Классификация и область применения

Свойства бетонных смесей.

 

Формирование оптимальной структуры бетона тесно связано с технологическими свойствами бетонной смеси – сопротивление сдвигу и вязкость. Определение этих показателей чрезвычайно затруднено, так как бетонная смесь является грубодисперсной. Грубодисперсность смесей и изменяемость их свойств во времени затрудняют разработку простых методов и удобных, компактных приборов для определения показателей сопротивление сдвигу и вязкости. Поэтому разработаны другие показатели оценки технологических свойств бетонной смеси – подвижность и жесткость (удобоукладываемость). Требования к бетонным смесям нормируются ГОСТ 7473-93 «Смеси бетонные. Технические условия».

В соответствии с данным нормативным документам по степени готовности бетонные смеси подразделяют на:

- бетонные смеси готовые к употреблению (БСГ);

- бетонные смеси сухие (БСС).

В зависимости от показателя удобоукладываемости бетонные смеси подразделяют на три группы:

- сверхжесткие (СЖ);

- жесткие (Ж);

- подвижные (П).

Группы подразделяют на марки по удобоукладываемости.

Условное обозначение бетонной смеси при состоит из сокращенного обозначения бетонной смеси с указанием степени готовности, типа бетона и его класса по прочности, марки по удобоукладываемости, морозостойкости, водонепроницаемости, средней плотности (для легкого бетона).

Пример условного обозначения готовой к употреблению бетонной смеси тяжелого бетона класса по прочности на сжатие В25, марок по удобоукладываемости П1, морозостойкости F200 и водонепроницаемости W4:

БСГ В25 П1 F200 W4 ГОСТ 7473-94

 

То же, для сухой бетонной смеси тяжелого бетона:

БСС В25 П1 F200 W4 ГОСТ 7473-94

 

То же, бетонной смеси, готовой к употреблению, легкого бетона класса по прочности В12,5, марок по удобоукладываемости П2, морозостойкости F200, водонепроницаемости W2 и средней плотности D900:

БСГ В12,5 П2 F200 W2 D900 ГОСТ 7473-94

 

То же, для сухой бетонной смеси легкого бетона:

БСС В12,5 П2 F200 W2 D900 ГОСТ 7473-94

 

Подвижность и жесткость бетонной смеси характеризуют ее способность равномерно распределяться в армированном пространстве опалубки и уплотняться при заданной интенсивности механических воздействий (ГОСТ 10181-2000 «Смеси бетонные. Методы испытаний»).

Показателем подвижности смеси является величина осадки (ОК) в см изготовленного из нее стандартного конуса под действием силы тяжести или расплыву (РК) конуса, отформованного из бетонной смеси (Расплыв конуса характеризует удобоукладываемость бетонной смеси марок П4-П5).

Для определения подвижности бетонной смеси применяют конус нормальный или увеличенный (рисунок 1).

 

1 - ручка; 2 - корпус; 3 - упоры; 4 - сварной шов

Рисунок 1 - Конус для определения подвижности

 

Конус устанавливают на гладкий лист и заполняют его бетонной смесью марок П1, П2 или П3 через воронку в три слоя одинаковой высоты. Каждый слой на его высоту уплотняют штыкованием металлическим стержнем в нормальном конусе - 25 раз, в увеличенном - 56 раз.

Бетонной смесью марок П4 и П5 конус заполняют в один прием и штыкуют 10 раз.

Конус во время заполнения и штыкования должен быть плотно прижат к листу. После уплотнения бетонной смеси воронку снимают, избыток смеси срезают кельмой вровень с верхними краями конуса, и заглаживают поверхность бетонной смеси. Время от начала заполнения конуса до его снятия не должно превышать 3 мин.

Конус плавно снимают с отформованной бетонной смеси в строго вертикальном направлении и устанавливают рядом с ней. Время, затраченное на подъем конуса, должно составлять 5-7 с.

Осадку конуса бетонной смеси определяют, укладывая гладкий стержень на верх формы и измеряя расстояние от нижней поверхности стержня до верха бетонной смеси с погрешностью не более 0,5 см. Если после снятия формы конуса бетонная смесь разваливается, измерение не выполняют, и испытание повторяют на новой пробе бетонной смеси.

