Бетонна суміш - студопедія
Складна багатокомпонентна, раціонально підібрана і ретельно перемішана суміш, що складається з частинок в'яжучого, зерен дрібного і крупного запонітелей і води, а також спеціальних добавок і залученого повітря. В результаті перемішування компонентів проявляються сили взаємодії між ними, що призводить до виникнення зв'язності системи і це дозволяє розглядати її як єдине тіло з певними фізичними властивостями. Бетонна суміш займає проміжне положення між рідиною і твердим тілом.
СТРУКТУРА БЕТОНННОЙ СУМІШІ. Взаємодія між твердими частинками визначається наявністю рідкого середовища. Тільки при додаванні води компоненти бетонної суміші набувають властиві їй властивості. Чим менше розмір часток - тим сильніше виявляються сили взаємодії між ними. Характер сил взаємодії різний: це і капілярні сили, міжмолекулярні, міжатомні сили. Особлива роль у капілярних сил, дія яких визначають знижену в'язкість бетонних сумішей, їх підвищену пластичну міцність.
Бетонна суміш є структурованою системою, яка характеризується граничним напруженням зсуву або пластичної міцністю, ефективної в'язкістю. Залежно від складу і головним чином від кількості рідкої фази, бетонна суміш може набувати стан рідини або твердого тіла.
Вплив на бетонну суміш механічних коливань, що викликаються вібрацією, призводить до того, що в бетонної суміші порушуються сили взаємодії між частинками різної крупності, зменшується її в'язкість і суміш набуває властивостей плинності. Після закінчення вібрації дію сил відновлюється, відновлюється початкова структурна міцність суміші. Це властивість - розтікатися під дією механічних коливань, називається тиксотропії.
Залежно від вмісту води в бетонній суміші, як уже зазначалося, змінюється пластична міцність, в'язкість. Що визначає різні підходи в способах укладання бетонної суміші. Бетонні суміші різної консистенції вимагають різних технологічних режимів укладання.
Основним технологічним властивістю, що характеризує бетонну суміш, є легкоукладальність - тобто, здатність бетонної суміші приймати задану форму в процесі її укладання. Легкоукладальність характеризується рухливістю і ЖОРСТКІСТЮ.
Рухливість - це здатність бетонної суміші розтікатися під дією власної маси, яка характеризується або контролюється осадки конуса - відстанню від верхнього підстави конуса до вершини осіла бетонної суміші в см (Рис.).
Жорсткість - це час (у сек.), В перебігу якого бетонна суміш (з осадкою конуса ОК = 0), в технічному вискозиметре розтікається до появи цементного молока в отворах пристрою (Мал.).
Бетонна суміш характеризується також:
1. Середній щільністю;
2. Обсягом залученого повітря (ВВ,%);
4. збереженість або життєздатністю - часом протягом якого зберігається легкоукладальність.
Зміни властивостей бетонної суміші сприяють добавки пластифікатори і суперпластифікатори.
Від властивостей бетонної суміші, співвідношення її компонентів, їх якості, способи укладання і умов тверднення залежить структура і міцність бетону.
Бетонні суміші готують на стаціонарних бетонних заводах або в пересувних бетонозмішувальних установках. На якість бетонної суміші (однорідність) впливає якість її перемішування в процесі приготування. Тривалість перемішування становить кілька хвилин. Допускається повторне перемішування бетонної суміші в межах 3 ... 5 годин від моменту її приготування. Найважливіша умова приготування бетонної суміші - ретельне дозування складових матеріалів. Відхилення в дозуванні допускається не більше ± 1% по масі для цементу і води, і не більше ± 2% для заповнювачів. Приготовану бетонну суміш доставляють до місця укладання спеціальними транспортними засобами. Тривалість транспортування готової бетонної суміші до місця укладання не повинна перевищувати 1 годину. В даний час бетонну суміш укладають механізовано за допомогою бетоноукладачів, бетонорозподільники. Ущільнення бетонної суміші під час укладання забезпечує якісне заповнення сумішшю всіх проміжків. Найбільш поширений спосіб ущільнення бетонної суміші - вібрування. При вібрації бетонної суміші зменшується тертя між її складовими, збільшується плинність, суміш переходить в стан важкої в'язкої рідини і під дією власної ваги ущільнюється. У процесі ущільнення з бетонної суміші віддаляється повітря і бетон набуває хорошу щільність. Щоб поліпшити структурообразовивающіе бетону, підвищити його міцність, морозостійкість, водонепроникність застосовують повторне вібрування бетонної суміші через 1,5-2ч. з моменту першого вібрування.
Для отримання високоякісного бетону необхідний відповідний догляд за свіжоукладеним бетоном. Відсутність догляду за свіжоукладеним бетоном може привести до отримання низькоякісного бетону. Основні заходи по догляду за бетоном - укриття добре зволоженою мішковиною, піском, тирсою, покриття плівкоутворювальний складом. Вкривати слід не пізніше ніж через 30 хвилин після ущільнення бетонної суміші.
У зимовий час існують такі способи догляду: безобогревному і з штучним прогрівом. До безобогревному відносять способи термоса з противоморозні добавками. Штучний прогрів бетону здійснюється електропрогріванням, паропрогревом, воздухопрогревом.
новому з зерен крупного заповнювача, зцементованих прошарками цементного каменю.
Відмінною рисою, навіть щодо щільного бетону (на за-полнітелях щільних порід), є його капілярно-пориста структура.
Пористість цементного каменю є неминучою (невід'ємною) складової його структури і наявність її обумовлено тим, що тільки частина води замішування вступає в хімічну взаємодію з цементом.
Сумарний обсяг цієї, так званої, природної пористості в отли-чие від пористості, штучно створюваної в бетоні, становить зазвичай 8-10% від загального обсягу бетону.
Крім пір в бетоні можуть бути також мікро- і макротріщини, що виникають внаслідок нерівномірності температурних і усадочних напружень в тілі бетону в процесі твердіння.
Структура бетону і його будова в цілому є головними чинниками, що визначають його основні фізико-механічні, упругопластические характеристики і поведінку в різних експлуатаційних умовах. Структура бетону формується на різних стадіях виробничого процесу: при приготуванні бетонної суміші, укладання і ущільнення суміші в формах, а також при подальшому твердінні бетону. Додаткова пористість в бетоні утворюється в результаті воздухововлеченія, а також деструкції при формуванні початкової структури, що обумовлює порушення суцільності, найчастіше по межі поділу "цементний камінь - зерна заповнювачів".
Наближене судження про щільність бетонів різної будови, можна отримати по об'ємній масі цих бетонів.
9.4 Міцність бетону
Основними характеристиками міцності властивостей важкого бетону, що застосовується в будівництві, є межа міцності при стисненні і межа міцності на розтяг при згині.
Теоретично межа міцності при розтягуванні складає приблизно 0,1 межі міцності при стисненні. Насправді ж внаслідок великого впливу виду наповнювачів і характеру їх поверхні на міцність бетону при розтягуванні, міцність бетону при стисканні в 8-20 разів більше міцності на розтягнення.
Міцність бетону при стисненні залежить від активності цементу, водоцементного відносини, виду і якості наповнювачів, ступеня ущільнення бетонної суміші, терміну та умов тверднення бетону.
Вплив активно + сти цементу прямим чином впливає на міцність бетону при стисканні. Чим вище активність цементу тим вище міцність бетону.
Вплив водоцементного відносини було вперше встановлено в 1895 р І.Г.Малюгой. Надалі цю залежність уточнили професори Н.М. Бєляєв та Б.Г. Скрамтаев, привівши розрахункові формули і графіки цієї залежності. Формула Н.М. Бєляєва для бетону в віці 28 днів має вигляд емпіричної залежності
R28 = Rц / A (В / Ц) # 8319 ;.
де А і n-емпіричні коефіцієнти: А = 3,5 при застосуванні щебеню, А = 4 при застосуванні гравію і n = 1,5.
Теоретично на твердіння цементу в бетоні потрібно 15-20% води, але для змочування наповнювачів і забезпечення легкоукладальності бетонної суміші потрібно вводити значно більша кількість води-мінімально 35-40% від маси цементу, тобто можна укладати бетонні суміші з В / Ц = 0,35-04 і вище. Чим більше води в бетонній суміші, тим значно нижче буде міцність бетону, що твердіє.
Наведені залежності міцності бетону у вигляді формул і графіків дозволяють заздалегідь визначити орієнтовну міцність бетону в 28 добовому віці, а також необхідну водо-цементне відношення, що забезпечує отримання бетону заданої міцності.
Вид і якість наповнювачів дуже впливають на межу міцності при стисненні і інші властивості бетону. Застосування великих заповнювачів з міцністю нижче необхідної марки бетону може значно знизити міцність бетону. Шорсткість поверхні також впливає на міцність бетону (зчеплення з цементним каменем): бетон, приготований на щебені, при інших рівних умовах має міцність вище, ніж бетон на гравії. На міцність бетону впливає крупність піску (дрібні піски вимагають великої витрати цементу) і кількість шкідливих домішок в заповнювачах.
Ступінь ущільнення бетонної суміші залежить від прийнятих способів і режимів ущільнення бетонної суміші при укладанні її в опалубку застосування вібрації, віброштампованіе, прокату і т.д. У цьому випадку велике значення має однорідність розподілу компонентної бетонної суміші при її приготуванні і її легкоукладальність.
Час твердіння бетону. Міцність важкого бетону при сприятливих умовах (тривалої температурі і достатньої вологості) безперервно підвищується.
При нормальних умовах твердіння бетонних зразків на портландцементі їх середня міцність в 7 добовому зрости становить 60-70% міцності 28 добових зразків (марочної міцності). У зразків у віці 3 місяці міцність приблизно на 25%, а у віці 12 місяців на 75% вищою, ніж у зразків 28 добового віку.
На швидкість затвердіння впливає мінералогічний склад цементу. Бетони на глиноземному і швидко твердіє
цементах в перші 3-е тверднуть (нарощують міцність) значно швидше бетонів в звичайному портландцементі. Бетони на цементі з активними мінеральними добавками в перші 14 днів тверднуть повільніше, а до віку 28 днів інтенсивність наростання міцності порівнюється з бетоном виготовленому на портландцементі. (Див. Рис)
Твердіння бетону в часі:
1 - на портландцементі; 2 - на швидкодіючому портландцементе; 3 - на пуцолановому портландцементе.
Умови твердіння бетону безпосередньо впливають на міцність бетону. Нормальними умовами твердіння бетону є позитивні температури (20 ± 2ºС) і відносна вологість повітря не менше 90%. Збільшення температури і вологості середовища (Тепловологісна обробка) призводять до значного прискорення твердіння бетону. На цьому принципі засноване заводське виготовлення бетонних і залізобетонних виробів. Відпускаючи міцність цих виробів, пропарених при температурі 80-90ºС протягом 8-12 годин, повинна становити не менше 70% від марки даного бетону у виробі. Автоклавної обробки бетону дає 100% і вище марочної міцності. Зниження вологості середовища проти нормальної призводить до уповільнення твердіння бетону в результаті швидкого випаровування води замішування і до засушуванні (припинення твердіння) бетону.
Зниження температури середовища до 0ºС уповільнює швидкість наростання міцності бетону, а при негативних температурах твердіння швидко припиняється, в результаті перетворення води в лід.
Слід зазначити, що підвищення температури середовища (крім автоклавної) вище 100 ° С призводить до швидкого іспоренію води замішування, припинення процесів гідратації цементу в бетоні і його твердіння.
Марки бетону. Марка важкого бетону за межі міцності при стисненні - основна характеристика. Марка бетону характеризує міцність при осьовому стисканні в кгс / см² (МПа) еталонних зразків-кубів розміром 15 х 15 х 15 см, виготовлених з робочою бетонної суміші і випробуваних через 28 діб тверднення в нормальних умовах (темпі