тех же фракций, что и щебень из горных пород: 5...10; 10...20; 20...40 и 40...70 мм. Содержание зерен пластинчатой и игловатой формы не допускается более 25% по массе.

Прочность щебня характеризуется маркой, определяемой по его дробимости при сжатии (раздавливании) в цилиндре в сухом состоянии. Марка шлакового щебня по прочности бывает Др15, 25, 35, и 45. Для приготовления бетона используют щебень с плотностью не менее 1000 кг/м3, содержание пылевидных частиц для щебня марок Др15 и 25 допускается не более 2% по массе, а для щебня марок Др35 и Др45 — 3% по массе.

По морозостойкости щебень подразделяется на шесть марок от F15 до F200. Щебень марки Др15 используют для бетонов высокой прочности (40 МПа и выше), а щебень марок Др25 и менее используется для бетона прочности 30 МПа и менее.

Шлаковый щебень используют в бетонных и железобетонных

— 196 —

сооружениях гражданских и промышленных здании, не рекомендуется его применение в конструкциях, эксплуатирующихся в проточных водах.

§ 6.3. Свойства бетонной смеси и бетона

Тяжелый бетон должен приобрести проектную прочность к определенному сроку и обладать другими качествами, соответствующими назначению изготовляемой конструкции (водостойкостью, морозостойкостью, плотностью и т.д.). Кроме того, требуется определенная степень подвижности бетонной смеси, которая соответствовала бы принятым способам укладки ее. Бетонная

смесь представляет собой сложную многокомпонентную систему, состоящую из новообразований, образовавшихся при взаимодействии вяжущего с водой, непрореагированных частиц клинкера, заполнителя, воды, вводимых специальных добавок и вовлеченного воздуха. Ввиду наличия сил взаимодействия между дисперсными частицами твердой фазы и воды эта система приобретает связанность и может рассматриваться как единое физическое тело с определенными реологическими, физическими и механическими свойствами.

Определяющее влияние на эти свойства будут оказывать количество и качество цементного теста, которое, являясь дисперсной системой, имеет высокоразвитую поверхность раздела твердой и жидкой фаз, что способствует развитию сил молекулярного сцепления и повышению связанности системы.

Впроцессе гидратации цемента количество гелеобразных новообразований растет, увеличивается дисперсность твердой фазы, повышается клеящаяся способность цементного теста и его связующая роль в бетонной смеси.

Цементное тесто относят к так называемым структурированным системам, которые характеризуются некоторой начальной прочностью. Определенная структура цементного теста создается за счет действия сил молекулярного сцепления между частицами, окаймленными тонкими пленками воды. Пленки жидкой фазы

вструктуре цементного теста придают ему свойство пластичности. Структурная вязкость цементного теста зависит от концентрации твердой фазы в водной суспензии. Поведение структурированных систем при приложении внешних сил в отличие от жидких тел резко меняется.

Взависимости от значения действующих внешних сил вязкость структурированных систем изменяется, часто на 2...3 порядка даже при постоянной температуре.

Способность структурированных систем изменять свои реологические свойства под действием внешних сил и восстанавливать их после прекращения воздействия называется тиксотропией. Это свойство широко используют в технологии бетона, например для формования изделий из жестких смесей путем вибрации. Для получения изделий высокого качества необходимо, чтобы

—197 —

	бетонная смесь имела консистенцию,
	соответствующую методам ее укладки и
	уплотнения.		Консистенцию			бетонной
	смеси	оценивают			показателями			ее
	подвижности или жесткости.					смеси		.—
	Подвижность			бетонной
	способность ее растекаться под собст-
	венной массой. Для определения под-
	вижности используют конус (рис. 6.4),
	который послойно в три приема за-
	полняют бетонной смесью, уплотняя ее
	штыкованием. После уплотнения по-
	следней форму снимают. Образовав-
	шийся при этом конус бетонной смеси под
	действием собственной массы оседает.
	Величина осадки конуса (см) служит
	оценкой подвижности бетонной смеси. По
	этому	показателю			различают		смеси
	подвижные (пластичные) с осадкой конуса
	1...12 см и		более и		жесткие,		которые
Рис. 6.4. Стандартный конус практически			не	дают осадки			конуса,
для определения подвижно- однако		при		воздействии		вибрации
сти бетонной смеси: 1 —	последние		обладают			различными
конус; 2 — ручки; 3 — упоры
	формовочными свойствами.					Для оценки

жесткости этих смесей используют свои методы.