Осадку конуса бетонной смеси, определенную в увеличенном конусе, приводят к осадке нормального конуса умножением осадки увеличенного конуса на коэффициент 0,67.

Осадку конуса бетонной смеси вычисляют с округление до 1,0 см, как среднеарифметическое результатов двух определений из одной пробы, отличающихся между собой не более чем:

#G0на	1 см	пр	ОК	9 см;
"	2 см	"	ОК	=10-15 см;
"	3 см	"	ОК	16 см.

При большем расхождении результатов определение повторяют на новой пробе.

Расплыв конуса бетонной смеси РК оценивают по нижнему диаметру лепешки (в см), образовавшейся в результате расплыва бетонной смеси при определении подвижности по осадке нормального конуса. Расплыв конуса бетонной смеси определяют измерением металлической линейкой диаметра расплывшейся лепешки в двух взаимно перпендикулярных направлениях с погрешностью не более 0,5 см.

Осадку и расплыв конуса бетонной смеси определяют дважды. Общее время испытания с начала заполнения конуса бетонной смесью при первом определении и до момента измерения осадки конуса при втором определении не должно превышать 10 мин. Расплыв конуса вычисляют с округлением до 1,0 см, как среднеарифметическое значение результатов двух определений расплыва конуса из одной пробы, отличающихся между собой не более чем на 3 см. При большем расхождении результатов определение повторяют на новой пробе.

Жесткость бетонной смеси характеризуют временем вибрации в секундах, необходимым для уплотнения бетонной смеси на стандартном вибростоле, который колеблется с частотой 3000 кол/мин при амплитуде 0,5 мм.

В зависимости от марки бетонной смеси по удобоукладываемости по #M12291 1200001709ГОСТ 7473#S применяют следующие методы определения жесткости:

- на установке типа Вебе (рисунок 2) - смесей марок Ж1-Ж4 и СЖ1-СЖ3;

- по методу Красного (рисунок 3) - смесей марок Ж1-Ж4;

- по методу Скрамтаева - смесей марок Ж1-Ж4.

 

 

1 - цилиндр с фланцем в основании; 2 - конус; 3 - кольцо-держатель с ручками;

4 - загрузочная воронка; 5 - штатив; 6 - направляющая втулка; 7- фиксирующая

втулка; 8 - диск с шестью отверстиями; 9 - стальная шайба; 10 - штанга

Рисунок 2 - Установка типа Вебе

 

 

Рисунок 3 - Прибор Красного

Жесткость бетонной смеси определяют дважды. Общее время испытания с начала заполнения формы при первом определении и до окончания вибрирования при втором определении не должно превышать 10 мин. Жесткость вычисляют с округлением до 1 с, как среднеарифметическое значение результатов двух определений жесткости из одной пробы смеси, отличающихся между собой не более чем на 20% среднего значения. При большем расхождении результатов определение повторяют на новой пробе.

По показателям подвижности и жесткости бетонные смеси подразделяют на подвижные и жесткие:

 

Бетонная смесь	Осадка конуса, см	Жест-кость, с	Бетонная смесь	Осадка конуса, см	Жест-кость, с
Особо жесткая	-		Малоподвижная	1 – 5	15 – 25
Повышенно жесткая	-	100 – 200	Умеренно подвижная	6 – 9	5 – 15
Жесткая	-	60 – 100	Подвижная	9 – 18	-
Умеренно жесткая	-	25 – 60	Текучая (литая)		-

 

 

Наряду с этим предъявляются требования к однородности и пластичности бетонных смесей. Эти показатели обычно определяются визуально. Все смеси независимо от подвижности и удобоукладываемости должны быть достаточно пластичными и однородными.

