ТехЛиб СПБ УВТ

Технологические свойства бетонной смеси

Бетонная смесь состоит из цементного теста, мелкого и крупного заполнителя. Каждый из этих компонентов влияет на вязкопластичные свойства смеси.

По физическому состоянию бетонная смесь занимает особое, промежуточное, положение между жидкостями и твердыми телами. Подобно твердому телу смесь, находящаяся в состоянии покоя, обладает упругостью и прочностью структуры. Когда прочность структуры преодолевается, бетонная смесь подобна вязкой жидкости.

Эти особенности проявляются в процессе транспортирования, укладки и уплотнения смеси. Под влиянием внешних механических усилий — силы тяжести, давления в бетононасосе, вибрирования — нарушается взаимодействие между составляющими бетонной смеси, что приводит к уменьшению ее структурной прочности. Бетонная смесь разжижается и приобретает способность перемещаться по трубопроводам и заполнять опалубку под действием силы тяжести. Явление разжижения бетонной смеси обратимо: после прекращения механического воздействия прочность структуры вновь возрастает. Свойство бетонной смеси разжижаться при механическом воздействии и вновь загустевать в спокойном состоянии, называемое тиксотропией, используют при перекачивании бетононасосами, виброуплотнении бетона, формовании изделий способом немедленной распалубки.

В практике производства бетонных работ для оценки свойств бетонной смеси используют технические характеристики. Самая важная характеристика — удобоукладываемость, т. е. способность бетонной смеси заполнять форму и образовывать в результате уплотнения плотную, однородную массу. Для оценки удобоукладыеаемости используют три показателя: подвижность, жесткость и связность смеси.

Подвижность бетонной смеси определяют по осадке стандартного конуса. Усеченный конус изготовляют из тонкой листовой стали следующих размеров: высота — 300 мм, диаметр нижнего основания — 200, верхнего — 100 мм. Конус устанавливают на горизонтальной площадке, не впитывающей влагу, и наполняют бетонной смесью в три приема, каждый раз уплотняя смесь 25 ударами металлического стержня-штыковки. Поверхность смеси заглаживают, затем конус снимают и устанавливают рядом. Под действием силы тяжести бетонная смесь деформируется и оседает. Разность высот металлической формы-конуса и осевшей бетонной смеси, выраженная в сантиметрах, характеризует подвижность смеси и называется осадкой конуса (ОК). С помощью этого показателя оценивают подвижность пластичных бетонных смесей.

Рис. 1. Определение удобоукладываемости бетонной смеси по осадке конуса: 1 — опоры; 2 — ручки; 3 — конус; ОК — осадка конуса

Жесткость смесей, у которых ОК = 0.. Л см, характеризуют показателем жесткости, определяемым на приборе (рис. 2).

Рис. 2. 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

Прибор представляет собой металлический цилиндр диаметром 240 мм и высотой 200 мм. Цилиндр устанавливают на лабораторную виброплощадку со стандартными характеристиками частоты (50 Гц) и амплитуды колебаний (0,5 мм в ненагруженном состоянии). Затем в цилиндр вставляют конус и заполняют его бетонной смесью так же, как и при определении подвижности. После этого конус снимают и, поворачивая штатив, опускают стальной диск с отверстиями на бетонную смесь. Включив виброплощадку, смесь подвергают вибрации до тех пор, пока цементное тесто не начнет выделятся из отверстий диска. В этот момент вибратор выключают. Время, необходимое для уплотнения смеси в приборе, называют показателем жесткости бетонной смеси (Ж) и выражают в секундах.

В зависимости от удобоукладываемости различают смеси сверхжесткие, жесткие, низкопластичные, пластичные и литые.

Марка по удобоукладываемости	Норма удобоукладываемости по показателю		Водоотделение, %
	жесткости, с	осадка конуса, см
Сверхжесткие смеси
СЖ3	Более 100	—	0,1
СЖ2	51. ..100	—	0,1
СЖ1	41. ..50	—	0,1
Жесткие смеси
Ж4	31…40	_	0,2
ЖЗ	21. ..30	_	0,2
Ж2	11…20	—	0,2
Ж1	5. ..10	—	0,2
Низкопластичные
П1	4 и менее	1…4	0,4
П2	_	5. ..9	0,4
Пластичные
ПЗ	—	10.. .15	0,8
П4	—	16. ..20	0,8
Литые
П5	—	2 1 и более	0,8

Жесткие бетонные смеси содержат небольшое количество воды. При их уплотнении требуется сильное механическое воздействие, например прессование, вибрирование под пригрузом, вибротрамбование. Такие смеси характеризуются также небольшим расходом цемента. Жесткие смеси обычно используют при изготовлении сборных железобетонных изделий и конструкций на заводах и домостроительных комбинатах, оборудованных мощными уплотняющими устройствами. На стройплощадке жесткие смеси применяют редко.