Показатель жесткости бетонной смеси определяют на специальном приборе (рис. 6. 5), который состоит из цилиндрического сосуда с внутренним диаметром 240 мм и высотой 200 мм с закрепленным на нем устройством для измерения осадки бетонной

смеси в виде направляющего штатива, штанги и металлического диска и шестью отверстиями. Прибор устанавливают на виброплошадку и плотно к ней прикрепляют. Затем в сосуд помещают металлическую форму-конус с насадкой, который с помощью специального кольца-держателя закрепляют в приборе и заполняют тремя слоями бетонной смеси. Затем удаляют форму-конус, поворачивая штатив, устанавливают на поверхности бетонной смеси диск и включают виброплощадку. Вибрирование с амплитудой 0,5 мм продолжают до тех пор, пока не начнется выделение цементного теста из двух отверстий диска. Время вибрирования (с) и определяет жесткость бетонной смеси. Классификация бетонных смесей по степени их жесткости (удобоукладываемости) приведена в табл. 6. 2.

Таблица 6.2. Классификация бетонных смесей

На подвижность бетонной смеси влияет ряд факторов: вид цемента, содержание воды и цементного теста, крупность заполнителей, форма зерен, содержание песка. Бетонные смеси одного и того же состава, но на разных цементах обладают разной водопотребностью. Чем она выше, тем меньше подвижность или больше жесткость смеси. Бетонные смеси на портландцементах с гидравлическими добавками имеют подвижность меньшую, чем смеси на портландцементе при одном и том же количестве воды, взятой для приготовления смеси.

С увеличением содержания воды при неизменном расходе цемента подвижность бетонной смеси возрастает, но прочность бетона уменьшается. С увеличением содержания цементного теста подвижность бетонной смеси также повышается при сохранении практически той же прочности после затвердевания. Это объясняется тем, что при более высоком содержании цементного теста оно не только заполняет пустоты и обволакивает зерна заполнителей, но и раздвигает их, создавая между ними обильные прослойки, уменьшающие трение между зернами, а это повышает подвижность смеси.

При более крупных заполнителях суммарная поверхность зерен получается меньше; следовательно, при том же количестве цементного теста прослойки его между зернами заполнителей оказываются толще, что увеличивает подвижность бетонной смеси. Увеличение количества песка сверх оптимального, установ-

— 199 —

ленного опытом, уменьшает подвижность бетонной смеси вследствие возрастания суммарной поверхности заполнителей.

Форма зерен влияет на подвижность смеси — при округлой

игладкой поверхности зерен заполнителей суммарная поверхность их и трение между ними меньше, чем при острогранной форме и шероховатой поверхности. Поэтому бетонная смесь с гравием и окатанным песком подвижнее, чем смесь с щебнем

игорным песком.

Наиболее экономичными являются жесткие бетонные смеси, так как они требуют меньшего расхода цемента, чем подвижные. Подвижность бетонной смеси следует выбирать более низкую, но в то же время она должна обеспечивать удобную и качественную укладку смеси. При выборе подвижности бетонной смеси учитывают размеры конструкции, простоту армирования и способы укладки и уплотнения смеси (табл. 6. 3).

Введение в бетонную смесь ПАВ, например СДБ, повышает подвижность бетонной смеси и уменьшает ее водопотребность. Положительное воздействие на подвижность смеси оказывают суперпластификаторы (С-3, 10-03, 40-03 и др.). Их эффективность выше в подвижных смесях, они позволяют снизить водопотребность смеси на 20...25%.

Вместе с тем следует учитывать, что подвижность смеси со временем уменьшается вследствие физико-химического взаимодействия цемента с водой.

Твердение бетона и формирование его структуры. Структура бетона образуется в результате затвердевания бетонной смеси и его превращения в камень.

Уплотненная бетонная смесь в начальный период гидратации цемента сохраняет способность к пластическим деформациям. Со временем количество новообразований цементного камня увеличивается, система уплотняется и твердеет, образуется прочный камень определенной структуры. Время формирования струк-

— 200 —