Важным фактором, определяющим технологические свойства смеси и формирование структуры бетона, является содержание воды. При малом количестве воды она сорбируется на поверхности зерен, поэтому смесь является жесткой. С увеличением количества воды она заполняет капилляры смеси. В этом случае увеличивается подвижность смеси. Если вода начинает отделяться, бетонная смесь расслаивается, нарушается однородность ее структуры. В этом случае вода скапливается в верхнем слое, что снижает прочность и долговечность бетона, или под зернами щебня, что ослабляет прочность сцепления с растворной частью.

Применение тех или иных смесей определяется технологическим оборудованием и особенностями элементов бетонируемых конструкций.

Требования к подвижности и жесткости бетонных смесей, используемых для изготовления некоторых элементов конструкций приведены в таблице:

 

Вид конструкции	Способ уплотнения
Вибрированием	Вручную
Осадка конуса, см	Жесткость, с	Осадка конуса, см
Сборные железобетонные конструкции, изготовляемые на заводах и полигонах		³ 40	-
Подготовка под фундаменты, полы	1 - 2	35 - 25	3 - 6
Основания дорожных покрытий; Массивные неармированные конструкции; Дорожные покрытия	2 - 4	25 - 15	3 - 6
Балки, колонны большого и среднего сечения	4 - 6	15 - 10	6 - 8
Железобетонные конструкции, сильно насыщенные арматурой (пролетные строения арочных и балочных мостов)	6 -12	10 - 5	8 - 15
Конструкции выполняемые методом подводного бетонирования	12 - 18	-	-

 

Материалы для бетона

 

Качество бетона зависит от качества исходных материалов. Качество материалов регламентируется нормативно-техническими документами.

Щебень

Для бетона пригоден щебень, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 26633-91 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия». Обычно крупность щебня должна составлять не более ¼ минимального сечения элемента конструкции и не более наименьшего расстояния между стержнями арматуры. В бетонах специального назначения (высокопрочных, дорожных и аэродромных) наибольшая крупность щебня колеблется от 40 до 5 мм. Это улучшает физические свойства бетона и увеличивает прочность при изгибе и растяжении.

Содержание в крупных заполнителях зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы не следует допускать более 25% по массе.

Морозостойкость щебня в каждом отдельном случае устанавливается проектом и должна быть не ниже морозостойкости бетона.

По показателю прочности щебень должен быть примерно в 2 раза больше прочности бетона марки 300 и выше и 1,5 раза для бетона марки ниже 300.

Водопоглащение щебня не должно превышать 3 % для бетоном марки 300 и выше и 5 % для бетонно марки ниже 300.

Кроме того, в щебне ограничивается содержание вредных примесей в виде сернистых и сернокислых соединений, глинистых веществ (до 1,0 % по массе) и органических соединений, который при повышенном содержании разрушают бетон.

Требования к гравию по крупности, зерновому составу, водопоглащению и морозостойкости те же, что и к щебню.

Песок.

Для бетона обычно применяются природные пески удовлетворяющие требованиям ГОСТ 26633-91.

#G0Мелкий заполнитель для бетона выбирают по зерновому составу, содержанию пылевидных и глинистых частиц, петрографическому составу, радиационно-гигиенической характеристике. При подборе состава бетона учитывают плотность, водопоглощение (для песков из отсевов дробления), пустотность, а также прочность исходной горной породы на сжатие в насыщенном водой состоянии (для песков из отсевов дробления).

Мелкие заполнители должны иметь среднюю плотность зерен от 2000 до 2800 кг/м . Зерновой состав мелкого заполнителя должен соответствовать графику (см. чертеж). При этом учитывают только зерна, проходящие через сито с круглыми отверстиями диаметром 5 мм.

 

1 - нижняя граница крупности песка (модуль крупности 1,5);

2 - нижняя граница крупности песка (модуль крупности 2,0)

для бетонов класса В15 и выше; 3 - нижняя граница крупности

песка (модуль крупности 2,5) для бетонов класса В25 и выше;

4 - верхняя граница крупности песков (модуль крупности 3,25).

 

При несоответствии зернового состава природных песков требованиям графика следует применять укрупняющую добавку к мелким и очень мелким пескам - песок из отсевов дробления или крупный песок, а к крупному песку - добавку, понижающую модуль крупности, - мелкий или очень мелкий песок.

