Удобоукладываемость – это св-во заполнять форму при данном виде уплотнения.Хар-ся подвижностью, жесткостью и связанностью.

Подвижность бетонной смеси — способность ее растекаться под собст­венной массой. Для определения под. вижности используют конус (рис. 6.4), который послойно в три приема за­полняют бетонной смесью, уплотняя штыкованием. После уплотнения последней форму снимают. O6paзовавшийся при этом конус бетонной смес_ч 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 практически не дают осадки конуса, однако при воздействии вибра­ции последние обладают различными 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 _иска и шестью отверстиями. Прибор устанавливают на виброплощадку 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.

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.

Связанность- хар-ет однородность строения бетона.

Проектирование состава бетона

Проектирование состава имеет цель установить такой расход материалов на 1 м³ бетонной смеси, при котором наиболее эконо­мично обеспечивается получение удобоукладываемой бетонной смеси и заданной прочности бетона, а в ряде случаев необхо­димой морозостойкости, водонепроницаемости и специальных свойств бетона.

Состав бетонной смеси выражают в виде соотношения по мас­се (реже по объему) между количествами цемента, песка и щебня (или гравия) с указанием водоцементного отношения. Количество цемента принимают за единицу. Поэтому в общем виде состав бетонной смеси выражают соотношением цемент: песок:щебень = 1: х:у при В/Ц = z (например, 1:2,4:4,5 при В/Ц = 0,45).

Различают два состава бетона: номинальный (лаборатор­ный), принимаемый для материалов в сухом состоянии, и произ­водственный (полевой) — для материалов с естественной влаж­ностью.

К моменту расчета состава бетонной смеси нужно определить качество исходных материалов: цемента, воды, песка и щебня (гравия) — согласно требованиям ГОСТов.

В зависимости от условий, в которых будет находиться бетон в сооружении или конструкции, к нему могут предъявлять­ся также и другие требования, например степень морозостой­кости, стойкость к воздействию агрессивных вод, водонепро­ницаемость. Высокая морозостойкость и непроницаемость плот-ноуложенного бетона регулируются В/Ц и расходом вяжущего, отсюда вытекает необходимость нормирования В/Ц в гидротех­ническом, дорожном и других специальных бетонах.

Расчет состава бетона производят в следующем порядке-определяют цементно-водное отношение, обеспечивающее получе­ние бетона заданной прочности и расход воды; рассчитывают потребный расход цемента, а затем щебня (или гравия) и песка-проверяют подвижность (жесткость) бетонной смеси при откло­нениях этих показателей от проекта; производят корректирова­ние состава бетонной смеси; приготовляют образцы для опреде­ления прочности и испытывают в заданные сроки; пересчиты­вают номинальный состав бетонной смеси на производственный.

• Определение цементно-водного отношения производят по сле­дующим формулам:

для бетонов с Ц/В = 2,5

• Определение расхода воды. Оптимальное количество воды в бетонной смеси (водосодержание, л/м³) должно обеспечивать необходимую подвижность (или жесткость) бетонной смеси. Ко­личество воды для затвердения 1 м³ бетонной смеси для всех расчетов в соответствии с ОНТП 07—85 принимается равным 200 л независимо от вида, жесткости и подвижности бетонных смесей.

• Определение расхода цемента. При определенном из формулы значении Ц/В и принятой водопотребности бетонной смеси В рас­считывают ориентировочный расход цемента, кг/м³ бетона:

Ц=(Ц/В)В.

Расход цемента на 1 м³ бетона должен быть не менее мини­мального. Если расход цемента на 1 м³ бетона окажется ниже допустимого, то необходимо довести его до ■ нормы или ввести тонкомолотую добавку.

• Определение расхода заполнителей (песка и щебня или гра­вия) на 1 м³ бетона. Для определения расхода песка и щебня (гравия) задаются двумя условиями:

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

где Ц, В, П, Щ — содержание цемента, воды, песка и щебня, (гравия)< кг/м³; q_u, q_b, g_n, Q_m — плотности этих материалов,кг/м³;

2) цементно-песчаный раствор заполнит пустоты в крупном заполнителе с некоторой раздвижкой зерен:

где Упуст.щ(г) — пустотность щебня или гравия в стандартном рыхлом состоянии (в формулу подставляется в виде относитель­ной величины); а — коэффициент раздвижки зерен щебня (или избытка раствора); для жестких смесей а= 1,05...1,20, для подвижных смесей а= 1,2...1,4 и более; q_h. _щ (_Г> — насыпная плот­ность щебня (гравия), кг/л; Q_{m (г}>—плотность щебня (гравия),кг/л.

Коэффициент а определяет отношение между песком и щеб­нем в бетоне.

