СВОЙСТВА БЕТОННОЙ СМЕСИ

ГЛАВА 12. БЕТОНЫ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Бетон — искусственный каменный материал, получаемый в ре­зультате формования и затвердевания бетонной смеси. Бетонной смесью называют перемешанную до однородного состояния пла­стичную смесь, состоящую из вяжущего вещества, воды, заполните­лей и специальных добавок. Есть бетоны, для получения которых не требуется вода (асфальтобетоны, полимербетоны и др.).

Состав бетонной смеси подбирают таким образом, чтобы при данных условиях твердения бетон обладал заданными свойствами (прочностью, морозостойкостью, плотностью и др.).

Бетон состоит из большого количества зерен заполнителя (до 80...85 % объема), связанных затвердевшим вяжущим веществом (рис. 12.1). Так как в качестве заполнителей применяют дешевые природные материалы или отходы промышленности, бетон эконо­мически весьма эффективный материал. Роль заполнителя могут играть даже пузырьки воздуха.

Бетон известен давно. В Древнем Риме, например, из бетона на извести был построен ряд сложных инженерных сооружений. Су­ществует мнение, что блоки внутренней части египетских пирамид также изготовлены из бетона, вяжу­щим в котором служила известь. Ши­рокое применение бетона начинается после освоения промышленного про­изводства портландцемента. Совре­менное строительство немыслимо без бетона — бетон стал основным строи­тельным материалом. Это объясняется его экономичностью, технологично­стью и доступностью основных сырье­вых материалов, а также разнообразием строительных свойств.

Бетонная смесь представляет собой пластично-вязкую массу, сравнительно легко принимающую лю­бую форму и затем самопроизвольно переходящую в камневидное состояние. Таким образом легко получают конструкции и изделия любой заданной формы.

В наше время получают бетоны с самыми разнообразными фи­зико-механическими свойствами. Помимо обычного тяжелого бе­тона, производят легкий бетон с плотностью меньшей, чем у кирпича. Такой бетон обладает хорошими теплоизолирующими свойствами и применяется для возведения стен жилых и промыш­ленных зданий. И наоборот, при строительстве ядерных установок, например атомных электростанций, для защиты от ионизирующего излучения применяют особо тяжелые бетоны, плотность которых в 1,5...2 раза больше плотности гранита.

Прочность бетонов достигает 100 МПа, что в 7... 10 раз выше прочности кирпича. Для конструкционных бетонов предел прочно­сти служит основной характеристикой. Бетон — огнестойкий мате­риал. В настоящее время получены бетоны, стойкие к самым разнообразным агрессивным воздействиям, и в том числе жаро­упорные бетоны, способные работать при температуре свыше 1000 ^СС. При сочетании бетона и стали получается композицион­ный материал с еще более совершенными свойствами — железобе­тон.

По плотности бетоны делят на особо тяжелые (плотность более 2500 кг/м³), тяжелые обыкновенные (2200...2500 кг/м³), облегчен­ные (1800...2200 кг/м³), легкие (500...1800 кг/м³), особо легкие теп­лоизоляционные (500 кг/м³).

По виду вяжущего бетоны подразделяют на бетоны на неоргани­ческих и органических вяжущих. К бетонам на неорганических вя­жущих относятся цементные (вяжущее — портландцемент и его

разновидности), силикатные (известково-кремнеземистое вяжу­щее), гипсовые (гипсовые вяжущие); к бетонам на органических вя­жущих: асфальтобетон (на битуме) и полимербетон (на синтетиче­ских смолах).

По структуре различают бетоны со слитной структурой, ячеи­стые и крупнопористые. Чаще других используются бетоны со слит­ной структурой — это обычный тяжелый бетон и легкие бетоны на пористых заполнителях. Легкие и особо легкие бетоны можно получить вспенивая тесто вяжущего — так получают бетоны ячеи­стой структуры (с равномерно распределенными порами размером 0,2...2 мм). Бетоны крупнопористой структуры, также относящиеся к легким бетонам, получают исключая из состава бетона мелкий за­полнитель и скрепляя зерна крупного заполнителя вяжущим веще­ством.

Бетоны — главнейший строительный материал. В нем со­четаются очень важные для строительства свойства: большая сырьевая база (до 85 % объема бетона — заполнители), про­стота технологии и достаточно высокие физико-механические свойства.

Чаще других используется тяжелый цементный бетон. Ниже рассмотрены свойства бетонной смеси и затвердевшего бетона на примере тяжелого цементного бетона, называемого просто бетоном.