Цемент.

Для бетона применяют портландцемент и его разновидности удовлетворяющие требованиям ГОСТ 10178-85, а также другие цементы удовлетворяющие требованиям ГОСТ 30515-97 «Цементы. Общие технические условия». Выбор разновидности цемента определяется условиями работы бетонных элементов сооружений.

В зависимости от заданной прочности бетона (марки бетона0 устанавливают активность (марку цемента):

Марка бетона		200 – 250
Марка цемента				500 - 600

 

В технологии высокопрочных бетонов допускается превышении марки бетона над маркой цемента.

Вода.

Обычно применяется чистая питьевая вода, не содержащая свободных минеральных и органических кислот с водородным показателем (рН) в пределах от 4 до 12.

Качество воды определяют химическим анализом. в сомнительных случаях ее пригодность проверяют опытным путем, сравнивая показатели прочности образцов бетона в возрасте 28 суток, приготовленных в равных условиях на чистой и испытуемой воде.

Добавки.

Свойства бетонных смесей и бетонов можно регулировать в широких приделах с помощью добавок. По воздействию на свойства бетонных смесей и бетона среди добавок выделяют регуляторы:

- технологических свойств бетонных смесей (пластифицирует бетонную смесь, снижает ее водопотребность и позволяет сократить расход цемента на 5 – 7 % или понизить водо-цементное отношение и увеличить прочность бетона на 10 – 12 %);

- структуры бетона (делятся на воздухововлекающие, газообразующие, уплотняющие и расширяющие вещества);

- процессов схватывания и твердения бетона.

 

 

Тяжелый бетон.

Характеристики бетона.

 

Наибольшее распространение в строительстве получил тяжелый бетон. Его применяют для изготовления бетонных и железобетонных конструкции, пролетных строений и опор мостов, устройства дорожных покрытий и т.д.

Важнейшей характеристикой бетона является пористость, которая в значительной степени определяет его свойства. С увеличением пористости значительно возрастают водопоглащение, водонасыщение, водонепроницаемость, уменьшаются прочность, морозостойкость и долговечность бетона. Ориентировочно пористость бетона рассчитывается следующим образом:

,

 

где - объемная масса бетон, г/см³;

- плотность бетонов, полученная как средневзвешенная величина от плотности щебня, песка и цементного камня, г/см³.

Обычно пористость тяжелых бетонов составляет 10 – 15 5, в отдельных случаях 5 – 7 %.

Водопоглащение. У тяжелых бетонов водопоглащение колеблется в пределах 2 – 4 % по массе (5 – 10 % по объему). Водопоглащение определяется по методике ГОСТ 12730.3-78 «Бетоны. Метод определения водопоглащения».

#G0Образцы помещают в емкость, наполненную водой с таким расчетом, чтобы уровень воды в емкости был выше верхнего уровня уложенных образцов примерно на 50 мм. Образцы укладывают на прокладки так, чтобы высота образца была минимальной (призмы и цилиндры укладывают на бок). Температура воды в емкости должна быть (20±2)°С.

Образцы взвешивают через каждые 24 ч водопоглощения на обычных или гидростатических весах с погрешностью не более 0,1%.

Испытание проводят до тех пор, пока результаты двух последовательных взвешиваний будут отличаться не более чем на 0,1%.

Водопоглощение бетона определяют также методом кипячения образцов в случае, когда это предусмотрено стандартами (техническими условиями) на сборные бетонные и железобетонные изделия или рабочими чертежами на монолитные бетонные и железобетонные конструкции по приложению к настоящему стандарту.

Водопоглощение бетона отдельного образца по массе в процентах определяют с погрешностью до 0,1% по формуле

(1)

где - масса высушенного образца, г;

- масса водонасыщенного образца, г.

 

Водонепроницаемость.

Показателем водонепроницаемости бетона служит гидростатическое давление, при котором вода не просачивается через образец, испытуемый по стандартной методике ГОСТ 12730.5-84 «Бетоны. методы определения водонепроницаемости». По водонепроницаемости бетонs делят на несколько марок от W 4 до W 12.

