Свойства бетонной смеси и бетона. Бетонная смесь – смесь вяжущих, заполнителей, затворителей и

Бетонная смесь – смесь вяжущих, заполнителей, затворителей и, при необходимости, добавок до ее укладки. Свойства бетонной смеси оп- ределяют качество и свойства полученного из нее бетона. Основными свойствами бетонной смеси являются:

· удобоукладываемость;

· нерасслаиваемость.

Удобоукладываемостъ – реолого-технологический показатель бе- тонной смеси, характеризующийся способностью бетонной смеси запол- нять форму бетонируемого изделия и уплотняться в ней под действием собственной массы или механических воздействий. Удобоукладываемость бетонной смеси определяется подвижностью или жесткостью.

 

 

255

 

 

Рис. 22. Стандартный конус для определения подвижности бетонной смеси

Подвижность (П) — свойство бетонной смеси рас- текаться под действием собственной массы. Для её определения бетонной смеси используют стандарт- ный конус (ГОСТ 10181.1-81) – открытую металли- ческую форму в виде усеченного конуса высотой 300 мм, диаметром нижнего основания 200 м, верх- него — 100 мм (рис. 22). Форму-конус смачивают изнутри водой и устанавливают на плоскую гори- зонтальную поверхность. Затем через верхнее от- верстие ее заполняют бетонной смесью в три приема, каждый раз слой уплотняется 25-кратным шты- кованием металлическим стержнем диаметром 16 и длиной 650 мм. Избыток смеси срезают кельмой вровень с краями формы. Затем форму медленно поднимают вертикально вверх за ручки и устанав- ливают рядом с отформованным бетонным конусом. Бетонный конус, освобожденный от формы, оседает

под действием собственной массы.

Мерой подвижности служит величина осадки конуса – а, см, которую измеряют линейкой. Чем больше осадка конуса, тем подвижнее бетонная смесь.

В зависимости от показателя удобоукладываемости бетонные смеси подразделяют на пять групп:

· сверхжесткие;

· жесткие;

· низкопластичные;

· пластичные;

· литые.

Группы подразделяются на марки.

Жесткость (Ж) – свойство бетонной смеси растекаться и заполнять форму под действием вибрации. Для определения жесткости бетонной смеси служит технический вискозиметр, который состоит из цилиндриче- ской формы высотой 200 мм с внутренним диаметром 240 мм с закреплен- ным на ней устройством для измерения осадки бетонной смеси в виде на- правляющего штатива, штанги и металлического диска с шестью отвер- стиями (рис. 23).

Прибор закрепляют на виброплощадке и помещают в него форму- конус, которую заполняют тремя слоями бетонной смеси, уплотняя ее 25- кратным штыкованием каждого слоя. Затем форму-конус удаляют, а на по- верхности бетонного конуса устанавливают диск и включают вибропло- щадку и секундомер. Вибрирование продолжают до тех пор, пока не нач- нется выделение цементного теста из двух отверстий диска. В этот момент выключают секундомер и виброплощадку. Время вибрирования (выража-

 

 

256

ется в секундах) является показателем жесткости бетонной смеси. Марки бетонных смесей по удобоукладываемости и соответствующие им значе- ния жесткости и подвижности приведены в таблице 15.

 

 

Рис. 23. Технический вискозиметр: 1 — цилиндрический сосуд;

2 — кольцо;

3 — опорные планки;

4 — металлический корпус; 5 — насадка;

6 — зажим;

7 — штанга;

8 — диск;

9 — штатив

 

 

Жесткая бетонная смесь требует длительного вибрирования при ук- ладке. Пластичная смесь хорошо уплотняется кратковременным вибриро- ванием. Удобоукладываемая бетонная смесь при перевозке не расслаива- ется, при определении ее подвижности она не рассыпается, а садится цели- ком, от нее отделяется разжиженное цементное тесто. Удобоукладывае- мость бетонной смеси зависит от вида цемента, количества воды и цемент- ного теста, крупности и формы зерен заполнителя, содержания песка.

Бетонные смеси, приготовленные на разных цементах (при одном и том же составе) обладают неодинаковой подвижностью, так как разные цементы имеют различную водопотребность: чем она выше, тем меньше подвижность или больше жесткость смеси. Бетонные смеси на шлакопорт- ландцементе являются более жесткими, чем смеси на обычном портланд- цементе из-за большей водопотребности шлакопортландцемента.

С увеличением расхода воды подвижность смеси возрастает, но прочность бетона уменьшается.

