Вопрос 38. Свойства бетонной смеси. Основа технологии бетона.

Бетоном называют искусственный камень, получаемый в результате твердения рационально подобранной смеси, которая состоит из вяжущего вещества, воды и заполнителей (песка и щебня). Смесь этих материалов до затвердевания называют бетонной смесью.

Прочный и долговечный бетон из материалов даже высокого качества может быть получен только при тщательном уплотнении бетонной смеси при формовании из нее конструкций.

Формовочная способность бетонной смеси определяется двумя показателями – пластичностью и подвижностью.

Пластичность – характеризует внутреннюю связность смеси, способность ее формоваться, приобретая заданную форму без разрывов и расслаивания на отдельные составляющие.

Подвижность бетонной смеси с максимальной крупностью зерен заполнителя до 70м по осадке под действием собственной массы или вибрации конуса, отформованного из бетонной смеси. Осадку конуса смеси определяют следующим образом. Сначала форму-конус смачивают внутри водой, затем заполняют бетонной месью тремя слоями одинаковой высоты, и каждый слой уплотняют, штыкую 25 раз металлическим стержнем, диаметром 16 и длиной 650мм; избыток смеси срезают вровень с краями формы; затем форму снимают и устанавливают рядом с отформованной бетонной смесью; образовавшийся конус бетонной смеси под действием собственной массы оседает; значение осадки конуса служит оценкой подвижности бетонной смеси. По осадке конуса, мм, различают следующие смеси:

- литые ……………… более 15;

- подвижные ………………4-15;

Малоподвижные…………….1-3;

Жесткие и особо жесткие…………….0.

Жесткость, с, бетонных смесей с максимальной крупностью зерен заполнителя 40м устанавливают при помощи технического вискозиметра; бетонных смесей с максимальной крупностью зерен 70мм и предполагаемой жесткостью не более 100 с – упрощенным способом.

1-ый способ.

На виброплощадку устанавливают цилиндрический сосуд, в который вставляют и закрепляют цилиндрическое кольцо, затем в кольцо вставляют форму-конус, заполняя ее смесью на полную высоту и одновременно уплотняя смесь штыкованием. Затем бетонную смесь уплотняют вибрированием до момента, пока на ее поверхности и из-под нижнего снования конуса не начнется выделение цементного клея. Время вибрирования должно быть не менее 5 и не более 30с. Затем насадку снимают, избыток клея срезают вровень с краями конуса и строго вертикально поднимают вверх. После этого освобождают зажимной винт штатива с диском и опускают диск на поверхность отформованного конуса бетонной смеси. Включают виброплощадку и секундомер и наблюдают за опусканием штанги. Когда риска штанги совпадает с верхней плоскостью направляющей головки штатива, включают секундомер и вибратор и отмечают время, прошедшее с мосента включения вибратора до его выключения. Это время в секундах характеризует жесткость бетонной смеси.

2-ой способ.

На виброплощадку устанавливают и закрепляют форму размером 200х200х200мм, в нее вставляют полый конус от технического вискозиметра и заполняю его бетонной смесью тремя слоями одинаковой высоты и каждый слой уплотняют штыкованием (25раз) металлическим стержнем. Затем конус аккуратно снимают и одновременно включают виброплощадку и секундомер.

Вибрируют бетонную смесь до того момента, пока она не заполнит всех углов формы, а поверхность ее не станет горизонтальной. Время в секундах, необходимое для выравнивания бетонной смеси в форме, умноженное на коэффициент 1,5, характеризует жесткость бетонной смеси. Литые и подвижные имеют жесткость 0, малоподвижные – 15-25, жесткие – 30-200, особожесткие – более 200.

На подвижность бетонной смеси влияет ряд факторов: вид цемента, содержание воды, содержание цементного теста, крупность заполнителя и форма их зерен, содержание песка.

Основные технологические операции приготовления бетонной смеси – дозирование исходных материалов и их перемешивание.

Материалы дозируют дозаторами периодического или непрерывного действия. Первые могут иметь ручное, полуавтоматическое или автоматическое управление. Наиболее совершенны автоматические весовые дозаторы, обладающие высокой точностью дозирования, малой продолжительностью цикла взвешивания и легкостью управления.

По существующим нормам допускаемое отклонение и дозирование должно быть не более 1% для цемента и воды по массе и не более 2% для заполнителей. Такая точность может быть обеспечена только при дозировании по массе.

Расход воды:

Оптимальное количество воды, л, на 1м³ бетонной смеси должно обеспечивать необходимую подвижность или жесткость бетонной смеси. Водосодержание бетонной смеси зависит от осадки конуса, удобоукладываемости смеси, а также крупности заполнителя. Чем больше осадка конуса, меньше жесткость и мельче заполнитель, тем выше водосодержание бетонной смеси.

Расход цемента.

По определенному значению Ц/В и принятой водопотребности бетонной смеси рассчитывают ориентировочный расход цемента, кг, на 1м³ бетона

Ц/В= R_б/AR_ц + 0,5 – для бетонов с водоцементным отношением, равным или большим 0,4 (Ц/В<2,5);

Ц/В= R_б/A₁Rц - 0,5 – для бетонов с водоцементным отношением, меньше 0,4 (Ц/В>2,5);

Ц=Ц/В х В

Расход заполнителей.

Для определения расхода песка и щебня (гравия) задаются двумя условиями:

1. Сумма абсолютных объемов всех составных частей бетона, л, равна 1м³ (1000л), уплотненной бетонной смеси:

Ц/р_ц + П/р_п + Щ(Г)/р_щ(г) +В = 1000

Ц, П, Щ(Г) – содержание цемента, воды, песка и щебня (гравия),кг, в 1м³ бетонной смеси; р_ц, р_п ,р_щ(г) – плотность этих материалов, кг/м³.

2. Цементно-песчаный раствор заполнит пустоты в крупном заполнителе с некоторой раздвижкой зерен, т.е.

Ц/р_ц + П/р_п +В = V_{пуст. Щ(Г)} Щ(Г)/р_н.щ(г) α,

Где V_{пуст. Щ(Г)} – плотность щебня (гравия) в стандартном рыхлом состоянии; р_н.щ(г) – насыпная масса щебня (гравия);

а – коэффициент раздвижки зерен щебня: для жестких смесей 1,05-1,1; для подвижных смесей 1,25-1,4 и более. Коэффициент а еще называют избытком раствора.

Решая совместно эти два уравнения, находим формулу для определения потребности в щебне:

Щ(Г) = 1000/( V_{пуст. Щ(Г)} х а/ р_н.щ(г) + 1/ р_щ(г) .

П = [ 1000 – (Ц/р_ц + Щ(Г)/р_щ(г) +В)] р_п.

Перемешивают бетонную смесь в бетоносмесителях периодического и непрерывного действия. В системах периодического действия рабочий циклы машины протекают с перерывами, т.е. в них периодически загружают отвешенные порции материалов, перемешивают и выгружают бетонную смесь. В смесителях непрерывного действия все три операции проходят непрерывно. Продолжительность б/с зависит от ее подвижности и объема бетоносмесителя: чем меньше подвижность смеси и больше объем смесителя, тем больше оптимальное время перемешивания. Так, для бетоносмесителя объемом до 400л оно равно 1мин., объемом 4500л – около 30мин. Время перемешивания жестких бетонных смесей должно быть увеличено примерно в два раза по сравнению со временем перемешивания подвижных бетонных смесей.