Бетонная смесь и бетон. Методы их приготовления, свойства

Главнейшими свойствами бетонной смеси являются ее удобоукладываемость, однородность и связность, а у затвердевшего бетона - прочность, плотность, объемная масса и морозостойкость.

Под удобоукладываемостью (жесткостью) понимают способность бетонных смесей заполнять форму и уплотняться в ней под действием силы тяжести или внешних механических воздействий. В зависимости от характеризуюгцих удобоукладываемость показателей подвижности или жесткости различают подвижные и жесткие бетонные смеси. Подвижные смеси легко распределяются в бетонных формах при воздействии небольших механических усилий. Для уплотнения жестких бетонных смесей нужны длительные и более значительные механические усилия.

С подвижностью связана способность бетонной смеси быстро превращаться в процессе перемешивания в однородную массу, перемещаться по наклонным желобам, трубам и плоскостям, а также легкость выгрузки смеси из бетономешалки и вагонеток. Степень подвижности можно определять осадкой (в сантиметрах) бетонной смеси, отформованной в виде усеченного конуса.

Прочность является основной характеристикой бетона. Главнейшими факторами, влияющими на прочность бетона, являются марки применяемого для его изготовления цемента, водоцементное отношение и качество заполнителей (форма зерен и характер их поверхности, загрязненность и т. д.). Водоцементное отношение В/Ц представляет собой отношение массы воды к массе цемента в бетонной смеси.

Вместо водоцементного отношения можно пользоваться обратной величиной - цементоводным отношением Ц/В.

Зависимость прочности бетона от прочности цемента и величина Ц/В может быть в общем виде выражена формулой Rб = ARц(Ц/В-b),

Зависимость прочности бетона от величины водоцементного или цементно-водного отношения объясняется тем, что при изготовлении бетона воды берется значительно больше, чем это требуется для химической реакции между водой и цементом. Повышенное количество воды вводят в бетонную смесь, чтобы придать ей необходимую удобоукладываемость. После изготовления бетона избыточная вода постепенно испаряется, а образующиеся при этом в бетоне воздушные поры понижают прочность бетона. Поэтому необходимо стремиться к получению бетона требуемой подвижности при наименьшем водоцементном отношении. Прочность бетона зависит также от степени уплотнения бетонной смеси. Для жесткой бетонной смеси с увеличением степени уплотнения вибрированием прочность бетона повышается.

Рост прочности бетона с течением времени зависит от температуры и влажности среды. При понижении температуры твердение замедляется, а при температуре ниже минус 2º С прекращается. Повышение температуры при достаточной влажности увеличивает прочность бетона. Исходя из этого для ускорения твердения бетонные изделия пропаривают в камерах влажным паром при атмосферном давлении или запаривают в автоклавах паром под давлением. Ускоряют твердение бетона также добавляя в него хлористый кальций или некоторые другие добавки.

При расчете состава бетонной смеси обычно задаются прочностью бетона, сроками достижения этой прочности, а также подвижностью или удобоукладываемостью бетонной смеси. Прочность бетона и сроки ее достижения устанавливают в зависимости от проектной прочности, сроков распалубки (освобождение от форм) и необходимости частичной загрузки сооружения. Подвижность бетонной смеси принимают в зависимости от способа ее транспортирования и укладки и вида бетонируемой конструкции. Чем гуще арматура в железобетонной конструкции, тем подвижнее должна быть бетонная смесь.

Расчет состава бетонной смеси заключается в определении соотношения между исходными материалами, при котором можно получить бетонную смесь заданной подвижности и бетон требуемой прочности при наименьшем расходе цемента. При этом устанавливают водоцементное или цементно-водное отношение, определяют соотношение между мелким и крупным заполнителем и между цементом и заполнителями. Полученный расчетом состав бетонной смеси следует проверить опытными испытаниями.

Приготовляют бетонную смесь в бетономешалках, где исходные материалы тщательно перемешивают. Уплотнять бетонную смесь при укладке целесообразно механизированным способом. Чаще всего применяют вибрирование, при котором уложенной в опалубку бетонной массе сообщают частые толчки (колебания) малой амплитуды (величины), что обусловливает непрерывное колебательное движение частиц бетонной смеси. Вибрирование придает большую подвижность бетонной смеси и она приобретает свойства тяжелой вязкой жидкости, что дает возможность хорошо заполнить все детали опалубки. В процессе вибрирования происходит отжатие воды и пузырьков воздуха. Все это увеличивает плотность и однородность бетона. Поверхность свежеуложенного бетона в первые часы твердения должна быть защищена от дождя, а в дальнейшем - от высыхания. Для этого ее покрывают рогожей, слоем песка и другими материалами, которые должны вместе с опалубкой находиться в течение определенного времени во влажном состоянии. Поэтому открытые поверхности свежеуложенного бетона следует определенный период (в зависимости от вида цемента) поливать несколько раз в сутки водой.

При производстве бетонных работ в холодное время года приходится применять ряд мер, дающих возможность сохранить в твердеющем бетоне тепло до достижения им примерно проектной прочности: подогревать воду и заполнители, использовать цементы с большим тепловыделением (глиноземистый цемент, быстротвердеющий портландцемент), покрывать свежеуложенный бетон теплоизолирующими материалами, прогревать бетон электрическим током или паром, вводить повышенные дозировки (до 20%) хлористых солей (смесь CaCl2 и NaCl).

Виды бетона и материалы для его изготовления Сырьевые материалы силикатной промышленности Сборные бетонные и железобетонные изделия