Комментариев:
- Определение осадки конуса
- Изменение подвижности
Осадка конуса бетона позволяет сделать оценку пластичности бетона с применением для этих целей устройства в виде усеченного конуса. Иными словами, определяется удобоукладываемость бетона (подвижность). Подвижность бетонных смесей прямо связана с количеством воды, которая в них добавляется. Еще очень важным здесь является и объем пластификаторов на 1 куб. м. Малоподвижным считают стройматериал, в составе которого перечисленных выше компонентов меньше всего.
Для выполнения обычных работ с растворами из бетона применяют материалы, у которых осадка конуса равна П1-П3. Но нежелательно забывать о том, что жесткие смеси, в которых очень мало жидкости, не смогут наполнить форму целиком. По этой причине нужно применить вибрацию или уплотнение. Если нужно будет заливать раствором из бетона армированные конструкции или мелкие полости, используется материал с показателем осадки П4. Стоимость бетона, который обладает большим показателем подвижности, будет выше остальных. У этих растворов осадка конуса равняется 160-210 мм.
Определение осадки конуса
Для испытания используется усеченный конус из металла, у которого высота 300 мм, нижний диаметр 200 мм и верхний диаметр 100 мм. Определение образца смеси из бетона выполняется так:
- вначале проверяют внутреннюю поверхность конуса, ей необходимо быть чистой, сухой и свободной от излишков схватившегося цементного раствора;
- потом конус помещают на ровную плоскость, которая не пропускает влагу, желательно на лист из стали.
При заполнении бетоном рабочему необходимо держать конус. Форму наполняют раствором, затем выполняется его штыкование с помощью металлического прута длиной и диаметром 15 мм, который заострен в нижней области. Всего выполняется 25 штыкований. Затем укладывать со штыкованием следующие слои бетона, конус должен наполниться. Далее пока убирают лишний раствор около конуса, последний нужно придерживать. Форму снимают моментально после заполнения. Поднимать ее необходимо исключительно вертикально.
Бетон без формы начнет оседать. После завершения осадки выполняется измерение высоты бетона. Чтобы провести измерение осадки, используют специальное приспособление, у которого горизонтальное плечо находится на промежутке 300 мм по вертикали от опорной плиты. Можно еще выполнять измерение от верхнего края формы конуса.
I p = A s (h o - y) 2 + nП d 4 /64
где А s - площадь сечения арматуры, h o - расстояние от верха элемента до центра тяжести стержней арматуры, у - высота сжатой зоны бетона, n - количество стержней арматуры.
Например, для конструкции с h o = 8 см, армированной 1 стержнем (n = 1) диаметром d = 1 см и высотой сжатой зоны y = 5 см, момент инерции растянутой зоны сечения составит:
I p = 3.14·1 2 (8 - 5) 2 /4 + 1·3.14·1 4 /64 = 7.068 + 0.049 = 7.11 см 4
А если та же арматура будет работать как отдельный элемент конструкции, то ее момент инерции составит:
I а p = nП d 4 /64 + 1·3.14·1 4 /64 = 0.049 см 4
И таким образом эффективность использования арматуры в этом случае снижается в 7.11/0.049 = 144 раза и такая арматура практически не влияет на несущую способности конструкции. В бетоне же, лишенном взаимодействия с арматурой, высота сжатой зоны приведенного сечения значительно уменьшается, что приводит к многократному уменьшению момента инерции и момента сопротивления приведенного сечения.
Чтобы этого не допустить, бетонная смесь в процессе укладки уплотняется
Впрочем, "уплотнение" - достаточно условный термин, так как под уплотнением следует понимать не изменение плотности бетонной смеси, а увеличение объемного веса конструкции за счет заполнения бетонной смесью всех возможных дыр и щелей, возникших после укладки бетонной смеси. И в этом смысле уплотнение бетонной смеси больше напоминает процесс подселения жильцов в квартиры, также называвшийся уплотнением. Методов уплотнения бетонной смеси за последнее время придумано не мало. Суть большинства методов уплотнения сводится к тому, чтобы увеличить инертную массу бетонной смеси, так как гравитационной массы для уплотнения часто не достаточно. При этом выбор метода уплотнения зависит от удобоукладываемости бетонной смеси. А удобоукладываемость бетонной смеси в свою очередь характеризуется подвижностью или жесткостью бетонной смеси.