 

Прочность бетона.

Это ведущий показатель механических свойств бетона. Марка бетона – предел прочности при сжатии бетонных кубов размером 15´15´15 см в возрасте 28 суток при твердении в нормальных условиях (температура воздуха 18 – 20 ^оС, относительная влажность 90 – 100 %). Показатель прочности в значительной степени зависит от методики испытания, поэтому прочность бетона определяют при стандартной скорости нагружения (0,6±0,4 МПа/с при одноосном сжатии). При этом время нагружения одного образца должно быть не менее 30 секунд. Для тяжелых бетонов установлены следующие марки М 50; М 75; М 100; М 150; М 200; М 250; М 300; М 350; М 400; М 450; М 500; М 550; М 600.

При расчете некоторых конструкций (например, бетонных покрытий и оснований) в качестве расчетной прочности бетона принимают предел прочности на растяжение при изгибе. Марка бетона при изгибе определяется прочностью при изломе неармированных бетонных балочек размером 15´15´50 см сосредоточенными силами. Предел прочности при изгибе и предел прочности пи сжатии связаны зависимостью , где a=0,6¸0,7. Соотношение колеблется в пределах от 6 до 10.

Для некоторых бетонных конструкций и изделий (трубы, резервуары и т.д.) ведущим показателем качества бетона является его сопротивление растяжению. Предел прочности при растяжении определяют с помощью осевого растяжения образцов. Его можно определить и с помощью раскалывания бетонного образца. Для тяжелых бетонов прочность при растяжении меньше прочности при сжатии в 8 – 20 раз. Прочность при растяжении изменяется в большей степени, чем прочность при сжатии, в зависимости от наличия микротрещин и других дефектов в структуре бетона, поэтому соотношение величин может служить показателем качества (дефектности) структуры бетона. Чем больше , тем больше дефектов в структуре бетона, тем ниже его качество.

Прочность бетона как материала конгломератного строения зависит от прочности отдельных его составляющих, прочности сцепления между ними, и особенностями структуры бетона в целом.

Прочность бетона прямо пропорциональна активности цемента. С понижением В/Ц отношения до определенного предела прочность бетона данного состава и при данном способе уплотнения повышается. Оптимальное В/Ц отношение, при котором прочность бетона наибольшая, определяется условиями удобоукладываемости смеси. При обычных условиях уплотнения оптимальное В/Ц находится в пределах 0,4 – 0,5, а при усиленном уплотнении – 0,25 – 0,4. Если в бетоне значение В/Ц выше оптимального, создается избыток свободной воды, которая увеличивает пористость цементного камня, а следовательно, понижает прочность бетона.

 

Деформации бетона

Деформации под нагрузкой

Бетон является упруго-вязко-пластичным материалом, вследствие этого при некоторой длительности действия механической нагрузки в образце наряду с упругими возникают и вязко-пластичные деформации.

Если в некоторый момент времени снять нагрузку, то деформация бетона уменьшится на величину, равную начальной упругой деформации. Затем происходит медленное восстановление некоторой части мгновенно обратимых деформаций.

Упругие деформации характеризуются полной упругой деформацией, а таже модулем упругости

,

где - предел прочности бетона при сжатии, МПа.

Модуль упругости бетона зависит не только от прочности, но и от его структуры. При равной прочности с уменьшением крупности щебня модуль упругости уменьшается, с ростом крупности увеличивается.

Деформации бетона учитывают, решая задачи при расчете и технологии производства железобетонных конструкций.

 

Деформации при изменении влажности

С изменением влажности бетон претерпевает объемные изменения. Если бетон постоянно находится во влажной среде, постепенно увеличивается его объеме – набухание, и, наоборот, с уменьшением влажности происходит усадка. Усадка при твердении происходит в две стадии. Первичная усадка вызвана испарением и утечкой воды из бетонной смеси. Вторичная усадка возникает в процессе твердения и высыхания бетона. Размер усадки и ее развитие зависят от минералогического состава и добавок, тонкости помола цемента, В/Ц отношения, свойств и количества заполнителей, температуры и влажности окружающей среды. Повышенная усадка характерна для бетонов с большим содержанием цемента и В/Ц ³ 0,6.

 

Температурные деформации

Коэффициент температурного расширения или сжатия изменяется в зависимости от состава бетона и его влажности. Для практических целей можно принять коэффициент температурного расширения бетона равным 10×10^-6 на 1^оС. Температурные деформации бетона создают напряжения в плитах дорожных одежд и могут вызвать трещины. Для устранения этого явления в бетонных покрытиях устраивают температурные швы.

 

Долговечность и морозостойкость бетона

Долговечность бетона измеряют единицами времени, а также количеством циклов воздействия указанных факторов.

К бетонным элементам конструкций предъявляются требования по морозостойкости, которую определяют путем замораживания образцов до – 15 ¸ - 20 ^оС и последующего оттаивания в воде при 15 – 20 ^оС. Образцы испытывают после 28 суток естественного твердения или через 7 суток после пропаривания по методике ГОСТ 10060.0-95 – ГОСТ 10060.4-95 «Бетоны. Методы определения морозостойкости».

За марку бетона по морозостойкости принимают наибольшее число циклов попеременного замораживания и оттаивания, при котором прочность образцов уменьшается не более чем на 15 % по сравнению с прочностью образцов испытанных в возрасте 28 суток (7 суток). По показателям морозостойкости (Мрз) бетоны делят на марки 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400 и 500.

Морозостойкость – одно из главных требований к бетонам, работающим в условиях попеременного замораживания и оттаивания. Морозостойкость зависит от В/Ц отношения, вида и активности цемента, условий твердения и возраста бетона к моменту замораживания, плотности бетона, качества песка и щебня.

С увеличением В/Ц отношения морозостойкость бетона уменьшается вследствие образования большой сети водопроницаемых, взаимосвязанных капилляров, способных легко насыщаться водой. Для морозостойких бетонов В/Ц отношение принимают на более 0,5. В морозостойких бетонах принимают портландцементы с содержанием алюмината С₃А меньше 8 %.

Для повышения морозостойкости бетона необходимо подбирать плотные составы из морозостойкого щебня и песка с оптимальным количеством цемента при минимально возможном количестве воды, и обеспечивать уход за свежеуложенным бетоном в начальный период твердения (обработка поверхности плит эмульсией или разжиженным битумом). Повышают морозостойкость гидрофобные воздухововлекающие добавки, способствующие образованию условно-замкнутых пор с гидрофобной поверхностью, которые в обычных условиях не заполняются водой и служат резервными порами, куда отжимается вода при замораживании бетона.

 

Коррозия бетона

Бетон разрушается под влиянием физико-химического воздействия факторов среды. Коррозия главным образом зависит от коррозионной стойкости цементного камня. Чем больше поверхность бетона соприкасающаяся с агрессивной газообразной или жидкой средой, тем энегичнее коррозия бетона.

Для придания коррозионной стойкости бетону необходимо применять цементы, соответствующие агрессивности среды, придавать большую плотность бетону, защищать поверхность от проникновения газов и воды с растворенными агрессивными веществами, затирая поверхность изделий раствором жидкого стекла или обрабатывая битумной эмульсией, битумом и пленкообразующими высокомолекулярными веществами.

Твердение бетона и уход за ним

Бетон начинает набирать прочность постепенно по мере твердения цементного камня. Наибольшая скорость нарастания прочности бетона наблюдается в ранние периоды твердения и далее постепенно уменьшается.

Прирост прочности бетона значительно ускоряется с повышением температуры среды и максимальной влажности.

Во влажной среде бетон приобретает значительно большую прочность, чем на воздухе. При испарении влаги из бетона его твердение практически прекращается.

 

Возраст бетона, сут.	Относительная прочность бетона при температуре твердения, ^оС
	0,15	0,20	0,30	0,37	0,45
	0,25	0,32	0,45	0,54	0,60
	0,35	0,44	0,60	0,70	0,72
	0,55	0,65	0,80	0,85	0,85
	0,80	0,92	1,00	1,05	1,10

 

Уход за бетоном включает комплекс мероприятий, обеспечивающих благоприятные условия твердения уложенной и уплотненной смеси, а также способов, предохраняющих бетон от повреждения в раннем возрасте.