В подвижных смесях воды содержится больше, чем в жестких. Бетонные смеси марок ПЗ…П5 способны заполнять форму под действием силы тяжести, не требуя значительных механических усилий. Подвижные смеси легко поддаются транспортированию по трубопроводам с помощью бетононасосов.

Связность — это способность бетонной смеси сохранять однородную структуру, т. е. не расслаиваться в процессе транспортирования, укладки и уплотнения. В результате уплотнения смеси частицы сближаются, а часть воды как наиболее легкого компонента отжимается вверх, образуя капиллярные ходы и полости под зернами крупного заполнителя. Крупный заполнитель, плотность которого отличается от плотности растворной части (смеси цемента, песка и воды), также перемещается в теле бетонной смеси. Если заполнитель плотный и тяжелый, например гранитный щебень, то его частицы оседают, а легкие пористые заполнители — керамзит, аглопорит — всплывают. Все это ухудшает структуру бетона, делает его неоднородным, увеличивает водопроницаемость и снижает морозостойкость. Чтобы повысить связность и предотвратить расслоение бетонной смеси, необходимо правильно назначать количество мелкого заполнителя в составе бетона, а также сокращать расход воды затворения, используя пластифицирующие добавки.

Применение пластифицирующих добавок — наиболее эффективный способ регулирования удобоукладываемости бетонных смесей и раствора. Добавки значительно сокращают расход воды, что позволяет увеличивать плотность, прочность и морозостойкость бетона. Если необходимо сохранять прочность бетона на заданном уровне, то пластифицирующий эффект используют для уменьшения расхода цемента. Добавки увеличивают связность бетонных смесей, предотвращая их расслоение.

Качество приготовленной бетонной смеси на стройплощадке можно определить по ее внешнему виду. Хорошо перемешанная и правильно подобранная смесь однородна, а зерна крупного заполнителя покрыты раствором, т. е. смесью цемента, песка и воды. Пластичная смесь не должна расслаиваться. Жесткая смесь похожа на влажную землю и плохо уплотняется штыкованием.

 

Способы приготовления и укладки бетонной смеси

Бетонные смеси на предприятиях сборного железобетона готовят в бетоносмесительных цехах. Для выпуска товарных бетонных смесей предназначены бетонные заводы и инвентарные бетоносмесительные установки. Производство бетонных смесей может быть организовано как в стационарных, так и в перебазируемых или мобильных установках. Последние применяют в основном в начальный период строительства объектов, при значительном удалении их от стационарных заводов.

В состав бетоносмесительных цехов или бетонных заводов входят склады цемента и заполнителей, установки для приготовления добавок, расходные бункера для образования оперативного запаса материалов, транспортное оборудование, аппаратура для дозирования компонентов, смесительное оборудование и устройства для выдачи бетонной смеси.

Приготовление бетонной смеси осуществляют в бетоносмесителях периодического и непрерывного действия. Бетоносмесители периодического действия бывают двух типов: свободного падения (гравитационные) и принудительного перемешивания.

В бетоносмесителях свободного падения (загрузочная вместимость — 100…4500 л) материал перемешивается в медленно вращающихся вокруг горизонтальной или наклонной оси смесительных барабанах, оборудованных внутри короткими корытообразными лопастями. Лопасти захватывают материал, поднимают его и при переходе в верхнее положение сбрасывают. В результате многократного подъема и падения обеспечивается его перемешивание. В таких смесителях готовят пластичные бетонные смеси с крупным заполнителем из плотных пород.

Рис. 3. Бетоносмесители: а — общий вид; б — схема барабана; 1 — корпус; 2 — лопасти; 3 — стрелки, показывающие перемещение бетонной смеси

При перемешивании мелкие компоненты бетонной смеси входят в межзерновые пустоты более крупных (песок в пустоты крупного заполнителя, цементное тесто в пустоты песка), поэтому объем перемешанной бетонной смеси составляет лишь 0,6.,. 0,7 от объема исходных сухих компонентов. Этот показатель, называемый коэффициентом выхода бетонной смеси . Так, для бетона с коэффициентом выхода 0,65 за один замес в бетоносмесителе вместимостью 500л получается 500лх 0,65 = 325 л = 0,325 м³ бетонной смеси.

Время перемешивания зависит от подвижности бетонной смеси и вместимости бетоносмесителя. Чем меньше подвижность смеси и больше вместимость бетоносмесителя, тем больше времени необходимо для перемешивания. Например, для бетоносмесителя вместимостью 500 л оно составляет 1…2 мин, а для бетоносмесителя 2400л — 2,5…3 мин и более.

Бетоносмесители принудительного перемешивания представляют собой стальные чаши, в которых смешивание компонентов производится вращающимися лопастями, насаженными на вертикальные валы.

Рис.4.Бетоносмесители принудительного перемешивания СБ-138Б

Продолжительность перемешивания в бетоносмесителях принудительного действия в 1,5…2 раза меньше, чем в гравитационных. Используют их для приготовления жестких бетонных смесей на мелких песках и с повышенным содержанием цемента и бетонных смесей на пористых заполнителях.

Бетоносмеситель непрерывного действия корытообразной формы имеет рабочий орган — вал с лопастями, который одновременно перемешивает и перемещает бетонную смесь от загрузочного отверстия к выгрузочному.

Рис.5. Бетоносмеситель непрерывного действия

Его производительность больше, чем бетоносмесителей периодического действия, однако точность дозирования компонентов меньше и переход от одной марки бетона к другой сложнее. Поэтому их используют лишь на строительных объектах с большим объемом строительных работ (например, на строительстве гидроэлектростанций, автомобильных дорог). Бетоносмесители могут быть передвижные, установленные на автомашинах, и стационарные.

Автобетоносмеситель представляет собой комбинированный агрегат, включающий бетоносмесительную и транспортную машины. На базе автомобиля МАЗ или КамАЗ монтируют бетоносмеситель гравитационного действия с наклонной осью вращения барабана. Загрузку компонентов и выгрузку бетонной смеси производят через заднее торцевое отверстие. Объем приготовляемой смеси — 4 м³ и более, подвижность смеси при выгрузке — не менее 5 см. Дальность перевозки зависит от качества автодороги, температуры и подвижности бетонной смеси. Например, максимальная продолжительность транспортирования затворенной тяжелой бетонной смеси марок ПЗ, П4 по дороге с асфальтобетонным покрытием в автобетоносмесителе составляет 90 мин, автосамосвалом -30 мин; то же по грунтовой дороге — соответственно 30 и 20 мин.

Рис.6.Автобетоносмеситель

Транспортирование. Обязательное требование ко всем способам транспортирования бетонной смеси — сохранение ее однородности и подвижности. Бетонные смеси от бетоносмесительного завода перевозят на стройку на автомашинах-бетоновозах или автосамосвалах, внутри строительных объектов или заводов сборного железобетона — вагонетками, конвейерами и бетононасосами.

Твердение бетона. Нормальный рост прочности бетона происходит при положительной температуре (15…25 °С) и постоянной влажности. Соблюдение этих условий особенно важно в первые 10…15 сут. твердения, когда бетон интенсивно набирает прочность. Чтобы поверхность бетона предохранить от высыхания, ее покрывают песком, опилками, периодически увлажняя их. Эффективной является защита поверхности бетона от испарения влаги полимерными пленками, битумными и полимерными эмульсиями.

Рис. 7. Изменение прочности бетона во времени (R₂₈ — марочная прочность бетона; п — время твердения)

В зимнее время твердеющий бетон предохраняют от замерзания различными методами: методом термоса, когда подогретую бетонную смесь защищают теплоизоляционными материалами, и подогревом бетона во время твердения (в том числе и электропрогревом). На заводах сборного железобетона для ускорения твердения бетона применяют тепло-влажностную обработку — пропаривание.

Читать по теме:

• Бетоны и строительные растворы
• Виды заполнителей и их назначение в бетонах и растворах
• Вода и добавки к бетонам и растворам
• Строительные растворы. Подбор состава, приготовление и транспортирование растворов
• Виды, составы и область применения растворов в строительстве. Растворы специального назначения. Сухие смеси и их применение в строительстве
• Свойства растворных смесей и затвердевших растворов
• Бетоны. Определение состава бетона
• Физико-механические свойства бетонов
• Технологические свойства бетонной смеси. Способы приготовления и укладки бетонной смеси
• Специальные бетоны

К разделу

Строительные материалы

lt;!—[if !vml]—