ГОСТ 7473-94 "Смеси бетонные. Технические условия" определяет 3 основных группы бетонных смесей: подвижные (П), жесткие (Ж) и сверхжесткие (СЖ). Жесткие и сверхжесткие смеси используются при изготовлении конструкций в заводских условиях. Для уплотнения таких смесей используется трамбование, прокат, прессование, вибрирование с пригрузом. Более подробно методы определения жесткости и уплотнения таких смесей мы рассматривать не будем.
На строительных площадках обычно используются подвижные бетонные смеси. Для характеристики подвижных смесей по удобоукладываемости используются следующие марки:
Таблица 256.2. Марки по удобоукладываемости (согласно ГОСТ 7473-94)
В целом осадка конуса показывает, на сколько сантиметров просядет, а расплыв конуса - на сколько расплывется отформованная бетонная смесь после снятия конуса.
Осадка конуса (ОК) используется для оценки удобоукладываемости более жестких смесей, расплыв конуса (РК) - для так называемых литых смесей. Чтобы определить подвижность бетонной смеси используется специальный конус с оговоренными ГОСТом 10181-200 размерами (высота нормального конуса составляет Н = 30 см, верхний диаметр d = 10 см, нижний диаметр D = 20 см), линейка для измерения осадки конуса, загрузочная воронка, кельма, секундомер, гладкий стальной или пластмассовый лист размерами 70х70 см, а также металлический стержень диаметром 16 мм и длиной 60 см с закругленными концами (зачем все это нужно, мы узнаем чуть позже). Нормальный конус используется для определения подвижности бетонной смеси с зернами крупного заполнителя ≤ 40 мм. Для бетонной смеси с заполнителем более крупных размеров используется увеличенный конус. Выглядит нормальный конус так:
Рисунок 328.1 . Стандартный конус для испытаний: 1 - ручки, 2 - корпус из листовой стали толщиной не менее 1.5 мм, 3 - упоры для ног, 4 - сварной шов.
Подвижность бетонной смеси определяют следующим образом:
На горизонтальную ровную поверхность укладывается чистый лист 70х70 см, поверхность листа смачивается. Чтобы конус плотно примыкал к листу, обычно становятся на упоры. Через воронку в конус насыпают бетонную смесь в три слоя примерно одинаковой высоты. Каждый слой уплотняется штыкованием. Для этого используется металлический стержень (штырь). Суть штыкования состоит в нанесении сильных ударов бетонной смеси. Причем удары наносятся не в одно место, а по всей площади бетонной смеси. Каждый слой должен уплотняться 25 ударами. Бетонные смеси марок П4-П5 насыпаются в конус в один слой и уплотняются 10 ударами. Если используется увеличенный конус, то количество ударов возрастает до 56. На наполнение конуса бетонной смесью и штыкование ГОСТом отводится не более 3 минут. В процессе наполнения и штыкования конус должен быть плотно прижат к листу.
После уплотнения последнего слоя воронка снимается, излишек бетонной смеси удаляется кельмой вровень с обрезом конуса, оставшаяся бетонная смесь заглаживается. После этого конус берут за ручки и аккуратно снимают, перемещая его вертикально, чтобы не зацепить отформованную бетонную смесь, и ставят конус рядом со смесью на лист. На снятие конуса отводится 5-7 секунд.
После этого определяется осадка конуса. Для этого на верх конуса укладывается штырь, а линейкой с точностью до 0.5 см определяется расстояние от низа штыря до верха бетонной смеси. Если отформованная бетонная смесь развалилась в процессе снятия конуса, то замер не проводят, а повторяют испытание на новой пробе из той же бетонной смеси.
