Материаловедение (стр. 15 )

Удобоукладываемость - способность бетонной смеси заполнять форму при данном способе уплотнения без расслоения, образуя в результате плотную, однородную массу. Удобоукладываемость оценивается:

·  подвижностью, то есть способностью расплываться под действием собственного веса. Определяется осадкой стандартного конуса в см (чем больше осадка бетонного конуса, тем подвижнее, пластичнее смесь);

·  жесткостью, оцениваемой временем вибрирования в секундах (с), необходимым для выравнивания и уплотнения бетонной смеси в стандартном приборе для определения жесткости. Жесткие смеси не дают осадки конуса (ОК=0).

Классификация бетонных смесей по удобоукладываемости приведена в табл.7.4.

Связность – способность бетонной смеси сохранять однородную структуру, т. е. не расслаиваться в процессе транспортирования, укладки и уплотнения.

Таблица 7.4

Классификация бетонных смесей по удобоукладываемости

Марка по удобоукладываемости	Норма удобоукладываемости по показателю
жесткости (Ж), с	подвижности (ОК), см
Сверхжесткие смеси
СЖ 3	более 100	-
СЖ 2	51-100	-
СЖ 1	50 и менее	-
Жесткие смеси
Ж 4	31-60	-
Ж 3	21-30	-
Ж 2	11-20	-
Ж 1	5-10	-
Подвижные смеси
П 1	4 и менее	1-4
П 2	-	5-9
П 3	-	10-15
П 4	-	16-20
П 5	-	21 и более

7.4. Основы технологии бетона

Процесс производства бетона состоит из ряда последовательных операций.

Подбор состава бетона осуществляется таким образом, чтобы бетонная смесь и затвердевший бетон имели заданные значения свойств (по удобоукладываемости, прочности, морозостойкости и проч.), и стоимость бетона при этом была бы как можно более низкой. Рассчитывают состав бетона для данных сырьевых материалов, используя зависимости, связывающие свойства бетона с его составом в виде формул, таблиц, номограмм.

Полученный состав бетона может быть выражен двумя способами:

- количеством составляющих в кг на 1 м3 бетона, например, цемент – 300, вода – 200, песок – 650, щебень – 1250;

- соотношением компонентов в частях по массе или по объему; при этом количество цемента принимают за единицу (например, Ц:В:П:К = 1:0,7:2:4 – на 1 часть цемента берется 0,7 частей воды, 2 части песка и 4 части крупного заполнителя).

Подготовка исходных материалов может включать дополнительный помол цемента (активизация), подготовка добавок, оттаивание и подогрев заполнителей в зимнее время и т. п.

Дозирование компонентов осуществляется в основном по массе, обычно с помощью автоматических дозаторов с точностью до 1% для цемента, воды и водных растворов добавок и 2 % для заполнителей.

Приготовление бетонной смеси осуществляют в бетоносмесителях периодического или непрерывного действия различной вместимости (от 01.01.01 дм3). По принципу действия аппараты бывают гравитационные (со свободным падением материалов) и с принудительным перемешиванием. Последние применяют для перемешивания жестких смесей. Оптимальная продолжительность перемешивания зависит от состава, удобоукладываемости бетонной смеси и типа применяемого смесителя.

Транспортирование приготовленной бетонной смеси осуществляется автосамосвалами, автобетоновозами, автобетоносмесителями, на короткие расстояния - ленточными конвейерами, контейнерами, а также по трубам с помощью бетононасосов и пневмонагнетателей. Предельное время транспортирования устанавливается в зависимости от сроков схватывания цемента, температуры воздуха, вида транспорта и типа покрытия дорог.

Уплотнение производится с целью плотной укладки бетонной смеси в форму (опалубку). Недоуплотнение приводит к резкому уменьшению прочности и долговечности бетона, ухудшает прочие свойства. Для уплотнения применяют:

·  вибрирование (виброплощадки, глубинные, поверхностные, навесные вибраторы),

·  вибрирование с пригрузом, вибропрессование, виброштампование (для сверхжестких бетонных смесей),

·  центрифугирование (для формования труб),

·  безвибрационные методы (для литых бетонных смесей, уплотняющихся под действием собственного веса или путем штыкования) и другие методы.

Твердение бетона оптимально происходит летом во влажной среде, зимой - во влажной и теплой. В нормальных условиях, т. е. во влажном воздухе с температурой 202 0С, предел прочности бетона при сжатии нарастает пропорционально логарифму времени твердения:

, где

n - срок твердения в сутках (n>3); R28 - предел прочности бетона в возрасте 28 сут.

Чтобы защитить свежеуложенный бетон от испарения влаги, а поверхность бетона - от высыхания, его покрывают песком, опилками, периодически увлажняя их. Используется также защита полимерными пленками, битумными и полимерными эмульсиями.

На заводах сборного железобетона для ускорения твердения используют тепловлажностную обработку: пропаривание при 85-900С, автоклавную обработку, электропрогрев, воздействие инфракрасного излучения и проч.).

Для ускорения набора прочности бетоном используют быстротвердеющие и особобыстротвердеющие цементы, а также добавки – ускорители твердения. В зимнее время твердеющий бетон предохраняют от замерзания различными методами.

7.5. Свойства бетона

Прочность - главное свойство бетона как конструкционного материала, зависящее от его состава, структуры, характеристик компонентов, условий приготовления, твердения, эксплуатации и прочих факторов. Действие этих факторов можно свести к двум основным: прочности затвердевшего цементного камня и прочности его сцепления с заполнителем. Прочность цементного камня в свою очередь определяется активностью (маркой) цемента (Rц) и соотношением количеств цемента и воды – цементно-водным отношением Ц/В.

Основной закон прочности бетона

Цемент при твердении химически связывает не более 20-25% воды от своей массы. Фактически же для обеспечения необходимой подвижности бетонной смеси берут 40-80% воды. Вода необходима также для смачивания поверхности песка и крупного заполнителя. Свободная, химически не связанная вода образует в бетоне поры. Чем больше пор, тем ниже будет прочность бетона.

Исследованиями была установлена следующая зависимость:

Rц

Rб = ---------- (формула ),

к(В/Ц)n

где: Rб - прочность бетона, Rц - марка (активность) цемента, В/Ц - водоцементное отношение, к и n - коэффициенты, зависящие от вида бетона и качества заполнителей (к=3,5 для щебня и 4 для гравия, n=1,5 для тяжелого бетона).

На практике при подборе состава бетона пользуются линейной зависимостью:

Rб = А Rц (Ц/В b) (формула И. Боломея-),

где А - коэффициент, учитывающий качество заполнителей (0,65; 0,6 и 0,55), b - постоянный коэффициент (для Ц/В =1,4-2,5 b=-0,5, а для Ц/В=2,5-3,3 b=+0,5). Бетоны с высоким цементно-водным отношением относятся к высокопрочным бетонам.

При расчете состава бетона используют также:

- уравнение абсолютных объемов:

Ц/ц+В/в+П/п+К /к = 1000 дм3, где Ц, В, П, К - расходы на 1м3 бетона соответственно цемента, воды, песка и крупного заполнителя, кг; ц, в, п, к - истинная плотность зерен этих материалов, кг/дм3 и

- уравнение, показывающее, что в плотно уложенном бетоне пустоты между зернами крупного заполнителя должны быть заполнены цементно-песчаным раствором с учетом некоторой раздвижки зерен:

Ц/ц+В/в+П/п= К /нк. aк .кразд, где нк – насыпная плотность крупного заполнителя, кг/дм3; aк – пустотность крупного заполнителя; кразд - коэффициент раздвижки зерен заполнителя.

Марка бетона по прочности - числовая характеристика, определяемая испытанием на одноосное сжатие стандартных образцов-кубов с ребром 150 мм, изготовленных из бетонной смеси рабочего состава и испытанных в возрасте 28 сут. после твердения в нормальных условиях. (М100, М150 .... М800, кгс/см2 - для тяжелых бетонов).