Пластификация бетонных смесей

Бетонной смесью называют рационально составленную и тщательно перемешанную смесь компонентов бетона (вяжущее, вода, мелкий и крупный заполнители) до начала процессов схватывания и твердения.

Каждый из этих компонентов влияет на реологические свойства смеси (реология-наука о деформациях и текучести веществ). По своим свойствам бетонная смесь занимает промежуточное положение между вязкими жидкостями и твердыми телами.

Бетонную смесь удобно рассматривать как систему, состоящую из двух компонентов: цементного теста и заполнителя. Цементное тесто является основным структурообразующим компонентом в состав, которого входят цемент, вода и в ряде случаев тонкомолотые минеральные добавки. Чем больше в цементном тесте воды, тем пластичнее тесто и соответственно пластичнее бетонная смесь. При введении заполнителя в цементное тесто слои теста прилегающие к поверхности заполнителя теряют свою подвижность, смесь становится менее пластичной. Влияние заполнителя возрастает с увеличением его содержания

Одно из основных свойств бетонной смеси — тиксотропия — способность разжижаться (т. е. приобретать свойства жидкого тела) при периодически повторяющихся механических воздействиях (на­пример, вибрации) и вновь загустевать при прекращении этого воздействия. Механизм тиксотропного разжижения заключается в том, что при вибрировании силы внутреннего трения и сцепления между частицами уменьшаются и бетонная смесь становится текучей. Это свойство широко используют при укладке и уплотнении бетонной смеси.

Удобоукладываемость — обобщенная техническая характеристика вязкопластичных свойств бетонной смеси. Под удобоукладываемостью понимают способность бетонной смеси под действием определенных приемов и механизмов легко укладываться в форму и уплотняться, не расслаиваясь. Удобоукладываемость смесей в зави­симости от их консистенции оценивают по подвижности или жесткости.

Подвижность — служит характеристикой удобоукладываемости пластичных смесей, способных деформироваться под действием собственного веса. Подвижность характеризуется осадкой стандартного конуса, отформованного из испытуемой бетонной смеси. Для этого металлическую форму-конус, установленную на горизонтальной поверхности, заполняют бетонной смесью в три слоя, уплотняя каждый слой штыкованием. Избыток смеси срезают, форму-конус снимают и измеряют осадку конуса из бетонной смеси — ОК (рис. 1) значение которой (в сантиметрах) служит показателем подвижности.

Рис. 1. Определение подвижности пластичных бетонных смесей по осадке конуса (ОК): 1 — опоры; 2 ---- ручка; 3 — форма-конус; 4 — бетонная смесь

Жесткость — характеристика удобоукладываемости бетонных смесей, у которых не наблюдается осадки конуса (ОК = 0). Ее опре­деляют по времени вибрации (в секундах), необходимому для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса из бетонной смеси с помощью специального прибора (рис. 2.)- который представляет собой металлический цилиндр 2 диаметром 240 мм и высотой 200 мм со штативом и штангой 6 и металлическим диском 4 с шестью отверстиями. Прибор закрепляют на стан­дартной виброплощадке 1, в него вставляют форму-конус 3. Конус заполняют бетонной смесью в три слоя, штыкуя каждый слой 25 раз. Затем форму-конус снимают и, поворачивая штатив, опускают металлический диск 4 на поверхность бетонной смеси.

Рис. 2. Схема определения жесткости (Ж) бетонной смеси:

а – прибор в начальном положении; б – то же на момент окончания испытаний;

1 – виброплощадка; 2 – цилиндрическая форма; 3 – бетонная смесь; 4 – диск с отверстиями; 5 – втулка; 6 – штанга; 7 – бетонная смесь после вибрирования.

После этого включают вибратор. Время (в секундах), в течение которого смесь распределится в цилиндрической форме 2 равномерно и хотя бы через два отверстия диска начнет выделяться цементное молоко, принимается за показатель жесткости смеси (Ж).

В зависимости от удобоукладываемости различают жесткие и подвижные бетонные смеси, которые, в свою очередь, делятся на марки (табл. 1).

Жесткие бетонные смеси содержат небольшое количество воды и соответственно пониженное количество цемента в сравнении с подвижными смесями у бетонов равной прочности. Жесткие смеси требуют интенсивного механического уплотнения: длительного вибрирования, вибропрессования и т. п. Используют такие смеси при изготовлении сборных железобетонных изделий в заводских ус­ловиях (например, на домостроительных комбинатах); в построечных условиях жесткие смеси применяют редко.

Подвижные смеси отличаются большим расходом воды и соот­ветственно цемента. Смеси марок Ш и П2 представляют собой густую массу, которая легко разжижается при вибрировании. Смеси марок ПЗ и П4 текучие; под действием силы тяжести они заполняют форму, не требуя значительных механических усилий. Подвижные смеси можно транспортировать бетононасосами по трубопроводам.

Связность способность бетонной смеси сохранять однородную структуру, т.е. не расслаиваться в процессе транспортирования, укладки и уплотнения. При механических воздействиях на бетонную смесь в результате ее тиксотропного разжижения часть воды как наиболее легкий компонент отжимается вверх. Крупный заполнитель, плотность которого обычно больше плотности растворной части (смеси цемента, песка и воды), опускается вниз (рис. 3)

Рис. 3. Схема расслоения бетонной смеси при длительных вибрационных воздействиях

а --- свежеприготовленная смесь; 6 — расслоившаяся смесь; 1 — направление движения воды: 2 — цементно-песчаный раствор:

3 - крупный заполнитель; 4 – вода.

Таблица 1

Классификация бетонных смесей

Недостаточная связность делает бетон неоднородным, снижая его прочностные показатели и морозостойкость. Требуемые свойства бетонной смеси обеспечиваются правиль­ным подбором состава бетона.