Уход за свежеуложенным бетоном обычно осуществляют путем покрытия его поверхности пленкообразующими материалами. Эти вещества образуют водонепроницаемую пленку, надежно защищающую поверхность бетона от испарения воды. Распределение пленкообразующих материалов производится обычно в два приема. Первый слой наносят непосредственно после окончательного уплотнения и отделки поверхности. Кроме того, можно укрывать бетонную смесь полиэтиленовой пленкой.

 

Контроль качества

Контроль осуществляет лаборатория. Контролируется качество исходных материалов для бетона, рассчитывается состав и проводится периодическая проверка качества смеси и бетона. При контроле качества материалов и бетона руководствуются ГОСТами и техническими правилами.

В процессе приготовления смеси следует контролировать дозирование материалов в бетономешалку, особенно воды и цемента. необходимо систематически контролировать принятый режим перемешивания смеси, определять ее подвижность, объемную массу в уплотненном состоянии и коэффициент выхода бетона. Тщательно контролируют условия твердения бетона, в первую очередь влажность и температуру.

Контроль прочности бетона осуществляется путем периодического отбора проб смеси данной серии замесов и изготовления из нее контрольных образцов кубов и балок, уплотняемых тем же способом, как и бетон в конструкциях. Образцы бетона должны твердеть в таких же условиях, что и конструкции. Образцы испытывают в возрасте 28 суток или другие установленные сроки. Иногда фактическую прочность бетона определяют по образцам, взятым из конструкции путем высверливания цилиндров диаметром и высотой 10 – 20 см.

Для оперативного определения прочности распространены склерометрические, акустические и ультразвуковые методы.

Результаты текущего контроля заносят в специальные лабораторные журналы.

 

Особенности бетонных работ

При низких температурах

 

Для нормального твердения бетонной смеси, уложенной в опалубку, необходимо обеспечить достаточное количество тепла и влажную среду. При температуре ниже 10 ^ос твердения постепенно затухает, а при 0 ^ос практически прекращается. Свободная вода, замерзая, увеличивается в объеме, что приводит к разрушению формирующихся структурных связей в твердеющем бетоне. Повторные оттаивания и замерзания воды значительно снижают прочность бетона, при этом в раннем возрасте твердения разрушение структурных связей происходит интенсивнее. Только после достижения бетоном 30 – 50 % проектной прочности заметно снижается влияние замораживания на свойства бетона.

Нормальные условия твердения при низких температурах воздуха достигаются использованием внутреннего тепла смеси, дополнительной подачей тепла извне, введением в смесь ускорителей твердения. Основным положением зимнего бетонирования является получение бетона с максимальной (критической) прочностью в возможно короткий срок. Для этого используют быстротвердеющие цементы и принимают меньшее водо-цементное отношение. Внутренний запас тепла смеси может быть увеличен путем предварительного подогрева составляющих. В первую очередь нагревают воду до 80 ^оС, а песок и щебень до 40 ^оС. Это повышает температуру смеси в период ее укладки и уплотнения и способствует ускорению нарастания прочности бетона. Однако следует стремиться к тому, чтобы температура бетонной смеси не превышала 40 ^оС, иначе резко снижается подвижность смеси.

Значительное ускорение твердения достигается введением в смесь добавок хлористого кальция в количестве 1,5 – 3,0 % от массы цемента.

Для использования внутреннего тепла бетонной смеси применяют способ термоса. при этом способе поверхность бетонируемого элемента покрывают слоем теплоизоляционного материала (шлак, опилки, и т.д.) Этот способ рационален при бетонировании массивных сооружений, имеющих относительно малую поверхность охлаждения при средней температуре воздуха не ниже – 15 ^оС.

Подогрев бетонной смеси может производиться паром, подогретым воздухом, электроподогревом.

