2. Основна характеристика бетонних сумішей.

Бетонна суміш — це складна багатокомпонентна система, яку утворюють: зерна цементу, що реагують з водою замішування; за­повнювачі, що утворюють скелет майбутнього бетону; вільна вода й повітря, втягнуте під час перемішування та укладання суміші.

Існують три фази суміші:

• тверда

• рідка

• газоподібна.

Фізико-хімічна взаємодія між дисперсними часточками твердої фази та водою (у цементному тісті) забезпечує всій системі певну зв'яз­ність, і тому вона може розглядатися як фізичне тіло з притаманними йому властивостями. З часом і під впливом зовнішніх факторів це ті­ло змінює свій стан від рідкого до твердого за схемою:

пластичне → в'язке → пружне

Головну роль у змінюванні стану суміші віді­грає цементне тісто, а в ньому — властивості в'яжучого. Структурна в'язкість цементного тіста залежить від концентрації твердої фази у водній суспензії. У процесі випробування цементу це виражається показником нормальної густоти тіста (НГ) — умовним ступенем пластичності, потрібним для наступних випробувань, а в технології бе­тону — відношенням В/Ц.

Тут корисно простежити: якщо для гідратації цементу стехіомет­рично потрібно 15-20 % води за масою залежно від мінералогічного складу й тонкості помелу, для нормальної густоти треба — 24-30 %, то для бетонної суміші—практично 40-70 % (В/Ц = 0,4-0,7). Потреба щодо надлишків води диктується лише реологічними умо­вами перемішування, та ущільнення.

Під час бетонування для забезпечення потрібної якості бетону після його затвердіння бетонна суміш повинна мати консистенцію, яка відповідає умовам її укладання. Мірою консистенції є так звана легкоукладальність — здатність бетонної суміші заповнювати форму чи опалубку з найменшими затратами зовнішньої енергії. Це найважливіший технологічний показник. Щоб оцінити легкоукладальність суміші розроблено технічні характеристики: рухливість і жорсткість.

За показниками легкоукладальності бетонні суміші поділяють на марки:

Класифікація бетонних сумішей

Марка за легко- укладаністю	Норма легкоукладальності за показником		Марка за легко- укладаністю	Норма легкоукладальності за показником
	жорсткості, с	рухливості, см		жорсткості, с	рухливості, см
Ж1	31 і більше	-	П1	1-4	4 і менше
Ж2	21-30	-	П2	-	5-9
Ж3	11-20	-	П3	-	10-15
Ж4	5-10	-	П4	-	16 і більше

Жорсткі суміші характеризуються відносно невеликим вмістом води. Водночас використовуючи жорсткі суміші, можна знижувати витрату цементу.

Рухливі суміші містять води більше й тому легше ущільнюються, використовуються переважно при монолітному бетонуванні.

Важливий показник суміші—її зв'язність; яка перешкоджає розшаруванню. Розшарування суміші призводить до неоднорідності структури бетону, а отже, до неоднорідності за міцністю.

Отже, фактори, які регулюють легкоукладальність та нерозшаровуваність бетонної суміші: витрата води; вид цементу; об'єм цементного тіста; об'єм розчинної частини; характер заповню­вачів (щебінь або гравій); наявність пластифікуючої добавки.

Добавки до бетонної суміші. Для регулювання властивостей бетонної суміші та бетону, а також для економії цементу все ширше застосовують різного роду добавки, які вводять у суміш на стадії перемішування.

Розрізняють два види добавок: тонкомелені (золу) і хімічні, які в свою чергу класифікуються за функціональним призначенням.

Пластифікуючі добавки збільшують рухливість, тобто знижують жорсткість суміші, не знижуючи міцності бетону.

Як пластифікатори широко використовують поверхнево-активні речовини (ПАР), часто одержувані з вторинних продуктів та відходів хімічної промисловості.

За характером дії добавки розрізняють:

• гідрофільно-пластикуючі

• гідрофобно-пластикуючі.

Використовуючи пластифікатори, можна:

☼ поліпшити легкоукладальність бетонної суміші за тієї самої ви­трати цементу та міцності бетону;

☼ знизити витрату води за незмінної витрати цементу (зменшується В/Ц- відношення), що сприяє збільшенню міцності бетону;

☼ знизити витрати води й цементу, зберігши ту саму легкоукладаль­ність. Міцність бетону не змінюється, а витрата цементу зменшується на 8...10 %.

До гідрофобно-пластифікуючих добавок належать милонафт, гідрофобізуючі сполуки ГКЖ-Ю (етилсиліконат натрію), ГКЖ-11 (метилсиліконат натрію) тощо. При їх використанні знижується водопоглинання, а морозостійкість та корозійна стійкість зростають.

Супєрпластифікатори — це добавки нового типу, син­тетичні полімерні речовини. Уводять їх у бетонну суміш у кількості 0,2-1,2 % до маси цементу. Вони характеризуються сильним розріджувальним ефектом і не сповільнюють твердіння бетону, дія їх звичайно обмежується строком 2-3 години від моменту введення.

Використовувати суперпластифікатори особливо вигідно у ви­робництві збірного залізобетону: формування виробів навіть склад­ного профілю відбувається з меншими затратами енергії; скорочується час формування, причому зниження В/Ц - відношення в бетонній суміші дає змогу одержувати високоміцні бетони (60...80 МПа); під­вищується якість лицьових поверхонь; виникає можливість знижувати витрату цементу.

Щоб сповільнити тужавіння цементу, застосову­ють добавки, які одночасно зменшують водопотребу суміші та витра­ту цементу.

Як протиморозні добавки в умовах зимового бетону­вання застосовують хлориди кальцію і натрію, поташ, дія яких ґрунтується на зниженні точки замерзання води. Чим нижча температура твердіння, тим вища концентрація добавок у воді замішування.

Повітровтягувальні добавки зменшують поверх­невий натяг води й при перемішуванні бетонної суміші сприяють втя­гуванню в неї найдрібніших повітряних бульбашок. Бетонна суміші при цьому має підвищену легкоукладальність, а затверділий бетон — підвищену морозостійкість. Слід враховувати, що високий вміст повіт­ря спричинює зниження міцності бетону.

Добавки поліфункціональної дії (комплексні)- дають змогу одночасно регулювати кілька властивостей бетонної су­міші та бетону. Ці добавки складаються з кількох компонентів, і кож­ний з них діє цілеспрямовано за своїм ефектом.