Як приготувати бетон

Влаштування залізобетонних колодязів, будівництво погребів, закладка різних фундаментів під садовий будиночок ось далеко не повний перелік варіантів застосування бетону в дачному господарстві. Як отримати потрібну міцність бетону, в тому числі і максимальний для даної марки цементу, можна дізнатися з цієї статті.

Бетоном називається кам'яний матеріал, що отримується з різних компонентів у результаті затвердіння суміші з в'яжучого (цементу), заповнювачів (піску, щебеню, гравію) і води.

Цементні бетони (є ще і нецементные з іншими в'яжучими) за своїми властивостями мають кілька показників, але головний з них — марка бетону. Вона означає, яке навантаження на 1 см2 витримує даний бетон без будь-якої шкоди для себе. Для визначення фактичної марки випробовують на стиск зразків — бетонних кубиків з ребром 200 мм після 28суточного твердіння в нормальних умовах.

Твердіння бетону або, як кажуть будівельники, «схоплювання» — це процес твердіння цементу. Найбільш інтенсивно він проходить у перші сім діб, досягаючи в залежності від марки 40% результуючої міцності. Після 28 діб набір міцності різко знижується, хоча і триває ще досить довго (рис. 1). З малюнка видно, що приріст міцності бетону в подальшому невеликий: чим довше за часом, тим менше. Тому було вирішено марку бетону визначати по міцності, досягнутої їм за 28 діб.

Цемент. В бетонних сумішах в основному застосовуються портландцемент, пуцолановий портландцемент і шлакопортландцемент, рідше — швидкотверднучі (БТЦ) портланд – і шлакопортландцементи. Крім них є ще ціле сімейство спеціальних цементів: розширюється, щелокостойкий, кислотостійкий та ін і якщо вам замість звичайних цементів попадеться який-небудь із спеціальних, то купуйте його. На садових і присадибних ділянках будь-якої з них піде в справу. Тільки обов'язково запам'ятайте марку цементу. Це головне.

Заповнювачі. Почнемо з піску. В залежності від зернового (гранулометричного) складу він поділяється на такі групи:

• великий -3,5...2,4 мм,
• середній—2,5... 1,9 мм,
• дрібний—2,0...1,5 мм,
• дуже дрібний—1,6... 1,1 мм,
• тонкий — менше 1,2 мм.

Останній вид піску малопридатний для приготування бетону і може застосовуватися лише в самому крайньому випадку, коли немає іншого, і то в невеликих кількостях.

У відповідності з вимогами Сніп («Будівельних норм і правил») пісок в бетонної суміші повинен бути чистим, без включення органічних залишків (коренів, гілок, кори тощо), а також сторонніх забруднюючих предметів, грудок глини, суглинку, супіски, запиленості від них. У будь-якому випадку кількість глинистих (мулистих) частинок в піску для приготування звичайних (тобто наших) бетонів не повинно перевищувати 5%.

Відсоток забруднення піску можна визначити методом відмочування. Для цього в півлітрову пляшку (краще молочну) слід насипати 200 см3 сухого піску. Потім налити воду, збовтати, відстояти хвилини півтори і злити. Виконати так треба кілька разів, поки вода не стане чистою. Після цього повинно залишитися чистого піску близько 185... 190 см3, тобто відхід складе ті ж 5%.

Коли мова йде про склад бетону, то передбачається, що використовуються сухі матеріали. На практиці ж при замісі необхідно враховувати вологість піску. Навіть сухою на вигляд він має 1 % води, звичайний — 5%, після дощу — до 10%. При замішуванні же суміші водою пластичність бетону, яка залежить від вологості, визначається фактично «на око». У перекладі на життєву мірку будемо вважати бетон дуже пластичним, коли він самовільно сповзає з горизонтальною штикової лопати; среднепластичным — сповзає з тієї ж лопати, тільки злегка нахиленою; малопластичным — не сповзає навіть з нахиленою лопати; непластичным або, як ще кажуть будівельники, жорстким — на лопаті варто горбком. Дуже погано доводити бетон до такого рідкого стану, коли він стікає з лопати. Подібний бетон застосовувати не рекомендується.

Щебінь. Він отримується дробленням гірських порід. В залежності від величини кам'яних уламків щебінь підрозділяється на фракції:

• особливо дрібний (т. зв. «насіння») — 3...10 мм,
• дрібний -10...12 мм,
• середній — 20...40 мм,
• крупний — 40...70 мм

Фракції гравію приблизно такі ж.

У відповідності зі СНиП (частина 1) величина складових крупного заповнювача не повинна перевищувати 1/3 найменшої товщини елемента конструкції і 3/4 відстані у світлі між стрижнями арматури, і, що дуже важливо, розмір каменів не може бути більше 150 мм. Плити допускається бетонувати з застосуванням не більше 25% заповнювачів з найбільшою величиною каменів, що дорівнює 1/2 товщини плити. Для стінок колодязів і погребів навіть такий розмір завеликий. Беріть найбільший розмір каменів не більше 1/3 товщини стінок, а то й менше — простіше буде укласти бетон і домогтися його більшої щільності.

В цілях максимального заповнення пустот (які істотно знижують міцність бетону) в суміші при її укладанні слід одночасно застосовувати різні фракції щебеню (гравію): дрібну, середню і велику. Причому дрібної фракції повинно бути не менше 1/3 від загального обсягу щебеню.

Прийнято вважати, що об'єм пустот в піску не повинен перевищувати 35%, в гравії — 45 і в щебені — 50%. Чим менше пустот в щебені або гравії, тим менше потрібно піску, а, головне, цементу.

Пустотність заповнювачів визначається досить простим способом. Перевіряються заповнювачі або вже підібрану суміш насипають у відро місткістю 10 л Заповнюють відро врівень з краями і, не ущільнюючи, наливають воду півлітрової або літровою банкою до верху. Наприклад, у відро увійшло 3,5 л води, значить, пустотність становить 35%. Дуже просто, чи не правда?

Вода. Від її якості істотно залежить міцність бетону. Щоб не помилитися у виборі води, слід запам'ятати наступне:

1) для замішування і поливання бетону можна застосовувати (без попереднього випробування) будь-яку воду, придатну для пиття, в тому числі і придатну лише після кип'ятіння;

2) не можна використовувати для замішування бетону промислові, болотні, стічні води, що містять жири, рослинні олії, цукор, кислоти та інші подібні включення;

3) у сумнівних випадках придатність води визначають шляхом порівняльних випробувань бетону, приготовленого на питну і перевіряється воді. Якщо міцність отриманого бетону не падає в порівнянні з міцністю, яка отримана при використанні питної води, то проверяемую воду можна застосовувати;

4) морську воду застосовують для замішування бетонів тільки на основі портланд – і глиноземистых цементів.

Склад бетону розраховують на основі наступних вихідних даних: необхідної марки бетону, терміну її отримання, необхідної рухливості (пластичності) бетонної суміші, виду і марки цементу, характеристики наявних заповнювачів: гранулометричного складу піску і фракцій щебеню або гравію. У співвідношенні матеріалів вага або об'єм цементу приймають за одиницю, а кількість інших складових бетону виражають у вигляді частини ваги або об'єму цементу. Наприклад, якщо на заміс потрібно 25 кг цементу (Ц), 75 кг піску (П), 125 кг щебеню (Щ), то співвідношення складових буде 25/25:75/25:125/25=1:3:5.

Кількість води зазвичай висловлюють в частинах від ваги цементу. Якщо в нашому при мірою для складу бетону потрібно 12,5 л води, то водоцементне відношення (ВЦ) буде дорівнює: ВЦ =12,5/25 =0,5.

Виходячи з умов отримання досить щільних бетонів, а також з економічних міркувань рекомендується приймати марку цементу вище марки бетону в 2...2,5 рази. Для бетонів високих марок (300 і вище) це співвідношення може бути знижено до 1,5 і навіть до 1,0 за рахунок збільшення витрати цементу (табл. 1).

Бетон марок 150 і 250 вже років 30 як не застосовують. До Великої Вітчизняної війни і особливо в перші (відновлювальні) роки після неї, коли цемент був у великому дефіциті, ці марки бетонів були широко поширені. Я знову вирішив привести їх, так як міцності цих бетонів нам з вами за очі вистачить; економія ж цементу, а значить і грошей, буде значною. Це для відомості.

Як вже говорилося, водоцементне відношення — це кількість води в частинах від ваги цементу, необхідної для одержання необхідної міцності (марки) бетону до певного терміну його твердіння («схоплювання»). ВЦ знаходять за формулами або з досвіду. Ми ж скористаємося вже знайденими значеннями (табл. 2).

Табл. 3 знадобиться нам з вами для розрахунку складу бетону необхідної марки, а також для визначення витрати цементу і заповнювачів.

Приклад. Користуючись таблицями, розрахуємо складу бетону потрібної марки. Припустимо, ми маємо портландцемент М400, щебінь з найбільшим розміром каменів 40 мм. Нам потрібно бетон М200 середньої пластичності.

В табл. 2 знаходимо, що ВЦ =0,63. Враховуючи, що використовується щебінь, отримуємо ВЦ=0,63+0,05=0,68. З табл. 3 визначаємо потрібну кількість води для середньої пластичності і розмірів уламків щебеню 40 мм і отримаємо 190 л/м3.

Таким чином, потреба в цементі складе: Ц=В/ВЦ= 190/0,68 = 279 кг/м3. Приймемо складу бетону 1:3:5. Отже, при витраті цементу 279 кг/м3 потрібно:

Піску – 279 х 3 = 837 кг/м3,

щебеню – 279 х 5 = 1395 кг/м3.

Безумовно, методика цього розрахунку поступається по точності тієї, що використовувалася на відповідальних будівельних об'єктах (на 10%). Але ми ж з вами не зводимо греблю Братській ГЕС, де кожен заміс бетону ретельно перевіряли в лабораторії. Для робіт, наприклад, на садовій ділянці пропонованої точності визначення складу бетону достатньо. У кінцевому рахунку, це куди краще, ніж брати склад з «стелі» за принципом — клади цементу більше, щоб вийшло міцніше.

Звичайно, на садових і присадибних ділянках заміси кубометрами не роблять, тим більше вручну. Але маючи розрахунок на 1 м3, ви можете зачинити бетону стільки, скільки необхідно. А щоб простіше заміряти матеріали, вам слід знати, що в основній одиниці виміру садівників-городників — 10литровом відрі — міститься:

13...15 кг цементу — залежно від ущільнення при засипці;

14...17 кг піску — в залежності від його вологості;

15...17 кг щебеню (гравію) — в залежності від фракцій;

12... 13 кг глини середньої зволоженості;

12 кг вапняного тесту.

Беріть середні величини — не помилитеся.

Як вже говорилося, співвідношення складових бетону можна брати і за обсягом, що роблять навіть частіше. Але цей спосіб страждає один недолік — при приготуванні бетонної маси суміш істотно зменшується в обсязі. Так, з 1 м3 сухої суміші виходить від 0,60 до 0,72 м3 маси. Все залежить від рамок. Але для бетонних робіт на садовій ділянці такі розбіжності не становлять проблем. Тому наведу в табл. 4 орієнтовні склади пластичних бетонів на гравії для ручної укладки залежно від марок цементу в об'ємних частинах (за даними Н. А. Попова).

Як приготувати бетон. Щоб замісити відносно велика кількість бетону, слід збити щільний дерев'яний настил (званий у будівельників «бойком») шириною 1,3...1,4 м, довжиною (керуючись об'ємом разового замісу) не менше 2,5...3,0 м. Дошки «пришивають» поперек довжини як можна щільніше один до одного, по можливості оббивши покрівельним залізом.

Посередині всієї довжини «бойка» насипають пісок, роблять борозенку, в неї насипають цемент, який тут же присипають піском, щоб цемент не здувало вітром. Все це перемішують (гарцюють) лопатами (рис. 2) як мінімум дві людини, проходячи з кінця в кінець назустріч один одному два-три рази.

Отримавши однорідну суміш, її трохи змочують водою і знову двічі гарцюють. Рівномірно до суміші додають необхідну кількість щебеню і продовжують її перелопачувати спочатку насухо, а потім з додаванням невеликих порцій води до тих пір, поки не отримають бетон потрібної пластичності.

Бетон – Частина 1.

Бетоном називається штучний кам'яний матеріал, отриманий в результаті твердіння раціонально підібраної бетонної суміші в'яжучої речовини, води і заповнювачів (піску і щебеню або гравію).

Для приготування бетону в якості в'яжучих в давнину застосовувалися гіпс і вапно, навіть глина, які з часом витіснялися новими більш ефективними в'яжучими. У ХІХ ст. основним в'яжучим для бетону з'явився портландцемент, винахід якого сприяло ще більшому розвитку бетонної техніки і застосування бетону у вигляді залізобетону.

У сучасному будівництві бетон є провідним будівельним матеріалом. З бетону зводять промислові, громадські і житлові будівлі, сільськогосподарські споруди; бетон є основним матеріалом при будівництві гідротехнічних споруд (гребель, шлюзів, каналів, набережних) ; в мостах, шляхопроводах, дорожніх покриттях також широко застосовується бетон; бетонними споруджуються фундаменти, повітронагрівачі та кожухи доменних печей; спеціальні види бетонів (жаротривкі, кислотостійкі) отримують поширення для футеровки і облицювання апаратів металургійної і хімічної технології.

Кожна з складових бетонної суміші виконує певну роль в бетоні.

Так, цемент і вода є клеєм. Утворюється цементне тісто обволікає тонким шаром зерна піску і щебеню, а після затвердіння пов'язує пухкі матеріали, якими є пісок і щебінь, в міцний монолітний камінь. Крім сполучною ролі, цементне тісто виконує роль мастила між зернами заповнювачів, забезпечуючи рухливість бетонної суміші (плинність) .

Застосуванням наповнювачів у бетонах одночасно досягається три мети:

· заповнювачі замінюють в бетоні дорогий цемент;

· заповнювачі утворюють жорсткий скелет, перешкоджаючи небажаної усадці бетону, яка відбувається в результаті значній схильності до усадки цементного тіста;

· застосуванням заповнювачів відповідних властивостей досягається отримання бетону заданих фізико-механічних показників (жаротривкий, теплоізоляційний, легкий тощо).

Бетон, має сталеву арматуру, називається залізобетоном.

Широкого розвитку бетону в будівництві сприяє ряд факторів, основними з яких є:

· відносно низька вартість бетону, так як для виготовлення його в основному застосовуються наповнювачі, що мають широке поширення в природі;

· можливість шляхом нескладних технологічних прийомів отримувати бетонні вироби і конструкції найрізноманітніших форм і розмірів, з різними фізико-механічними показниками, що надає універсальність бетону, дозволяє застосовувати його в різних конструкціях. Не можна сказати цього, наприклад, про керамічні матеріали, необхідність високої термічної обробки яких обмежує їх форми та розміри.

Якість бетонних і залізобетонних конструкцій і деталей залежить від правильного їх виготовлення. Для зведення бетонних та залізобетонних конструкцій, що відповідають вимогам довговічності і експлуатаційним призначенням, будівельники повинні глибоко знати технологію бетону, вміти вибирати для бетонної суміші складові матеріали належної якості і правильно встановлювати їх співвідношення; добре знати умови, необхідні для нормального твердіння.

В даний час завдяки роботі вітчизняних і зарубіжних вчених питання технології бетону і його практичного. застосування глибоко вивчені. Знання основних положень теорії бетону дозволяє будівельникам зводити довговічні бетонні споруди з високими фізико-механічними та економічними показниками.

Застосовуються в будівельній практиці бетони поділяють по об'ємній вазі, міцності, ступенем морозостійкості і призначенням.

 

Як правильно готувати бетонну суміш при проведенні залізобетонних і бетонних робіт.

Цей складний процес передбачає, насамперед, виготовлення самої бетонної суміші, яке відбувається за допомогою бетонозмішувальних цехів тих підприємств, спеціалізація яких — збірний залізобетон, в цю справу втягують центральні бетонозмішувальні вузли будівництв і приоб'єктні бетонозмішувальні установки. Неймовірно важливо здійснювати контроль над дозуванням цементу, води, заповнювачів, які встановлюються лабораторією.

Дозування складових бетонної суміші.

Дозувати потрібний матеріал потрібно по масі. Винятки бувають тільки в тому випадку, якщо дозується вода, водні розчини і інші рідкі добавки.

Для того, щоб дозатори функціонували без перебоїв, їх потрібно кожен день перевіряти, і щомісяця показувати представникам органів відомчого нагляду. Поверяющий місцевій лабораторії держнагляду не рідше, ніж раз на рік повинен проводити метрологічну перевірку. При цьому, у результаті контрольної перевірки має з'ясуватися, що різниця заданої і фактичної маси у восьми зважування з десяти вироблених не перевищує допустимих норм. Похибка у перевірці правильності дозування не повинна бути вище:

• ±2% для активних мінеральних добавок та цементу;
• ±2,5% для заповнювачів;
• ±2% для води та водних розчинів;

Перевіряють цю похибку на пробах, які були відібрані протягом 30 секунд постійної роботи перевіряється дозатора. Дозатор обов'язково потрібно налагодити, якщо з'ясувалося, що похибка перевищує норму.

Перш ніж витратні баки будуть заповнені, потрібно перевірити концентрацію робочого розчину усіх добавок, або не рідше одного разу за зміну. Способи, які грунтуються на километрическом методі або ретельному вимірюванні електропровідності і щільності. Тільки лабораторія повинна вибрати найбільш оптимальний спосіб контролю над концентрацією розчину.

Якість бетонної суміші

Якість бетонної суміші безпосередньо залежить від того, наскільки точно був дозований цемент, необхідні заповнювачі, вода і різні добавки. Тому до даного процесу варто ставитися з максимальною уважністю, адже будь-навіть зовсім незначне відхилення від норми може суттєво вплинути на міцність бетону.

Контроль вологості заповнювачів є основним обов'язком працівників заводських і будівельних лабораторій, які закріплені за цехами заводів збірного залізобетону і бетоносмесительными вузлами. Вологість необхідно контролювати мінімум два рази в зміну і після кожної перевірки коригувати дозування складових. Це зможе гарантувати, що суміш придбає необхідну рухливість і постійність заданого спочатку водоцементного відносини.

Якість перемішування суміші теж має неабиякий вплив на однорідність, а отже, і міцність бетону. Бетонна суміш буде міцною і однорідною, тільки якщо тривалість перемішування, яку раніше встановила лабораторія, буде строго дотримана.

 

Замішування бетонної суміші

Змішувач цикличного дії повинен заповнюватися складовими матеріалами в суворій послідовності, від цього безпосередньо залежить якість перемішування бетону. Якість перемішування буде хорошим, якщо дотримуватися даний порядок дій:

1. Подати воду в змішувач (15-20% зі всього об'єму, який вимагається для замісу);
2. Одночасно з цим завантажується цемент разом з заповнювачами, у цей же час триває заливка решті води.

Якщо при замішуванні вводяться активні мінеральні добавки мокрим способом, то водний розчин добавок потрібно завантажуватися спочатку, а потім тільки цемент. Заповнювачі додаються після короткочасного помішування всіх попередніх складових.

Коли бетонна суміш готуватися за допомогою автобетоно-змішувачів, їх на центральному бетонозмішувальному сайті завантажують сухою сумішшю і контролюють тривалість її перемішування. Воно, у свою чергу, зобов'язане розпочатися протягом 30 хвилин після додавання наповнювачів (число оборотів замісу обов'язково повинно бути більше 17 і менше 300).

Під час вивантаження з бетонозмішувача самої бетонної суміші, дуже важливо стежити за тим, щоб вона не розшарувалася. Зберегти її допоможуть щитки або труби, встановлені таким чином, щоб потік суміші прямував в центр адміністратора тари, будь то кузов самоскида або звичайна баддя.

Виробництво бетону.

1. Вихідні матеріали.

При виборі різновиди цементу враховують характер конструкції і рекомендації нормативних документів (Дсту, Сніп). Так, наприклад, при виробництві залізобетонних конструкцій промислових будівель і багатьох інженерних споруд, працюючих в умовах повітряно-сухого середовища, застосовують портландцементи з підвищеним вмістом аліта. Якщо ці конструкції відносяться до масивних, то більш кращі цементи з меншим вмістом аліта, які виділяють менше теплоти при реакціях твердіння і, отже, у меншій мірі конструкції схильні тепловим нерівномірним напруженням. Якщо конструкція працює в умовах впливу морської або інший мінералізованої води, тоді вибирають малоалюминатные сульфатостойкие портландцементи і шлакопортландцементи. Гідротехнічні споруди проектують і будують із застосуванням сульфатостійких портландцементів з пластифицирующими і гідрофобними додатковими речовинами. Аналогічним чином враховують умови при виборі цементу для інших видів бетону.

Крім вибору різновиди в'яжучого обґрунтовують також вибір його марки, виходячи з необхідної міцності бетону в конструкціях і мінімального витрати в'яжучого як найбільш дорогого компонента бетону, надлишок якого збільшує величину усадочних деформацій, а тому і знижує тріщиностійкість бетону. Зазвичай виходять з співвідношення, щоб марка по міцності цементу перевищувала на 10--40% марку бетону, а при низьких марок бетону (110--300) перевищення марки цементу становить 100--200%. Але такі співвідношення є приблизними, так як визначення марок цементу та бетону за стандартами проводиться при різних умовах підготовки відповідних сумішей і при несхожих структурах випробовуваних матеріалів. Саме тому часто фактично міцність бетону виходить на одну - дві марки вище марки прийнятого цементу. Щоб уникнути випадковості, слід при виборі цементу і розрахунках виходити не з марки, а реальної активності (R*) при оптимальній структурі, в теорії ПОЗОВ іменованої розрахункової активністю.

Вона відповідає міцності цементного каменю оптимальної структури, отриманої при випробуванні зразків, виготовлених при технологічних параметрах і режимах, характерних для прийнятого чи передбачуваного виробництва бетону та виготовлення бетонних виробів. При проектуванні складу бетону загальним методом можна досить точно обумовити вибір розрахункової активності цементу з урахуванням реальної технології, реальних заповнювачів і можливих добавок, зокрема, користуючись формулою (1.1). Строгі вимоги пред'являються до якості води, використовуваної при заутворі бетонної суміші, а також для промивання заповнювачів і зволоження бетону при його твердінні в сухих умовах. Рекомендується застосовувати питну воду; не допускаються болотні і стічні води. Обмежується вміст розчинених у воді солей, органічних речовин, зовсім не допускаються домішки нафтопродуктів, перевіряється водневий показник рН, який не повинен бути нижче 4,0 і вище 12,5.

Для важких бетонів передбачені вимоги до якості заповнювачів. Піски використовують природні або отримані подрібненням щільних морозостійких гірських порід з розміром зерен не більше 5 мм. Важливо забезпечити підвищену щільність зернового складу (по кривим щільних сумішей) при модулі крупності не нижче 2,0. Обмежується вміст пилувато-глинистих та інших шкідливих домішок, про що зазначалося вище при описі заповнювачів. На стадії проектування складу бетону встановлюють доцільний зерновий склад крупного заповнювача з найменшим об'ємом порожнеч і найбільшою крупністю зерен при загальних вимогах, зазначених вище у відношенні якості заповнювачів Більш повні відомості про заповнювачах для важкого і легкого бетонів див. ж. «Будівництво», 2000, № 5, с. 139 -- 141..

Широко використовують у технології бетону пластифікуючі, воздухововлекающие і протиморозні добавки.

2. Визначення складу бетону.

Однією з основних технологічних завдань є проектування складу бетонної суміші. Розроблено ряд методів проектування складу, є офіційні керівництва, що полегшують рішення цієї задачі. Кожен раз необхідно вибирати той метод проектування (або підбору), який при прийнятій технології здатний забезпечити отримання найбільш достовірного складу та оптимальної структури бетону. Тоді формується якість бетону, при якому є не тільки комплекс заданих, але і екстремальних показників властивостей, що відповідає закону створу. При всіх методах на початковій стадії проводиться обгрунтований вибір вихідних матеріалів, чому сприяють табличні дані та допоміжні графіки, що поміщаються у відповідні керівництва з підбору складів.

У них вибір вихідних матеріалів обумовлений проектної маркою (класом) бетону, різновидом конструкцій та експлуатаційними умовами з урахуванням не тільки міцності, але і морозостійкості, водонепроникності та інших властивостей. На другому етапі всіх методів проектування з допомогою розрахунків і дослідів у лабораторії визначають кількісні співвідношення застосовуваних вихідних матеріалів. Важливо знайти найбільш достовірні і закономірні способи визначення таких співвідношень з гарантією отримання бетону не тільки необхідної якості за показниками властивостей, але і оптимальної структури. На третьому етапі в методах зазвичай передбачений випуск пробного замісу бетонної суміші і більш повна технічна характеристика якості цієї суміші з можливим коригуванням (уточненням) проектного складу.

Викладений в теорії ПОЗОВ загальний метод проектування складу та оптимальної структури повною мірою, природно, відноситься до важкої та іншим видам цементних бетонів. Прийняте в загальному методі відношення с/ф стає водоцементным (В/Ц) або водотвердым при більш складному в'яжучій речовині.

Нижче викладений загальний метод стосовно до важкого щільному цементного бетону, але спочатку слід уточнити загальні закономірності з теорії ПОЗОВ, на які спирається цей метод. Серед законів чільне місце займає закон створу, а щодо механічних властивостей діє закон міцності оптимальних структур: твір міцності бетону на ступеневу функцію фазового відношення (В/Ц) є величина постійна. Такий постійною величиною служить аналогічне твір міцності цементного каменю на його водоцементне відношення при оптимальній структурі, зведена в ту ж ступінь, тобто R* · (В/Ц*) .

Міцність R* цементного каменю оптимальної структури знаходиться дослідним шляхом при випробуванні зразків, хоча можливий і розрахунковий метод за формулою Фере: R=K[cl(c+e+a)] п, де К-- константа; с, е, а-абсолютні обсяги відповідно цементу, води і повітря в суміші. Як зазначав А. В. Волженский , було б більш доцільно у формулі прийняти абсолютний обсяг новоутворень цементу з урахуванням, на думку Т. Пауерса, і обсягу гелевих пор.

Показник ступеня п в обох випадках відображає вплив заповнюють компонентів і загальну ступінь дефектності структури бетону.

Із закону міцності оптимальних структур і загальної формули випливає і загальна формула міцності бетонів:

(1.1) Rб = R*ц /x п

де Rб -- міцність цементного бетону оптимальної структури, виражена будь-її характеристикою (межа міцності при стисненні, межа міцності при розтягуванні центральному або вигині тощо); R*ц -- міцність цементного каменю оптимальної структури, виражена тією ж характеристикою, яка була прийнята для оцінки Міцності цементного бетону (і в тому ж віці); х-відношення Фактичної величини В/Ц бетону до У*/Ц цементного каменю оптимальної структури; воно дорівнює відношенню усереднених товщин (?; ?*) плівок водного середовища в свежеизготовленных матеріалах, т. е. * = В/Ц / У*/Ц = ?/?*; п-показник ступеня, що відображає вплив Якості заповнюють матеріалів, дефектів структури на міцність бетону; R* -- екстремум в залежності R =/(В/Ц), визначається досвідченим шляхом.

Для вихідних матеріалів, застосовуваних в цементному камені, і прийнятої технології виготовлення бетону з її конкретними параметрами та режимами всі члени формули (1.1) мають цілком певний фізичний зміст. З формули випливає, що підвищення міцності бетону можна досягти, по-перше, шляхом всебічного збільшення Rц* -- введенням хімічних добавок типу каталізаторів або поверхнево-активних речовин, збільшення вмісту кристалічної фази на стадії твердіння, додатковим помелом, переходом на більш високі марки в'яжучого та ін. З формули (1.1) випливає, що для тієї ж мети потрібно зменшувати реального значення В/Ц і показника ступеня п.

Перше досягається з допомогою пластифікуючих і суперпластифицирующих добавок, інтенсифікацією перемішування суміші або іншими заходами, що знижують товщину плівок водного середовища на твердих частинках цементу або іншого в'яжучого; друге досягається фракціонуванням і промиванням заповнювача, складанням щільних сумішей, застосуванням кубовидного крупного заповнювача, активація поверхні зерен і т. п. Великий резерв підвищення міцності полягає в оптимізації технологічних переділів, особливо режимів ущільнення при формуванні і теплових режимів при обробці відформованих виробів і конструкцій.

Рис. 1.1. Гіперболічні криві міцності бетонів оптимальної структури; інтенсивність спаду міцності залежить від заповнювача: 7 -- міцний вапняк; II -- гранітний щебінь; /// -- керамзитовий гравій; IV -- природний гравій (необроблений)

Формула (1.1) графічно виражається гіперболічної кривої в прямокутній системі координат (R, В/Ц).

На площині Я(В+Ц) їй відповідає формула міцності бетону оптимальної структури:(1.2)

Її можна також висловити не у відсотках, а в частках одиниці.

Об'єднанням формул (1.1) і (1.2) отримана формула (1.3) в повному вигляді:(1.3)

У ній знайшли відображення всі основні фактори, що впливають на величину міцності при дії на бетон практично будь-яких напруг (стиснення, розтягування, зрушення і ін), а саме: вміст в'яжучого речовини (+Ц), а отже, і заповнює частини П+Щ =100 -- (В+Ц),% по масі; водоцементне відношення В/Ц; якість (розрахункова міцність в'яжучого речовини оптимальної структури R*; пористість А:, %; якість заповнювача по відношенню до прийнятого в'яжучій речовині та (+Ц) (степеневий показник і); жорсткість бетону або кількість заповнювача, а, отже, і (В+Ц) (показник т ); технологічні параметри та режими; ефективність додаткових речовин (домішок), що відбивається на значеннях*/Ц і R*. Звідси випливає, що на технологічній стадії безумовно можливо і необхідно регулювати і управляти числовим значенням міцності та інших властивостей, але при неодмінною оптимізації структури, відповідної реальної технології бетону. Тільки при ній діють загальні та об'єктивні закони ПОЗОВ.

Тут необхідно знову повернутися до формули, яка стосовно до бетонів виглядає так:(1.4)

де М = В + Ц-- цементне тісто в частках одиниці (за масою). З формули як і раніше видно, що важливо всіляко збільшувати розрахункову величину активності матричного (в'яжучого) речовини з відповідним зменшенням значення М, що після обчислення необхідного водоцементного відносини за формулою (1.4) адекватно зменшенню витрати цементу в бетоні (у кг/м3) до раціонального мінімуму. Останній зазвичай обумовлений високою щільністю і морозостійкістю бетону. При оптимальних структурах всі ці параметри якості бетону перебувають у найтіснішому взаємозв'язку.

Після уточнення формул міцності ПОЗОВ стосовно бетону доцільно викласти послідовність проектування складу важкого цементного бетону, у тому числі з використанням комп'ютерної програми.

1. Визначення розрахункової активності цементного каменю R* як Матричної частини бетону і мінімального значення фазового відносини У*/Ц, що забезпечує, при прийнятих технологічних умовах, оптимальну структуру. Для цього з цементного тесту з 3--4 різними В/Ц, що відрізняються між собою на величину 0,02--0,03, виготовляють зразки-кубики розміром 10x10x10 см шляхом ущільнення їх способом, прийнятим у технології виробництва проектованого вироби Для прикидочных дослідів розміри зразків можуть бути прийняті і розмірів, наприклад 2x2x2 см в цілях економії в'яжучого речовини.. В якості вихідного може бути прийнято В/Ц, відповідне нормальної густоти цементного тіста. Після графічного побудови функції R = /(В/Ц) знаходять і уточнюють шукане значення У*/Ц при найбільшій міцності цементного каменю R*.

2. Визначення складу щільної суміші піску (П) і щебеню (Щ). Посудину об'ємом 2 л заповнюють мокрим щебенем та ущільнюють способом, прийнятим в технології. Після встановлення стабільного рівня щебеню посудину зважують, визначаючи фактичну масу щебеню. Потім у посудину поступово додають заздалегідь зважений і змочений водою пісок, який заповнює порожнечі між зернами щебеню при безперервної вібрації. Після повного заповнення пустот піском визначають масу посудини з щебенем і піском, що знаходиться в порожнинах крупного заповнювача, тим самим встановлюючи оптимальне співвідношення по масі. Повнота заповнення пустот щебеню піском зростає при застосуванні мокрих матеріалів і визначається по максимальній масі суміші.

3. Визначення оптимальної кількості вихідних матеріалів до бетонної суміші. З цією метою виконують дві послідовно чергуються операції: допоміжну і основну.

Допоміжна операція є експериментальною, необхідної для визначення показників ступеня піт, що використовуються у формулах міцності і складів.

За лабораторними даними будують криву оптимальних структур при довільно вибраному значенні (В/Ц)л і знаходять в точці А величину RA на кривій ДВІ, а також значення (В/Ц)д в точці Ст. Міцність RA є і на кривій KL, якої до початку експериментів хоча ще немає, але про її ймовірне існування, як і кривий оптимальних структур з теорії ПОЗОВ, відомо. І тоді отриманих даних RA, (В+Ц)в (В/Ц)А досить, щоб визначити значення показників ступеня піт згідно з вищенаведеним формулам, оскільки інші необхідні значення Rц* і*/Ц раніше були визначені (на першому або другому етапах проектування). Важливо пам'ятати, що величина тх -- мінлива і при нових В/Ц або R вимагає уточнення.

Основна операція другого етапу проектування оптимального складу бетону (як і всіх інших ПОЗОВ) є розрахунковою, причому спочатку розраховують витрату матеріалів (Ц, У, П, Щ) в % по масі на 1 тонну суміші, а потім перераховують в % по масі на 1 м3 бетонної суміші або 1 м3 бетону, наприклад в абсолютно щільному тілі.

На третьому етапі проектування розраховують витрату матеріалу при виробничому складі, тобто з урахуванням вологості піску і щебеню; виготовляють контрольний заміс (краще у виробничих умовах, стосовно яких були прийняті технологічні параметри і режими формування і зберігання) і зразки з оцінкою властивостей бетону в потрібному (зазвичай у 28-денному) віці. Останнім виробляють з урахуванням відомого логарифмічного закону. На цьому етапі завершується проектування проектування оптимального складу може здійснюватися і за іншими якісним вимогам до бетону: середньої щільності, морозостійкості і т. д.; склад передається заводу.

В даний час поки ще поширений підбір складу важкого бетону за методом «абсолютних обсягів, розробленим Б. Р. Скрамтаевым та його науковою школою.

На першому етапі беруть вихідні дані щодо проектного класу бетону по міцності і іншим властивостям. Для обґрунтування даних використовують технічні документи -- проект будівлі або споруди, проект бетонних елементів, проект організації робіт, СНиП та іншу проектну та нормативну документацію. Істотною характеристикою бетонної суміші (в залежності від проектних і виробничих умов) приймається рухомість, що виражається в сантиметрах, або жорсткість, що виражається в секундах, і визначаються за ГОСТ 10181--81. Проводиться вибір заповнювачів, можливих фракцій при їх поділу (класифікації), а також найбільшого розміру зерна (щебеню або гравію) у залежності від виду конструкції і способу укладання бетонної суміші. Обґрунтовуються вид і марка цементу, його мінімально допустима кількість в залежності від умов роботи конструкції та рухливості (жорсткості) бетонної суміші. Обумовлюється рекомендований витрата води в залежності від рухливості бетонної суміші, виду і крупності заповнювача, а саме: чим менше жорсткість (вище пластичність) суміші і дрібніше найбільш великий розмір щебеню (гравію), тим більший витрата води рекомендується приймати в бетонній суміші, що виражається в л/м3.

На другому етапі визначають склад бетону розрахунково-експериментальним способом у такій послідовності: а) визначають водоцементне відношення (В/Ц) за даними попередніх дослідів, які допомагають встановити графічну залежність міцності бетону від В/Ц при даній активності цементу і застосування прийнятих місцевих заповнювачів (табл.).

Таблиця. Значення коефіцієнтів А і A1

Заповнювачі бетону
А
А1

Високоякісні
0,65
0,43

Пересічні
0,60
0,40

Зниженого якості
0,55
0,37

 

б) визначають витрата води (В) необхідної рухливості бетонної суміші на підставі результатів попередніх випробувань або по таблиці, але з обов'язковим наступним коригуванням стосовно до вихідних матеріалів (рис. 1.2);

27

Рис. 1.2 Графік водопотребности жорстких бетонних сумішей (а) і пластичних (б), приготованих із застосуванням портландцементу, піску середньої крупності і гравію найбільшої крупності:

1 - 80 мм; 2 -- 40 мм; 3 -- 20 мм; 4 -- 10 мм (при використанні замість гравію щебеню витрата води збільшують на 10 л. При використанні пуццоланового портландцементу витрата води збільшують на 15--20 л. При застосуванні дрібного піску витрата води збільшують на 10--20 л)

в) знаходять витрата цементу (Ц): Ц = В:В/Ц. Може виявитися, що отримана величина витрати цементу на 1 м3 бетону нижче допустимого нормами мінімуму і прийнятого за таблицями на першому етапі підбору. Тоді величину Ц збільшують до необхідної норми з відповідним збільшенням кількості води, з тим щоб незмінним залишалося розрахункове водоцементне відношення. Слід зазначити, що мінімально допустимий витрата цементу для бетонних конструкцій 200 кг/м3г для залізобетонних -- 220 кг/м3;

г) за отриманими значеннями В/Ц і Ц встановлюють так званий коефіцієнт розсунення (а) зерен щебеню або гравію, який вводять в розрахунки для збільшення кількості піску, щоб підвищити рухливість бетонної суміші за рахунок віддалення (розсунення) зерен щебеню або гравію один від одного. Чим вище необхідна пластичність бетонної суміші, тим далі повинні бути віддалені зерна щебеню і, отже, більше величина а. Вона зростає також при збільшенні витрати цементу і приймається: для рухливих сумішей -- 1,25--1,55, для жорстких бетонних сумішей -- --1,05 1,15;

д) визначають витрата щебеню (або гравію) за формулою (1.5)

е) визначають витрата піску за формулою(1.6)

У двох останніх формулах ? порожній = 1-(?ощ/?щ); ?ц, ?п і ?щ -- справжні щільності відповідно цементу, піску і щебеню; -- насипна щільність крупного заповнювача (щебеню або гравію).

Формули неважко виводяться з умов, що сума абсолютних обсягів вихідних матеріалів в 1 м3 ущільненої бетонної суміші близька до 1000 л і що обсяг пустот в щебені заповнюється сумою обсягів піску, цементу і води при певній розсування великих зерен (що враховується співмножником ?).

Після визначення кількості компонента розрахункова середня щільність бетонної суміші дорівнює ?б.з= Ц + П + Щ + В (кг/м3). У важких бетонів величина ?б.з зазвичай не перевищує 2500 кг/м3.

На третьому етапі підбору перевіряють проектний склад бетону. З цією метою готують пробний заміс і визначають подвиж-ність або жорсткість бетонної суміші. Якщо величина цієї характеристики виявиться на рівні заданої, то з суміші виготовляють контрольні зразки з розрахунку не менше трьох на кожен строк випробування. Їх зберігають протягом доби в приміщенні при температурі 16--20°С, а час, що залишився до випробування -- в спеціальній камері або в нормальних температурно-вологісних умовах (температура 20°С; вологість повітря 95--100%). Якщо величина рухливості виявиться менше заданої, то поступово збільшують вміст води і цементу в бетонній суміші, зберігаючи постійним водоцементне відношення. Якщо рухливість виявиться більше заданого, то в бетонну суміш додають пісок і щебінь (або гравій), зберігаючи їх відношення по масі. Отримавши величину рухливості на рівні заданої, виготовляють пробні зразки, витримують і відчувають їх для перевірки відповідності міцності та інших властивостей бетону заданим технічним вимогам.

Склад бетону представляють у двох виразах: номінальному і виробничому. Номінальний -- це коли витрати матеріалів на 1 м3 бетонної суміші відносять до витраті цементу у вигляді Ц/Ц:П/Ц:Щ:Ц = 1:П/Ц:Щ/Ц. Дана пропорція показує, скільки частин сухого піску і сухого щебеню припадає на 1 частину (за масою) цементу при приготуванні 1 м3 бетону. Обов'язково вказують також величину В/Ц. Перехід від номінального складу до про-виробничого пов'язаний з урахуванням природної вологості заповніть-лей. Для цього визначають вологість і реальний зміст вологи (води) в піску і щебені. Цю воду віднімають від розрахункової витрати води, а при дозуванні на заводах її зараховують з масою запол-нителей, до яких додають їх масу, рівну відповідно масам води в сирих заповнювачах.

Рис. 1.3 Бетонозмішувач пересувний: 1 -- ківш; 2 -- бак для води; 3 -- барабан

3. Приготування бетонної суміші і її властивості.

Запроектований номінальний склад, перерахований на виробничий зі; ставши бетонної суміші, передають на завод для виготовлення виробів або конструкцій. На бетонному заводі у відповідності з заданим складом проводиться дозування шляхом відважування (рідше об'ємного відмірювання) прийнятих вихідних матеріалів -- цементу,

Рис. 1.4. Бетонозмішувач стаціонарний:

/ -- бункер; 2 -- барабан; 3 -- вивантажувального відділення піску, щебеню, води та ін.

Дозування здійснюють за допомогою автоматичних, рідше ручних дозаторів. Порції матеріалів з проектного складу направляють в бетонозмішувальні машини з примусовим або вільним (гравітаційним) змішуванням отдозированных матеріалів. Ємності бетонозмішувачів хитають-ся від 100 до 250 л у пересувних (рис. 1.3) і від 250 до 4500 л в стаціонарних установках (рис. 1.4). Чим менш рухливими, жорсткими очікуються суміші, тим доцільніше використовувати примусове перемішування, здійснюване з допомогою противоточных або роторних бетонозмішувачів. Головним змішувальним органом них служать лопаті або лопатки, а суміш розміщується в горизонтальних чашах при періодичному випуску суміші або в циліндричних барабанах -- при безперервному дії змішувача. Бетонозмішувачі безперервної дії мають велику продуктивність (до 120 м3/год) і меншу питому витрату електроенергії, ніж бетонозмішувачі періодичної дії.

При виготовленні дрібнозернистих і піщаних бетонних сумішей нерідко використовують і інші типи змішувачів, наприклад шнекові з приводним горизонтальним валом, розміщеним уздовж лотка, або струменеві безперервної дії з перемішуванням у киплячому» шарі в зоні електричного поля у зустрічних потоках протилежно направлених струменів стисненого повітря. Процеси Дозування, завантаження і перемішування контролюють електропневматичної системою, особливо на стаціонарних заводах.

Добре перемішана, однорідна бетонна суміш вивантажують, ся в бункер або транспортну ємність (автомобільні вагонетки бадді, бетононасоси, трубопроводи та ін). Якщо суміш володіє високою пластичністю, то на шляху прямування до місця її укладання передбачаються спеціальні заходи для запобігання розшаровування, наприклад додаткове перемішування або транспортування сухої суміші з внесенням розрахункової порції води на шляху прямування до об'єкта, введення додаткових речовин -- мінеральних, пластифікуючих та ін.

При виході з змішувального апарату фактичний обсяг бетонної суміші значно менше суми обсягів застосовуваних матеріалів, як компонентів суміші. Так, якщо суму обсягів вихідних сухих матеріалів бетонної суміші позначити як x+y+z, то фактичний обсяг (Кб) бетонної суміші складе Кб = r(x+y+z), де р < 1 називається коефіцієнтом виходу бетону. В залежності від складу бетону коефіцієнт виходу коливається в межах від 0,55 до 0,75. Таке зниження фактичного обсягу бетону в порівнянні з сумою об'ємів сухих матеріалів пояснюється тим, що частина піску і тим більше цемент розміщуються в міжзерновому просторі крупного заповнювача. При призначенні ємності бетонозмішувача необхідно приймати не менше суми обсягів сухих матеріалів, тобто (x+y+z) літрів, так як надходять сухі матеріали займають до перемішування обсяг, що майже дорівнює сумі їх обсягів окремо. З урахуванням коефіцієнта виходу розраховують кількість (п) замісів в бетонозмішувачі даної ємності (а) для отримання певної кількості бетонної суміші (В), а саме: п = В/(га).

Подібно іншим конгломератным сумішей, бетонна являє собою дисперсну систему, в якій в ролі дисперсійного середовища виступає цементне тісто, а твердою дисперсною фазою є механічна суміш дрібних і крупних заповнювачів. Якщо при необхідності в бетонну суміш були додані порошкоподібний наповнювач або інший мікродісперсний компонент, розчинний або нерозчинний у воді, то вони, будучи за розміром частинок сумірними з частками цементу, відносяться до дисперсійного середовища. Зрозуміло, що це середовище є мікрогетерогенної, тому після твердіння бетону вона утворює цементний камінь складного складу, званий, за висловом проф. Ст. Н. Юнга, микробетоном. На стадії проектування складу бетонної суміші передбачається, щоб всі компоненти бетонної суміші перебували на малих відстанях один від одного, з тим щоб на мікро - і макрорівнях повніше відображали внутрішні сили взаємодії частинок. Особливо важливо, щоб була забезпечена оптимізація структури бетонної суміші, при якій цементне тісто утворює безперервну просторову сітку (матрицю) в суміші при мінімальному відносно маси рідкої (В) і твердої (Ц, Т) фаз (В/Ц або В/Т) та прийнятих технологічних умов виготовлення і застосування бетонної суміші. Якщо зниження цього фазового відносини продовжити, то неминуче освіта дискретності /уривчастості) плівки водного середовища на високорозвиненої поверхні частинок цементу та інших микронаполнителей. Оптимізація полягає і в тому, що отримана бетонна суміш однорідна по просторовому розташуванню в ній мікро - і макрочасток. Крім того, заповнювачі утворюють щільну суміш, що бажано для зниження витрати в'яжучого речовини і вартості бетону.

Бетонна суміш направляється для формування з неї виробів або конструкцій (монолітних або збірних). Якщо параметри наступних технологічних операцій (транспортування, формування, ущільнення) з бетонною сумішшю були враховані на стадії проектування її складу, то ці операції не викликають яких-небудь несподіванок у поведінці суміші. Вона транспортується, без розшаровування і розривів у потоці, формується і ущільнюється без необхідності збільшення або зниження інтенсивності механічних впливів, крім тих, які були враховані на стадії проектування складу бетонної суміші. Мінімум несподіванок виникає на стадії тепловологісної обробки відформованих виробів і конструкцій, оскільки її реальні режими були по можливості враховані на стадії проектування складу бетону.

Однак у виробничих умовах завжди можливі відхилення від технологічних параметрів і режимів, прийнятих при проектуванні складу суміші. В результаті таких відхилень бетонна суміш може виявитися недостатньо рухомий і удобообрабатываемой на будь-якій стадії виробничого циклу. Особливо важливо мати рухливі суміші при виготовленні армованих виробів. Щоб зменшити пов'язані з цим технологічні дефекти у виробах (конструкціях), контролюють реологічні характеристики бетонної суміші. Найпростішими і які, певною мірою, фізичний зміст реологічними характеристиками на виробництві та в лабораторіях прийняті в даний час рухливість і жорсткість бетонної суміші, побічно відображають її густину. Якщо показники цих властивостей підтримувати в заданому межі допустимих відхилень, технологічний процес виготовлення виробів (конструкцій) виявиться нормальним і бездефектным.

Рухливість відображає здатність бетонної суміші, якою бьша попередньо надана деяка умовна форма, наприклад правильного усіченого конуса, деформуватися під впливом власної ваги, розпливаючись або осаживаясь і купуючи іншу форму або зберігаючи при інших розмірах. Рухливість бетонної суміші вимірюють за допомогою стандартного металевого конуса (рис. 1.5), який заповнюють випробуваної сумішшю з пошаровим ущільненням. При обережному підйомі металевої форми бетонний конус осаджується під власною вагою. Якщо величина осадки конуса знаходиться в межах 2--4 см, то суміші відносять до малорухливим, 4--12 см -- до рухливим і більше 12 см -- до текучим (литим). При осадці конуса дорівнює нулю, суміш -- жорстка, і тоді її легкоукладальність оцінюється з допомогою спеціального приладу для визначення умовного показника жорсткості.

Жорсткість бетонної суміші характеризують тривалістю (з) вібрування на стандартній вібромайданчику (частота коливань 3000 коливань в хвилину, амплітуда коливань -- 0,5 мм), необхідного для вирівнювання та ущільнення попередньо отформованного конуса бетонної суміші в приладі для визначення твердості (рис. 1.6). Циліндричне кільце приладу, внутрішній діаметр якого 240 мм, встановлюють і жорстко закріплюють на лабораторній вібромайданчику. В кільце вставляють і жорстко закріплюють стандартний конус висотою 200 мм, який заповнюють бетонною сумішшю у встановленому стандарту порядку і після цього знімають.

Статті pp-budpostach.com.ua Все про лазні

Статті по пїноблоку,пінобетону,пінобетонним блокам

Статті pp-budpostach.com.ua Статті по бетону

Статті Все про парканах

Статті pp-budpostach.com.ua Все про дахах ( види, матеріал, як краще вибрати)

Статті Все про Фундаменті

Статті по газобетону ( газоблокам ), газобетонних блоків, блоків газосиликатнных

Новини, статті, чутки, факти, різне і по чу-чуть

Статті по цеглині ( рядовому, особового,облицювальної,клинкерному, шамотною, силікатній,)