Пароподогрев водяным паром, циркулирующим по каналам опалубки, обеспечивает температуру 50 – 70 ^оС, что позволяет в течение 2 – 3 суток достич проектной прочности бетона.

Электроподогрев основан на том, что при пропускании через бетонную смесь переменного тока температура бетона повышается. При электропрогреве на поверхности свежеуложенной бетонной смеси укрепляют стальные электроды. Роль электродов могут выполнять стальные стержни железобетонных элементов конструкций. Электропрогрев железобетонных элементов необходимо вести при пониженных напряжениях тока 50–100 В.

Скорость повышения температуры должна быть не более 5 ^оС в час, а максимальная температура при электропрогреве – не более 60 ^оС.

Подогрев теплым воздухом осуществляется при небольших объемах работ. Тепляки устраивают из фанеры, брезента и других материалов с отоплением обычными или электрическими отражательными печами.

 

Холодный бетон

 

Возможно устройство дорожных и аэродромных покрытий при отрицательных температурах методом холодного бетона. Этот способ основан на введении в бетонную смесь больших добавок хлористого кальция и хлористого натрия, что резко понижает температуру замерзания воды в бетонной смеси.

Кроме того, соли значительно пластифицируют бетонную смесь, а хлористый калий является ускорителем твердения.

Нарастание прочности бетона с добавками хлористых солей при отрицательных температурах происходит относительно медленно: за 7 суток – до 30 %, за 28 суток – до 50-60 %, за 90 суток – до 90-100 % от проектной марки бетона.

Соли вводят в бетонную смесь в виде растворов. Холодную бетонную смесь изготавливают и укладывают при температуре до – 20 ^оС. Уложенная и уплотненная смесь должна быть защищена способом термоса. Изготовление густоармированных железобетонных конструкций с применением холодного бетона не рекомендуется, так как хлористые соли вызывают коррозию стальной арматуры.

Свойства холодного бетона несколько хуже по сравнению с бетонами, твердеющими в обычных условиях. При равной прочности холодные бетоны обладают меньшей долговечностью, морозостойкостью, повышенной усадкой и хрупкостью.

 

Дорожный цементобетон

 

Дорожный цементобетон – разновидность тяжелого бетона – применяют для устройства покрытий на автомобильных дорогах, аэродромах, дорогах промышленных предприятий, городских улицах и проездах. Бетон дорожных покрытий работает в неблагоприятных условиях, так как подвергается не только воздействию транспортных средств, но и атмосферных осадков, в особенности многократно повторяющемуся увлажнению и высыханию, замораживанию и оттаиванию, поэтому к нему предъявляют повышенные требования по прочности, морозо- и износостойкости.

Ведущим показателем прочности дорожного бетона является предел прочности при изгибе. Для автомобильных дорог I и II категории применяют бетоны соответственно марок 500 и 400.

Марка дорожного бетона по морозостойкости должна быть не ниже F 100 для районов средней полосы и F 200 для северных районов. Для устройства оснований разрешается применять бетон марки по морозостойкости F 50. Морозостойкость бетона обеспечивается применением морозостойкого щебня, специального портландцемента и созданием однородной структуры при оптимальном расходе цемента и минимальном водо-цементном отношении, а также введением в смесь гидрофобных и воздухововлекающих добавок. Рекомендуется принимать водо-цементное отношение не более 0,5 для верхних слоев и 0,6 для нижних слоев двухслойных покрытий.

Важным показателем дорожного бетона является износостойкость, которая зависит от структуры и состава верхнего слоя дорожной плиты. Истираемость бетона определяется по методике ГОСТ 13807-81 «Бетоны. Метод определения истираемости». Истираемость бетона следует определять при подборе состава бетона, а также при каждом изменении вида крупного заполнителя или его содержания в бетоне более чем на 100 кг/м , но не реже одного раза в 6 мес. Определение истираемости бетона следует производить в возрасте, соответствующем достижению бетоном проектной марки по прочности. Образцы для испытаний на круге истирания должны иметь форму куба с ребром длиной 70 мм или цилиндра диаметром и высотой 70 мм.