Для определения осадки конуса проводится два замера. Осадка конуса определяется с округлением до сантиметров, как среднее арифметическое значение от результатов 2 испытаний. При этом расхождения в результатах должны быть не больше
1 см при ОК < 9 см
2 см при ОК = 10-15 см
3 см при ОК > 16 см.
Если расхождения в результатах 2 испытаний больше указанных, то проводятся повторные испытания. Общее время на 2 испытания не должно превышать 10 минут.
Расплыв конуса бетонной смеси определяется по нижнему диаметру лепешки
которая образовалась в результате расплыва бетонной смеси. Диаметр определяется измерением лепешки в двух взаимно перпендикулярных направлениях с точностью до 0.5 см. Расплыв конуса определяется с округлением до сантиметров, как среднеарифметическое значение от результатов 2 испытаний. При этом расхождения в результатах должны быть не больше 3 см. При больших расхождениях проводятся повторные испытания.
Конечно же при строительстве небольшого домика для себя, жены и детей мало кто обзаводится вышеуказанными хитроумными приборами и инструментами. Тем не менее оценить приблизительно подвижность бетонной смеси можно и в домашних условиях. Для этого потребуется старое железное ведро без дна. А если у вас вдруг такого ведра нет, то обратитесь к теще у нее таких должно быть несколько. Ну а все остальное, необходимое для испытаний, если уж вы затеяли стройку, у вас точно найдется.
Напомню, вся эта возня с определением осадки конуса нужна для того, чтобы подобрать оптимальный метод уплотнения. Впрочем, на небольших строительных площадках из всех возможных способов уплотнения используются или вибрирование или штыкование.
Суть штыкования описана выше и применяется только в крайних случаях, если нужно забетонировать конструкцию небольшого объема, при этом в качестве штыка может использоваться штыковая лопата. Но все равно такой метод уплотнения является очень не надежным и если вы собираетесь уплотнять бетонную смесь именно таким методом, то расчетную прочность бетона следует уменьшить, умножив прочность бетона на коэффициент качества работ. В этом случае значение коэффициента качества работ можно принять равным γ к = 0.6-0.8.
Вибрационное уплотнение
Бетонная смесь может быть уплотнена объемным, поверхностным, погружным или контактным способом передачи вибрационного воздействия. На небольших строительных площадках используются как правило поверхностные или погружные вибраторы. При вибрации уплотнение бетонной смеси достигается за счет встряхивания бетонной смеси и также за счет тиксотропности - переходу бетонной смеси в жидкое состояние за счет значительного уменьшения вязкости при вибрировании.
Поверхностные вибраторы эффективны при высоте бетонируемой конструкции не более 25 см при арматуре только в растянутом зоне, 12 см при армировании и растянутой и сжатой зоны. Наиболее эффективными считаются высокочастотные вибраторы с частотой колебаний 4500 колебаний/мин и амплитудой 0.15-0.2 мм. При использовании вибраторов с нормальной частотой колебаний 300 колебаний/мин амплитуда колебаний должна составлять не менее 0.3-0.35 мм, для жестких смесей амплитуда колебаний составляет 0.5-0.7 мм.
При подвижности бетонной смеси ОК ≤ 1 см следует использовать погружные вибраторы. Эффективность погружных вибраторов зависит от радиуса действия вибратора. При высоких частотах радиус действия вибратора меньше, чем при низких. Как правило радиус действия погружных вибраторов составляет 8-10 диаметров наконечника (булавы). Чем больше подвижность бетонной смеси, тем больше радиус действия вибратора.
Эффективность использования вибраторов также зависит от времени вибрирования. При малом времени вибрирования бетонная смесь не успевает уплотниться, при долгом времени бетонная смесь начинает расслаиваться, что также не желательно. В целом чем больше подвижность бетонной смеси, тем меньше времени требуется для вибрирования одного участка. Как правило оптимальное время вибрирования подвижных бетонных смесей составляет 20-40 секунд. Кроме этого достаточность вибрирования определяется визуально: если бетонная смесь перестала оседать и на поверхности выступило цементное молочко, то вибрацию можно прекращать.
Примечание : Тема уплотнения бетонной смеси достаточно обширная. Здесь же представлены только базовые сведения о принципах и методах уплотнения.
Тем не менее одного только уплотнения бетонной смеси для обеспечения надежной анкеровки арматуры недостаточно. Если расстояние между стержнями арматуры будет меньше размера зерен крупного наполнителя - щебня, то сколько бетонную смесь ни уплотняй, а щебень между стержнями не пройдет.
Минимальное расстояние между стержнями арматуры
СНиП 2.01.03-84 предъявляет к расстоянию между стержнями арматуры следующие требования:
1. Если для уплотнения бетонной смеси будет использоваться погружной вибратор, то расстояние между стержнями в свету (расстояние между центрами сечения арматурных стержней минус диаметр стержня) должно обеспечивать свободное прохождение наконечника вибратора.
2. Расстояние в свету между отдельными стержнями продольной ненапрягаемой арматуры, а также между продольными стержнями соседних сварных плоских сеток (каркасов) должно быть не менее наибольшего диаметра арматурных стержней, а также:
- ≥ 25 мм - для горизонтальных или наклонных стержней нижней арматуры;
- ≥ 30 мм - для горизонтальных или наклонных стержней верхней арматуры;
- ≥ 50 мм по вертикали - для горизонтальных или наклонных стержней нижней арматуры, расположенных в 2 ряда по высоте;
- ≥ 50 мм и ≥ 1.5 размера крупного заполнителя - для вертикальных стержней (бетонирование колонн);
Диаметр арматуры периодического профиля принимается по номинальному значению (без учета выступов и ребер).
Но и соблюдения требований к минимальному расстоянию между стержнями арматуры мало. Бетонная смесь должна контактировать с арматурой со всех сторон, а не только сверху и сбоку. Для этого следует требования по соблюдению защитного слоя бетона.
Защитный слой бетона
Защитный слой бетона не только частично защищает стальную арматуру от коррозии и температурного воздействия, но и призван обеспечить совместную работу бетона и арматуры.
1. Для продольной арматуры, принимаемой по расчету, толщина защитного слоя должна быть ≥ d стержня или каната и:
- ≥ 10 мм - в плитах и стенках толщиной ≤ 100 мм;
- ≥ 15 мм - в плитах и стенках толщиной > 100 мм, в ребрах и балках высотой < 250 мм;
- ≥ 20 мм - в ребрах и балках высотой ≥ 250 мм, в колоннах;
- ≥ 30 мм - в фундаментных балках и сборных фундаментах;
- ≥ 35 мм - в монолитных фундаментах при наличии бетонной подготовки;
- ≥ 70 мм - в монолитных фундаментах при отсутствии бетонной подготовки;
2. Для однослойных конструкций из поризованного и легкого бетонов классов В ≤ 7,5 толщина защитного слоя принимается ≥ 20 мм, для наружных стеновых панелей, изготавливаемых без фактурного слоя - ≥ 25 мм. Для однослойных конструкций из ячеистого бетона толщина защитного слоя должна составлять ≥ 25 мм во всех случаях.
3. Для конструктивной, поперечной и распределительной арматуры защитный слой бетона принимается ≥ диаметра указанной арматуры и:
- ≥ 10 мм - при высоте сечения элемента < 250 мм;
- ≥ 10 мм - при высоте сечения элемента ≥ 250 мм;
Для элементов из поризованного и легкого бетонов классов В ≤ 7,5 независимо от высоты сечения, а также для элементов из ячеистого бетона независимо от класса бетона защитный слой поперечной арматуры принимается ≥ 15 мм.
4. Для обеспечения свободной укладки в форму (опалубку) цельных арматурных стержней, каркасов или сеток, идущих по всей длине или ширине изделия, размеры стержней, каркасов или сеток принимаются меньше размеров формы: на 20 мм (10 мм с каждой стороны = Δl к) - при длине элемента ≤ 9м, на 30 мм (15 мм с каждой стороны) - при длине элемента ≤ 12 м - на 15 мм, на 20 мм - при длине элемента >12 м.
5. В полых элементах коробчатого или кольцевого сечения расстояние от внутренней поверхности бетона до стержней продольной арматуры принимается согласно п.1 и п.3.
Но и это еще не все. В железобетонных элементах, работающих на изгиб или на растяжение, в растягиваемой зоне сечения образуются трещины и чтобы арматура работала совместно с бетоном концы ее должны быть надежно защемлены на участках без трещин. Впрочем, анкеровку арматуры можно обеспечить и другим способом.
Анкеровка арматуры
Арматурные стержни периодического профиля, и гладкие стержни сварных сеток и каркасов делаются без крюков. Стержни вязаных сеток и каркасов, работающие на растяжение, должны заканчиваться крюками, петлями или лапками.
1. Стержни продольной растянутой и сжатой арматуры должны быть заведены за поперечное сечение, в котором они учитываются с полным расчетным сопротивлением, на расстояние не менее l an = λ an d и не менее:
l an = (ω an R s /R b + Δλ an)d (328.1)
где R s - расчетное сопротивление арматуры, R b - расчетное сопротивление бетона. Значения ω an , Δλ an , λ an и минимально допустимое расстояние l an определяются по таблице 328.1:
Таблица 328.1 (Согласно СНиП 2.01.03-84)
При этом гладкая арматура должна заканчиваться крюками или иметь приваренную поперечную арматуру по длине заделки, что обеспечивает анкеровку гладкой арматуры. Величину расчетного сопротивления бетона R b допускается умножать на коэффициенты условий работы бетона (кроме γ b2).
2. Для элементов из мелкозернистого бетона группы Б значение l an , определяемое по формуле (328.1), следует увеличивать на 10 d - для растянутого бетона и на 5 d - для сжатого.
3. Если площадь сечения арматуры принимается с запасом относительно площади, требуемой расчетом по прочности то длину анкеровки l an , вычисленную по формуле (328.1), допускается уменьшать, умножив длину анкеровки на отношение требуемой по расчету и фактической площадей сечения арматуры (l ф an = l an A р s /A ф s).
4. Если вдоль растянутых стержней арматуры образуются трещины, то стержни должны быть заделаны в сжатую зону бетона на расстояние l an , определяемое по формуле (328.1).
5. Если выполнить указанные выше требования не представляется возможным, то следует принять специальные меры по анкеровке продольных стержней, чтобы обеспечить работу стержней с полным расчетным сопротивлением в рассматриваемом сечении. Для этого устанавливается косвенная арматура, концы стержней привариваются к закладным деталям или стержням анкерующих пластин или выполняется отгиб анкерующих стержней. При этом значение l an следует принимать ≥10 d арматуры.
Примечание : Особенности расчета закладных деталей здесь не рассматриваются.
6. Для обеспечения анкеровки арматуры в изгибаемых элементах все продольные стержни, которые заводятся за грань опоры (в опорный участок элемента, как правило это опоры однопролетных балок и плит или крайние опоры многопролетных элементов) должны удовлетворять следующим требованиям:
а) при прочности элемента в рассматриваемой зоне, допускающей отсутствие поперечной арматуры, растянутые стержни заводятся за внутреннюю грань свободной опоры на расстояние ≥ 5 d;
б) если по расчету требуется поперечная арматура, то растянутые стержни заводятся за внутреннюю грань свободной опоры на расстояние ≥ 10 d;
Оценка прочности и однородности бетона на строительстве и на заводах товарного бетона должна выполняться в соответствии с ГОСТ 18105-72* .
1. Характеристика бетонов.