После определения расхода щебня или гравия рассчитывают расход песка (кг/м³) как разность между проектным объемом бетонной смеси и суммой абсолютных объемов крупного заполни­теля, цемента и воды:

Если гравий или щебень составляют из нескольких фракций, то необходимо заранее установить оптимальное соотношение между ними, пользуясь графиком наилучшего зернового состава или подбирая смесь с минимальным количеством пустот.

• Проверка подвижности бетонной смеси. После произведенного предварительного расчета состава бетона делают пробный замес и определяют осадку конуса или жесткость. Если бетонная смесь получилась менее подвижной, чем требуется, то увеличи­вают количество цемента и воды без изменения цементно-водного отношения. Если подвижность будет больше требуемой, то до­бавляют небольшими порциями песок и крупный заполнитель, сохраняя соотношения их постоянными. Таким путем добиваются заданной подвижности бетонной смеси.

• Уточнение расчетного состава бетона на пробных замесах. Производят опытные замесы бетона при трех значениях водо-цементного отношения, из которых одно принимают расчетное, а два других больше или меньше на 10...20%. Количество цемен­та, воды, песка и щебня (гравия) для бетона с водоцементным отношением, не равным расчетному, определяют по вышеизло­женному методу. Из каждой приготовленной смеси готовят по три образца куба размером 20X20X20 см, которые выдержи­вают в нормальных условиях и испытывают в возрасте 28 сут при определении класса бетона (или в другие сроки). По резуль­татам испытаний строят график зависимости прочности бетона от цементно-водного отношения, с помощью которого выбирают Ц/В, обеспечивающее получение бетона заданной прочности.

При пробных замесах проверяют также подвижность или жесткость бетонной смеси (она должна удовлетворять проект­ной), определяют ее плотность и по результатам испытания пробных замесов вносят соответствующие коррективы в рассчи­танный состав бетона. При изменении содержания песка и щебня (гравия) учитывают их влажность.

Свойства бетона

• Прочность бетона. В конструкциях зданий и сооружений бе­тон может находиться в различных условиях работы, испыты­вая сжатие, растяжение, изгиб, скалывание. Прочность бетона при сжатии зависит от активности цемента, водоцементного отношения, качества заполнителей, степени уплотнения бетонной смеси и условий твердения. Основными факторами при этом ока­зываются активность цемента и водоцементное отношение.

Для получения удобоукладываемой бетонной смеси отношение воды к цементу обычно принимают В/Ц = =0,4..,0,7, в то время как для химического взаимодействия це­мента с водой требуется не более 20% воды от массы цемента. Избыточная вода, не вступившая в химическое взаимодействие с цементом, испаряется из бетона, образуя в нем поры, что ведет к снижению плотности и соответственно прочности бетона. Исходя из этого, прочность бетона можно повысить путем умень­шения водоцементного отношения и усиленного уплотнения.

Наряду с активностью и качеством цемента, водоцементным отношением и качеством заполнителей на прочность бетона в значительной степени влияют степень уплотнения бетонной смеси, продолжительность и условия твердения бетона.

Прочность заполнителей не оказывает значительного влияния на прочность бетона до тех пор, пока она больше проектируемой марки бетона. Применение низкопрочных заполнителей с проч­ностью ниже требуемой марки бетона может существенно сни­зить прочность последнего или потребует высокого расхода цемента.

Шероховатость поверхности заполнителей также оказывает влияние на прочность бетона. В отличие от гравия зерна щебня имеют развитую шероховатую поверхность, чем обеспечивается лучшее сцепление с цементным камнем, а бетон, приготовленный на щебне при прочих равных условиях, имеет большую проч-яость, чем бетон на гравии.

На скорость твердения бетона влияют минералогический сос­тав цемента (см. гл. 5) и начальное количество воды в бетонной смеси. Последнее определяет подвижность (или жесткость) ее. Жесткие бетонные смеси (с низким содержанием воды) обеспе­чивают более быстрое твердение бетона, чем подвижные.

Прочность бетона со временем изменяется примерно по лога­рифмическому закону; исходя из этого при расчетах прочности бетона для разных сроков пользуются формулой

где R_n — прочность бетона в возрасте суток, Па; бетона в возрасте 28 сут, Па.

Эта формула применима для ориентировочных расчетов прочности бетона на портландцементах средних марок в возрасте более 3 сут.

Качество бетона по прочности характеризуется его классом (маркой), который определяется величиной предела прочности при сжатии образцов-кубов с ребром 150 мм, изготовленных из рабочей бетонной смеси после твердения их в течение 28 сут в нормальных условиях (МПа). Тяжелые бетоны подразделяют-на классы (марки) В7,5(100); В12,5(150); В15(200); В25(300); В30(400); В40(500); В45(600). Превышение класса (марки) бетона от заданной проектной прочности свыше 15% не допус­кается, так как это влечет перерасход цемента. При испытании образцов в виде кубов размером 150X150X150 мм применяют щебень наибольшей крупности зерен 40 мм.

При переходе от класса бетона В к средней прочности бетона (Па), контролируемой на производстве для образцов с ребром 150 мм (при нормативном коэффициенте вариации 13,5%), можно применять формулу Ri^p = В/0,778. Для класса В10 средняя сочность бетона будет R = 12,9 МПа, для класса В50 R =64,3 МПа.

Высокая плотность бетона достигается рациональным подбо­ром зернового состава заполнителей (с минимальной пустотностью), применением бетонных смесей с низким водоцементным отношением, интенсивным уплотнением, введением в бетонную смесь добавок (см. § 6.2). Даже выполнение указанных меро­приятий не дает возможности получить абсолютно плотный бетон. Поры в бетоне образуются в результате испарения воды, не вступившей в химическую реакцию с цементом при его тверде­нии, а также вследствие неполного удаления воздушных пузырь­ков при уплотнении бетонной смеси. Поэтому бетон является материалом газопроницаемым.

• Водопроницаемость бетона характеризуется небольшим давлением воды, при котором она еще не просачивается через образец. Плотный бетон при мелкопористой структуре и доста­точной толщине конструкции оказывается практически водоне­проницаемым. По водонепроницаемости бетон делят на шесть марок: В2, В4, В6, В8, В10 и В12, выдерживающих соответствен­но давление 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0 и 1,2 МПа. В более тонких конструкциях добиваются высокой водонепроницаемости бетона использованием гидрофобного цемента, а также применением водоизоляционных покрытий, наносимых на поверхность пневма­тическим способом (торкретированием).

Морозостойкость бетона характеризуется наибольшим чис­лом циклов попеременного замораживания и оттаивания, кото­рые способны выдерживать образцы 28-суточного возраста без снижения предела прочности при сжатии более чем на 25% и без потери в массе более 5%. Морозостойкость является одним из главных требований, предъявляемых к бетону гидротехниче­ских сооружений, дорожных покрытий, опор мостов и других подобных конструкций.

• Бетон под нагрузкой ведет себя иначе, чем сталь и другие упругие материалы. Область упругой работы бетона идет от на­чала нагружения до напряжения сжатия, при котором по грани­це сцепления цементного камня с заполнителем образуются микротрещины, при дальнейшем нагружении микротрещины образуются уже в цементном камне и возникают пластические неупругие деформации бетона.

Ползучесть — явление увеличения деформаций бетона во времени при действии постоянной нагрузки. Полная относитель­ная деформация бетона при длительном действии нагрузки сла­гается из его начальной упругой и пластической деформации ползучести. Ползучесть проявляется при всех видах деформации. При растяжении бетона она в 1,5 раза выше, чем при сжатии.

Ползучесть бетона объясняют пластическими свойствами влаж­ного цементного геля, а также возникновением и развитием _микротрещин. Ползучесть зависит от вида цемента и заполните­лей, состава бетона, его возраста, водоцементного отношения, влажности и условий твердения. Меньшая ползучесть у бетонов _на высокомарочных цементах и плотных заполнителях. Легкие бетоны на пористых заполнителях имеют большую ползучесть, _чем тяжелые.

В процессе твердения происходят объемные изменения бетона. Твердение бетона на воздухе, за исключением бетонов на безуса­дочном и расширяющемся цементах, сопровождается уменьше­нием объема, т. е. усадкой. При твердении бетона в воде вначале объем его несколько увеличивается и в воздушно-сухих условиях бетон дает усадку. Значительную усадку имеют бетоны из жид­ких смесей (с большим расходом цемента, а также водо-цементным отношением). Наибольшая усадка в бетоне происхо­дит в начальный период твердения — за первые сутки она сос­тавляет до 60...70% от месячной усадки. Объясняется это тем, что в указанный период особенно интенсивно обезвоживается тесто вследствие испарения и поглощения влаги гидратирующи-мися зернами цемента. В результате обезвоживания частицы сближаются между собой и цементный камень дает усадку.

Объемные изменения в бетоне в первый период твердения вызываются расширением от нагревания (иногда до 50 °С внутри массивных конструкций) в результате экзотермических реакций цемента с водой. Объемные изменения бетона могут вызвать значительные деформации конструкций и даже появление тре­щин. Для предотвращения их в массивных бетонных конструк­циях устраивают специальные температурные швы. Чтобы умень­шить экзотермию бетона, применяют цементы с малым выделе­нием тепла. Величина усадки бетона на портландцементе зависит от минералогического состава и тонкости помола цемента. Усад­ка бетона возрастает с увеличением тонкости помола цемента.

• Отношение к действию высоких температур. Бетон — огне­стойкий материал, выдерживающий высокие температуры во время пожара. Огнестойкость бетона позволяет применять его для устройства дымовых труб промышленных печей, их фунда­ментов.

Приготовление и укладка бетонной смеси

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: