Свойства бетонных смесей и факторы, влияющие на ее подвижность и жесткость

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Свойства бетонных смесей

Для приготовления бетонов, отвечающих современным требованиям, необходимы высококачественные цемент и заполнители. Свежеприготовленную смесь из этих материалов и воды, взятых в строго определенных пропорциях, называют бетонной смесью или товарным бетоном. Бетон и бетонная смесь -- это разные состояния материала, с различными свойствами и требованиями, предъявляемыми к ним. Поэтому не следует смешивать эти два понятия.

Для получения бетона высокого качества помимо применения высококачественных материалов укладываемая бетонная смесь должна обладать определенными свойствами, соответствующими выбранной технологии.

Одним из важных свойств бетонной смеси является удобоукладываемость -- способность ее заполнять форму с наименьшими затратами труда и энергии, обеспечивая при этом максимальную плотность, прочность и долговечность бетона.

Удобоукладываемость смеси зависит от ее подвижности (текучести) и пластичности (связности), т.е. способности не расслаиваться при транспортировании и в процессе укладки. Показателем подвижности служит осадка конуса в сантиметрах или показатель жесткости, измеряемый в секундах.

Хотя увеличение содержания воды в бетоне увеличивает подвижность бетонной смеси и облегчает ее укладку, однако лишняя вода в бетоне вредна. Она увеличивает вероятность расслаивания бетонной смеси, увеличивает пористость и усадку бетона, что снижает его качество.

Форма, размеры зерен крупного заполнителя и характер его поверхности также влияют на подвижность бетонной смеси. При окатанной гладкой поверхности зерен гравия уменьшается трение между ними, т. е. увеличивается подвижность. Более крупный заполнитель имеет меньшую суммарную поверхность. Следовательно, при одинаковом количестве цементного теста его прослойки между зернами будут иметь большую толщину, что увеличивает подвижность смеси. С увеличением расхода песка или применении мелких песков повышается суммарная поверхность заполнителей, что снижает подвижность смеси. По этой же причине повышенный расход цемента при постоянном содержании воды снижает подвижность бетонной смеси, увеличивая прочность бетона. Вид цемента, тонкость его помола также влияют на подвижность. Так, шлакопортландцемент, обладая большей водопотребностью, чем портландцемент, при одинаковом содержании воды обеспечивает меньшую подвижность смеси.

Введение в бетонную смесь добавок поверхностно-активных веществ (ПАВ) увеличивает ее подвижность. Некоторые ПАВ, адсорбируясь в виде тончайших пленок на поверхности зерен заполнителя, снижают трение между ними. В результате увеличиваются подвижность и пластичность бетонных смесей. Такие добавки называют пластифицирующими.

Другая группа ПАВ -- гидрофобизирующие --при перемешивании способствуют вовлечению в бетонную смесь мельчайших пузырьков воздуха, которые равномерно распределяются по всей ее массе. Такие добавки не только увеличивают подвижность и пластичность смеси, но и повышают морозостойкость и долговечность бетона.

Бетонные смеси с большой подвижностью (ОК=4 см и более) легче укладывать, т. е. они более технологичны. Трудоемкость и расход энергии на укладку жестких смесей, наоборот, больше. Хорошо уплотненные жесткие смеси позволяют получить более качественный бетон, чем, например, литые. Однако из-за большой трудоемкости укладки жесткие смеси иногда остаются недоуплотнен-ными, что снижает качество бетона.

На практике подвижность бетонных смесей принимают/ в зависимости от способов подачи их в блок бетонирования, а также от размеров конфигурации и степени армирования конструкций.

Осадка конуса бетонных смесей, перемещаемых ленточными транспортерами, не должна превышать 6 см, в противном случае смесь будет стекать с ленты транспортера. Подвижность бетонных смесей, перекачиваемых по трубопроводам с помощью бетононасосов или пневмонагнетателей, должна находиться в пределах 6-- 12 см.

Под водоудерживающей способностью бетонной смеси понимают максимальный расход воды, при котором смесь сохраняет свою связность, т. е. не расслаивается. Это свойство зависит от водоудерживающей способности вяжущего, тонкомолотых добавок, а также количества и гранулометрического состава песка, размеров зерен и. формы поверхности крупного заполнителя. В бетонных смесях, содержащих большой излишек воды, после их укладки вплоть до полного схватывания наблюдаются процессы расслаивания и водоотделения.

2. Зависимость подвижности и жесткости бетонной смеси от различных факторов

Технологические свойства бетонной смеси определяются ее составом и свойствами используемых материалов.

Связанность (способность растекаться и плотно заполнять форму) бетонной смеси придает цементное тесто. Чем выше содержание цементного теста, чем более жидкой является его консистенция, тем больше подвижность бетонной смеси. Введение в цементное тесто заполнителя уменьшает подвижность смеси, причем тем больше, чем выше содержание заполнителя и его удельная поверхность

При изменении расчета цемента в бетоне от 200 до 400 кг/м3 при постоянном расходе воды изменения подвижности бетонной смеси очень малы и практически их можно не учитывать, принимая подвижность постоянной. Подвижность смеси изменяется только при изменении расхода воды. Эта закономерность, получившая название закона постоянства водопотребности и позволяющая в расчетах использовать упрощенную зависимость подвижности бетонной смеси только от расхода воды, объясняется следующим образом. Увеличение содержания цемента в бетонной смеси повышает толщину обмазки зерен заполнителя цементным тестом Однако при этом уменьшается отношение Ц/В (при постоянном расходе воды), т. е. влияние этих факторов, один из которых должен был бы увеличивать, а второй -- уменьшать консистенцию бетонной смеси, суммируется таким образом, что изменение расхода цемента в указанных пределах не влияет на подвижность бетонной смеси.

С увеличением содержания цементного теста при постоянном В/Ц или с уменьшением количества заполнителей подвижность бетонной смеси возрастает, а прочность остается практически неизменной. Если цементное тесто взять только в количестве, необходимом для заполнения пустот между заполнителями, то бетонная смесь получается жесткой, неудобоукладываемой. Для того чтобы смесь стала подвижной, следует не только заполнить пустоты, но и раздвинуть зерна заполнителя прослойками из цементного теста. В зависимости от свойств заполнителя и соотношения между песком и щебнем минимальное содержание цементного теста в бетонной смеси, обеспечивающее ее нерасслаиваемость и качественное уплотнение, составляет от 170...200 л в жесткой смеси до 220. .270 л в подвижной и литой смесях.

Влияют на подвижность бетонной смеси и свойства цемента. Применение цемента с более высокой нормальной густотой понижает подвижность бетонной смеси (при постоянном расходе воды). Бетонные смеси, содержащие пуццолановый портландцемент с активной кремнеземистой добавкой, особенно осадочного происхождения (трепелы, диатомиты), при одном и том же расходе воды имеют значительно меньшую осадку конуса, чем смеси с обычным портландцементом.

С повышением содержания воды подвижность бетонной смеси увеличивается (но если расход цемента остается постоянным, то прочность бетона понижается). Однако каждая бетонная смесь обладает определенной водоудержнвающей способностью; при большем содержании воды часть ее отделяется от бетонной смеси, что недопустимо. Изменение содержания воды -- главный фактор, с помощью которого регулируют консистенцию бетонной смеси.

Подвижность бетонной смеси существенно зависит от крупности зерен заполнителя. С увеличением крупности зерен суммарная площадь их поверхности уменьшается, снижается их влияние на цементное тесто, в результате подвижность бетонной смеси возрастает. Пыль, глинистые и другие загрязняющие примеси обычно снижают подвижность жирной бетонной смеси.

Подвижность зависит от соотношения между песком и щебнем Наилучшая подвижность достигается при некотором оптимальном соотношении, при котором толщина прослойки цементного теста максимальная. При содержании песка в смеси заполнителей свер:с этого значения бетонная смесь деластся менее подвижной, что объясняется увеличением площади поверхности смеси заполнителей.

Эффективным регулятором подвижности бетонной смеси являются добавки пластификаторов и суперпластификаторов. Введение добавок позволяет энергично повысить подвижность бетонной смеси и уменьшает ее водопотребность, тем самым позволяя приготовлять бетонные смеси равной подвижности при меньшем расходе воды и цемента.

В жестких бетонных смесях эффективность действия пластификаторов и суперпластификаторов уменьшается, так как количество воды оказывается нецоста точным для обеспечения их действия.

На производстве обычно требуется, чтобы подвижность бетонной смеси находилась в определенных пределах, например 2...4 см. Допустимо колебание водопотребности около 10 л, поэтому вполне возможно использовать ориентировочные зависимости, с последующим уточнением расхода воды в пробных замесах.

Однако развитие технологии бетона, использование разнообразных материалов и способов приготовления бетонной смеси повышает возможность заметных отклонений водопотребности от средних значений, получаемых по ориентировочным зависимостям Для повышения надежности технологии и обеспечения экономии цемента необходимо использовать более сложные многофакгорные модели, применять ЭВМ. При использовании стандартных характеристик материалов определенное повышение точности технологических расчетов без их заметного усложнения может быть получено при применении интегральных характеристик заполнителей -- их водопотребности, которые более то"но учитывают влияние заполнителей на свойства бетонной смеси и структурных характеристик бетонной смеси- эффективного или истинного (В/Ц)и и объемной концентрацией цементного теста

Под эффективным или истинным (В/Ц)и понимают такое водоцементное отношение при котором бетонная смесь будет иметь ту же подвижность, что и цементное тесто (В/Ц)и определяют, зная водопроводность песка и щебня.

При определении объемной концентрации не учитывают воду, связанную на поверхности заполнителя.

Использование структурных характеристик позволяет получать уточненные зависимости подвижность -- состав бетонной смеси -- свойства материалов при значительных колебаниях состава смеси и свойств исходных материалов.

Подвижность бетонной смеси с течением времени постепенно уменьшается вследствие физико-химического взаимодействия цемента и воды Особенно сильно ухудшается удобоукладываемость бетонной смеси, поэтому смесь следует укладывать в формы как можно быстрее. Заметно снижается подвижность бетонной смеси при ее нагревании и использовании некоторых добавок. Понижение подвижности бетонной смеси учитывают при изготовлении бетонных и железобетонных смесей, назначая подвижность смеси в связи со сроками ее укладки. Для лучшего сохранения подвижности смеси во времени применяют специальные добавки, например СДБ.

Размещено на Allbest.ru