Бетон получают в результате затвердения правильно подобранной смеси: вяжущего вещества, воды, мелких и крупных заполнителей и в необходимых случаях специальных добавок.
Смесь цемента и воды - называют цементным тестом , а смесь его с песком и щебнем (или гравием) - бетонной смесью . Цементное тесто служить связующим клеем, который затвердевая, скрепляет между собой зёрна песка или щебня.
В результате этого уложенная в форму бетонная смесь постепенно превращается в искусственный каменный материал - бетон .
Цемент в бетоне является связующим или вяжущим веществом .
Песок и щебень (гравий) в процессах образования бетона не участвуют, поэтому их называют заполнителями или инертными материалами .
Различают мелкие и крупные заполнители. К мелким относят песок и др. заполнители (например, шлак и керамзит) с зёрнами крупностью до 5 мм ; к крупным заполнителям - щебень (каменный, керамзитовый, шлаковый и др.) и гравий с зернами крупностью 5…150 мм . Иногда в бетон укладывают более крупные куски камня - "изюм".
Если смесь содержит кроме цемента и воды только мелкие заполнители, то её называют цементным раствором .
В промышленном строительстве чаще применяется тяжёлый бетон , состоящий из смеси цемента и воды с песком и гравием или каменным щебнем.
Плотность тяжёлого бетона в затвердевшем состоянии составляет 2200…2500 кг/м³ .
В жилищном и гражданском строительстве чаще применяются мелкозернистые бетоны (без крупного заполнителя - гравия или щебня) средней плотностью свыше 1800 кг/м³ . Бетоны плотностью 1800 кг/м³ и меньше называют лёгкими или тёплыми , т.к. они обладают низкой теплопроводностью .
Основное отличие лёгких бетонов от тяжёлых состоит в том, что их приготавливают на лёгких заполнителях , имеющих пористую структуру (керамзит, перлит, гранулированный шлак и др.).
Основное требование, предъявляемое к бетону - приобретение им в определённый срок (обычно в 28 дней ) заданной прочности на сжатие.
В зависимости от прочности на сжатие бетон разделяют на классы :
- тяжелые бетоны с крупным заполнителем -
- В3,5; В5; В7.5; В12; В15; В20; В25; В30; В40; В45; В50; В55; В60;
- от В3.5…В30 - при мелком песке, до В40 - при крупном песке;
- В20…В40 - при плотности бетона 2000 кг/м³
- В5…В35 - при плотности 1800…1900 кг/м³ .
ВНИМАНИЕ! Класс бетона назначают в проекте на строительство объекта. Например, если на чертеже указано "класс бетона В20" , то это означает, что прочность бетона на сжатие (через 28 дней ) составляет 20 МПа .
Тяжёлые бетоны классов до В7.5 включительно применяют только для неармированных конструкций .
Конструкции с предварительно напрягаемой арматурой выполняют из тяжёлого бетона класса не ниже В20 или из лёгкого бетона класса не ниже В15 .
Бетоны подразделяют :
- по объёмной массе -
- особо лёгкие - 500 кг/м³ ; лёгкие - 500…1800 кг/м³ ; тяжёлые - 1900…2400 кг/м³ ; особо тяжёлые - 2500 кг/м³ .
- по прочности (при сжатии) на марки -
- М-35, М-50, М-75, М-100, М-150, М-200, М-250, М-300, М-400, М-500 и М-600;
- по морозостойкости (в циклах попеременного замораживания и оттаивания) на марки -
- Мрз-10, Мрз-15, Мрз-25, Мрз-35, Мрз-50, Мрз-100, Мрз-150, Мрз-200, Мрз-300;
- по водонепроницаемости на марки, при которой не наблюдается просачивания воды через образец 28-дневного возраста -
- В-2, В-4, В-6, В-8 - выдерживающие давление воды соответственно не менее 2, 4, 6, 8 кгс/см² ;
- по показателям жёсткости и подвижности (см. табл.1).
2. Основные свойства бетонной смеси.