Подвижность бетонной смеси существенно зависит от крупности зе- рен заполнителя. При более крупных заполнителях суммарная поверхность зерен меньше, при том же количестве цементного теста прослойки его ме- жду зернами заполнителей будут толще, а это увеличивает подвижность бетонной смеси.

 

257

Таблица 15 – Марки бетонных смесей по удобоукладываемости

 

Марки по удобоукладываемо- сти	Норма удобоукладываемости по показателю
	Жесткость, с	Подвижности (осадка конуса), см
1	2	3
Сверхжесткие смеси
СЖ3	Более 100	-
СЖ2	51…100	-
СЖ1	41…50	-
Жесткие смеси
Ж4	31…40	-
Ж3	21…30	-
Ж2	11…20	-
Ж1	5…10	-
Низкопластичные смеси
П1	4 и менее	1…4
П2	-	5…9
Пластичные смеси
П3	-	10…15
П4	-	16…20
Литые смеси
П5	-	21 и более

 

Новые химические добавки — суперпластификаторы значительно повышают подвижность бетонной смеси.

Нерасслаиваемость - способность бетонной смеси не расслаиваться при транспортировании, выгрузке и укладке. Связность бетонной смеси обеспечивают правильным подбором состава и необходимым количеством цементного теста. При отсутствии связности бетонная смесь легко рас- слаивается, теряет однородность, становится непригодной к укладке в форму, так как представляет собой лишь механическую смесь воды и твер- дых составляющих.

По степени готовности бетонные смеси делят на:

· бетонные смеси, готовые к употреблению (БСГ);

· сухие бетонные смеси (БСС).

Основные свойства бетона

Различают следующие свойства затвердевшего бетона как искусст- венного камня:

·  механические (прочность);

·  физические (плотность, пористость, водонепроницаемость, мо- розостойкость, усадка и расширение);

 

 

258

· специальные (коррозионная стойкость, огнестойкость, радиа- ционная стойкость).

Прочность бетона – способность выдерживать внешние нагрузки, не разрушаясь. Известно, что в конструкциях зданий и сооружений бетон испытывает различные деформации: сжатие, растяжение, изгиб и др. Луч- ше всего бетон сопротивляется (работает) сжатию, поэтому его прочность при сжатии является основной характеристикой механических свойств бе- тона.

Прочность бетона зависит от:

· свойств составляющих его компонентов;

· состава бетона;

· условий приготовления, твердения, эксплуатации бетона.

В стандартах на изделия обычно указывают требования к прочности бетона, его класс или марку. В отличие от марки класс гарантирует не только прочность, но и однородность материала.

Согласно СТ СЭВ 1406-78 и СНиП 2.03.01-84 прочность бетона для конструкций характеризуется классом.

Класс бетона определяется величиной гарантированной прочности на сжатие с обеспеченностью 0,95. Для бетонов установлены следующие классы: В1 (М15); В1,5 (М25); В2 (М25); В2,5 (М35); В3,5 (М50);  В5

(М75); В7,5 (М100); В10 (150); В12,5 (М150); В15 (М200); В20 (М250);

В22,5 (МЗОО); В25 (МЗОО); В25 (М350); В27,5 (М350); ВЗО (М400); В35

(М700); В60 (М800). Класс бетона задан в МПа, а марка — кгс/см².

Марку бетона используют при расчете состава и изготовлении бето-

на.

На прочность бетона заметное влияние оказывают виды цемента,

форма заполнителей, характер их поверхности, степень уплотнения бетон- ной смеси, продолжительность и условия твердения бетона.

Хорошо уплотненная бетонная смесь при благоприятных темпера- турных и влажностных условиях непрерывно набирает прочность в тече- ние ряда лет. В первые 7...10 суток прочность бетона растет быстро, затем к 28 суткам рост прочности замедляется, в возрасте 1 года постепенно за- тухает. В нормальных условиях бетонные образцы за 7 суток набирают 60...70% 28-суточной (марочной) прочности; в возрасте 180 суток, 1 года и 2 лет их прочность соответственно составляет 150, 175 и 200% марочной прочности. Твердение бетона ускоряется с повышением температуры и за- медляется с ее понижением. Так, при температуре 80...90 °С прочность бе- тона в атмосфере насыщенного пара достигает 60...70% от марочной за 10...12 ч твердения.

 

259

Физические и специальные свойства бетона.

Плотность бетона свойство бетона, влияющее на его стойкость к различным условиям эксплуатации. Обычный тяжелый бетон не является абсолютно плотным. Пористость в бетоне образуется из-за наличия воды в бетонной смеси. Пористость тяжелого бетона колеблется от 5 до 15%.