СВОЙСТВА БЕТОННОЙ СМЕСИ

Бетонная смесь состоит из цементного теста, мелкого и крупно­го заполнителя. Каждый из этих компонентов влияет на реологиче­ские (см. п. 2.7) свойства смеси. Так, если увеличить содержание заполнителей, смесь становится более жесткой; если цементного те­ста — более пластичной и текучей. Существенно влияет на свойства бетонной смеси и вязкость цементного теста. Чем больше в цемент­ном тесте воды, тем пластичнее получается тесто и соответственно пластичнее бетонная смесь.

Одно из основных свойств бетонной смеси — тиксотропия — способность разжижаться (т. е. приобретать свойства жидкого тела) при периодически повторяющихся механических воздействиях (на­пример, вибрации) и вновь загустевать при прекращении этого воз­действия. Механизм тиксотропного разжижения заключается в том, что при вибрировании силы внутреннего трения и сцепления между частицами уменьшаются и бетонная смесь становится текучей. Это

свойство широко используют при укладке и уплотнении бетонной смеси.

Удобоукладываемость — обобщенная техническая характеристи­ка вязкопластичных свойств бетонной смеси. Под удобоукладываемостью понимают способность бетонной смеси под действием определенных приемов и механизмов легко укладываться в форму и уплотняться, не расслаиваясь. Удобоукладываемость смесей в зави­симости от их консистенции оценивают по подвижности или жест­кости.

Подвижность служит характеристикой удобоукладываемости пластичных смесей, способных деформироваться под действием собственного веса. Подвижность характеризуется осадкой стандарт­ного конуса, отформованного из испытуемой бетонной смеси. Для этого металлическую форму-конус, установленную на горизонталь­ной поверхности, заполняют бетонной смесью в три слоя, уплотняя каждый слой штыкованием. Избыток смеси срезают, форму-конус снимают и измеряют осадку конуса из бетонной смеси — ОК (рис. 12.2), значение которой (в сантиметрах) служит показателем под­вижности.

Жесткость — характеристика удобоукладываемости бетонных смесей, у которых не наблюдается осадки конуса (ОК = 0). Ее опре­деляют по времени вибрации (в секундах), необходимому для вы­равнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса из бетонной смеси с помощью специального прибора (рис. 12.3), который представляет собой металлический цилиндр 2 диаметром 240 мм и высотой 200 мм со штативом и штангой 6 и металличе­ским диском 4 с шестью отверстиями. Прибор закрепляют на стан­дартной виброплощадке /, в него вставляют форму-конус 3. Конус заполняют бетонной смесью в три слоя, штыкуя каждый слой 25 раз. Затем форму-конус снимают и, поворачивая штатив, опускают

металлический диск 4 на поверхность бетонной смеси. После этого включают вибратор. Время (в секундах), в течение которого смесь распределится в цилиндрической форме 2 равномерно и хотя бы че­рез два отверстия диска начнет выделяться цементное молоко, при­нимается за показатель жесткости смеси (Ж).

В зависимости от удобоукладываемости различают жесткие и подвижные бетонные смеси, которые, в свою очередь, делятся на марки (табл. 12.1).

Жесткие бетонные смеси содержат небольшое количество воды и соответственно пониженное количество цемента в сравнении с подвижными смесями у бетонов равной прочности. Жесткие смеси требуют интенсивного механического уплотнения: длительного вибрирования, вибропрессования и т. п. Используют такие смеси при изготовлении сборных железобетонных изделий в заводских ус­ловиях (например, на домостроительных комбинатах); в построеч­ных условиях жесткие смеси применяют редко.

Подвижные смеси отличаются большим расходом воды и соот­ветственно цемента. Смеси марок П1 и П2 представляют собой гус­тую массу, которая легко разжижается при вибрировании. Смеси марок ПЗ и П4 текучие; под действием силы тяжести они заполня­ют форму, не требуя значительных механических усилий. Подвиж­ные смеси можно транспортировать бетононасосами по трубопроводам.

Таблица 12.1. Классификация бетонных смесей по удобоукладываемости

Связность — способность бетонной смеси сохранять однород­ную структуру, т. е. не расслаиваться в процессе транспортирова­ния, укладки и уплотнения. При механических воздействиях на бетонную смесь в результате ее тиксотропного разжижения часть воды как наиболее легкий компонент отжимается вверх. Крупный заполнитель, плотность которого обычно больше плотности рас­творной части (смеси цемента, песка и воды), опускается вниз (рис. 12.4). Легкие заполнители (керамзит и др.), наоборот, могут всплывать. Недостаточная связность делает бетон неоднородным, снижая его прочностные показатели и морозостойкость.

Требуемые свойства бетонной смеси обеспечиваются правиль­ным подбором состава бетона.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: