Классификация песков по крупности

Группа песков	Полный остаток на сите с сеткой 0,63 мм, %	Модуль крупности	Водопотребность песка, %
Повышенной крупности	65-75	3,0-3,5	5-4
Крупный	45-65	2,5-3,0	6-5
Средний	30-45	2,0-2,5	8-6
Мелкий	10-30	1,5-2,0	10-8
Очень мелкий	Менее 10	Менее 1,5	Более 10

 

Гравий имеет округлые зерна и гладкую поверхность. Щебень получают дроблением горных пород, в том числе и крупного гравия. Он имеет угловатые зерна и шероховатую поверхность. Форма зерен и гладкость поверхности влияют на сцепление цементного камня с заполнителем, на удобоукладываемость бетонной смеси, а также на расход цемента.

Зерновой состав крупного заполнителя определяется на контрольном наборе сит с размерами ячеек: 70, 40, 20, 10 и 5 мм и должен находиться в пределах, указанных в табл. 7.3. Наибольшая крупность крупного заполнителя D соответствует размеру отверстия сита, полный остаток на котором не превышает 10%; наименьшая крупность – размер отверстия сита, полный остаток на котором больше или равен 95%.

Таблица 7.3

Требования к зерновому составу крупного заполнителя

Размер контрольных сит	Наименьшая крупность d	0,5 (d+D)	Наибольшая крупность D	1,25D
5(3) мм	10 мм и более	для одной фракции	для смеси фракций
Полный остаток на ситах, % по массе	95-100	90-100	40-80	50-70	0-10

 

По происхождению крупный заполнитель может быть природный, искусственный, из отходов промышленности (щебень из шлака, кирпичного боя, старого и бракованного бетона и проч.).

Важнейшими свойствами заполнителей являются плотность, зерновой и минеральный составы, форма и характер поверхности зерен, содержание вредных примесей, прочность, морозостойкость. Прочность крупного заполнителя для тяжелых бетонов должна быть в 1,5-2 раза больше прочности бетона.

Вода. В технологии бетонных работ воду используют для затворения бетонных и растворных смесей, для поливки бетона в процессе твердения, для промывки заполнителей. Применяют водопроводную питьевую воду, а также природную (вода рек, естественных водоемов) с рН не менее 4, содержащую не более 5000 мг/л минеральных солей. Вредными считаются органические вещества, растворимые соли, в особенности содержащие ионы (их содержание не должно превышать 2700 мг/л в пересчете на SO₃) и Сl^-, а также взвешенные частицы глины, песка, пыли, почвы.

Специальные добавки применяют для регулирования свойств бетона, бетонной смеси и экономии цемента. Различают добавки, регулирующие свойства бетонной смеси (пластифицирующие, стабилизирующие, водоудерживающие); регулирующие схватывание цемента и твердение бетона (ускоряющие твердение, замедляющие схватывание, противоморозные); добавки, регулирующие плотность и пористость бетона (воздухововлекающие, газообразующие и др.); добавки, придающие бетону специальные свойства (гидрофобизирующие, антикоррозийные и др.).

Свойства бетонной смеси

Бетонная смесь представляет собой сложную многокомпонентную систему, состоящую из тонкодисперсных частиц цемента, новообразований, возникающих при взаимодействии цемента с водой, частиц песка, крупного заполнителя, воды, вводимых в ряде случаев специальных добавок, вовлеченного воздуха.

По своему строению бетонная смесь представляет единое физическое тело, в котором частицы вяжущего, вода и зерна заполнителя связаны внутренними силами взаимодействия. Основной структурообразующей составляющей бетонной смеси является цементное тесто. Свойства бетонной смеси зависят от количества и качества цементного теста.

Основные свойства бетонной смеси

Тиксотропия - способность разжижаться при механических воздействиях (приобретать свойства тяжелой жидкости) и вновь загустевать после прекращения воздействий. Это свойство используется при виброуплотнении бетонных смесей.

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

 

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 включатьдополнительный 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 75 до 4500 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 20 2 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.

 

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 (R_ц) и соотношением количеств цемента и воды – цементно-водным отношением Ц/В.