Плотность бетона может быть повышена тщательным подбором зер- нового состава заполнителей с целью уменьшения объема пустот в смеси; уменьшением водоцементного отношения, что достигается введением в бетонную смесь специальных добавок-пластификаторов, которые способ- ствуют снижению водопотребности бетонной смеси при той же подвижно- сти.

С повышением плотности бетона улучшаются его физико- механические свойства – повышается прочность, водонепроницаемость, морозо- и коррозиестойкость и др.

Водонепроницаемость бетона зависит от его плотности и струк- туры. Плотный бетон мелкопористой структуры при толщине железо- бетонных конструкций более 200 мм практически водонепроницаем. Во- донепроницаемость бетона характеризуется наибольшим давлением воды, при котором она еще не просачивается через бетонный образец. По водо- непроницаемости бетон подразделяется на шесть марок: W2; W4; W6; W8; W10; W12. Цифра в обозначении марки указывает на величину давления соответственно 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2 МПа. Для повышения водонепро- ницаемости бетона его поверхность покрывают плотным раствором, плен- ками из пластмасс, применяя расширяющиеся цементы.

Морозостойкость бетона – способность в насыщенном водой со- стоянии выдерживать многократные попеременные замораживания и от- таивания и определяется числом циклов попеременного замораживания и оттаивания, которые способны выдержать образцы 28-суточного возраста без снижения предела прочности при сжатии более чем на 25% и без поте- ри массы более чем на 5%.

В ГОСТе на тяжелый бетон, в том числе и гидротехнический, уста- новлены следующие марки морозостойкости: F50; F100; F150; F200; F300; F400; F500.

Высокой морозостойкостью обладают плотные бетоны, бетоны с вы- сококачественным гранитным щебнем.

Усадка и расширение. Усадка бетона – уменьшение его объема в процессе твердения. Она происходит при твердении бетона на воздухе или при недостаточной влажности среды, способствующей высыханию бетона. Усадка цементного камня обычно равна 3...5мм/м. У бетонов в связи с вве- дением заполнителей она значительно меньше и составляет 0,2...0,4 мм/м. Усадка увеличивается при повышении содержания цемента и воды, при- менении мелкозернистых и пористых заполнителей.

 

 

260

Для снижения усадки бетона следует применять белитовые цементы или цементы более низких марок, уменьшать количество воды затворения, применять крупные заполнители рационального зернового состава и стро- го соблюдать влажный режим твердения бетона.

В первый период твердения может происходить расширение бетона от нагревания теплом, выделяющимся при взаимодействии цемента с во- дой. Оно способно вызвать деформации конструкций и появление трещин, во избежание которых устраивают температурные швы, а для уменьшения тепловыделения бетона применяют цементы с малым выделением тепла,

Коррозионная стойкость. Коррозия бетона вызвана разрушением цементного камня и сопровождается понижением прочности и водонепро- ницаемости, а также ухудшением сцепления бетона с арматурой. Разруше- ние бетона от коррозии значительно ускоряется, если агрессивные вещест- ва проникают в его толщу, поэтому мерами повышения коррозионной стойкости бетона являются:

· применение цементов определенного состава и качества с ма- лым содержанием трехкальциевого алюмината и минимальным выделени- ем гидроксида кальция;

· тщательное уплотнение бетонной смеси после ее укладки с це- лью придания бетону большей плотности; правильное конструирование элементов сооружений для обеспечения равномерной деформации бетона в процессе твердения без образования трещин.

Защитить поверхность бетона от проникновения агрессивных ве- ществ можно облицовкой ее плотными керамическими плитками, обработ- кой специальными веществами (жидким стеклом, кислотоупорным цемен- том), покрытием гидроизоляционными и пленкообразующими поли- мерными материалами.

Огнестойкость. Бетон – огнестойкий материал, способный при по- жаре выдерживать высокие температуры, но длительное действие на бетон температур 150...250°С снижает его прочность на 25%. Эта потеря прочно- сти после ликвидации пожара не восстанавливается. При длительном воз- действии температуры 500°С и последующем увлажнении бетон разруша- ется. При строительстве сооружений, подвергаемых в процессе эксплуата- ции длительному воздействию высоких температур (свыше 250°С), приме- няют жаростойкий бетон.

Радиационная стойкость. Для защиты от радиоактивных из- лучений в качестве заполнителей для бетона используют материалы с вы- сокой плотностью: магнетит, барит, металлический скрап, чугунную дробь и др. Для улучшения защитных свойств особо тяжелых и гидратных бето- нов (содержат большое количество химически связанной воды) в их состав вводят добавки, содержащие легкие элементы (литий, кадмий, бор), такие, как карбид бора, хлористый литий, сернокислый кадмий и др.

 

 

261