Основным технологическим свойством бетонной смеси является удобоукладываемость . Удобоукладываемость бетонной смеси оценивается по указателям подвижности и жёсткости в соответствии с методами испытаний, приведенными в ГОСТ 10181-76 .
Бетоны подразделяют по показателям жёсткости и подвижности согласно табл.1.
Таблица 1: Характеристика бетонов.
Поэтому при подборе состава бетона учитывают не только требуемую прочность бетона , но и заданную условиями производства работ подвижность бетонной смеси .
ПРИМЕЧАНИЕ: Подбор состава бетонной смеси заключается в том , чтобы при наименьшем расходе цемента получить смесь требуемой подвижности, удобную для транспортирования и укладки, которая после отвердения даст бетон требуемой прочности .
Подвижность бетонной смеси измеряют "осадкой конуса", для чего применяют форму из листовой стали, изготовленную в виде конуса со срезанной вершиной: верхний диаметр конуса - 100 мм , нижний - 200 мм , высота -300 мм .
Внутреннюю поверхность формы, которая должна быть совершенно гладкой, слегка смачивают водой и ставят на горизонтальную площадку, тоже предварительно смоченную. Форму наполняют бетонной смесью в три слоя по 10 см и каждый слой протыкают (без удара) 25 раз стержнем диаметром 15 мм. После наполнения формы излишек бетонной смеси срезают вровень с краями и медленно снимают форму вверх за кольцо, сохраняя при этом строго вертикальное её положение.
Отформованный бетонный конус после снятия формы даёт осадку, которую легко измерить положив линейку на поставленную рядом с бетонной формой. Способ измерения осадки конуса формовки бетонной смеси для определения её подвижности показан на рис.1.
Чем больше осадка конуса , тем больше степень подвижности бетонной смеси :
- бетонную смесь с небольшим количеством воды , не дающую осадки или имеющую осадку в пределах 1…2 см - называют жесткой (жёсткий бетон );
- смесь с большим содержанием воды , дающим осадку 3…16 см - пластичной (бетон пластичный );
- а выше 16 см - литой (бетон литой ).
Указанные значения подвижности бетонной смеси , кроме последних, относятся к жёстким и пластичным смесям , укладываемым с помощью вибраторов .
При использовании литых бетонных смесей , содержащих добавку суперпластификаторов , значение подвижности можно устанавливать на месте строительства в зависимости от характера конструкции и способа транспортирования и укладки смесей в пределах 16…24 см .
Подвижность бетонной смеси выбирают в соответствии с видом конструкции согласно таблице 2.
Таблица 2: Подвижность бетонных смесей, укладываемых в различные конструкции/
| п/п | Виды работ и конструкции | Осадка конуса, см | Показатель жёсткости, с |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 1 | Подготовка под фундаменты и полы, основания дорог | 0…1 | 50…60 |
| 2 | Покрытия дорог, полы, массивные неармированные конструкции (подпорные стенки, блоки массивов, фундаменты) | 1…3 | 25…35 |
| 3 | Массивные армированные конструкции (плиты, балки, колонны, большого и среднего сечения) | 2…4 | 15…25 |
| 4 | Стены промышленных и жилых зданий | 2…4 | 15…25 |
| 5 | Железобетонные конструкции, сильно насыщенные арматурой (тонкие стенки, колонны, бункеры, силосы, балки и плиты малого сечения), бетонируемые на месте, с содержанием арматуры до 1%: | 4…6 | 10…15 |
| 6 | Конструкции, особо насыщенные арматурой (прочные и балочные мосты и т.д.), с содержанием арматуры более 1%: | 6…8 | 10…15 |
| 7 | Конструкции, бетонируемые в скользящей опалубке: | ||
| 8 | - при уплотнении вибраторами | 6…8 | 10…15 |
| 9 | - при ручном уплотнении | 8…10 | 5…10 |
Независимо от подвижности бетонная смесь должна быть удобообрабатываемой . Это, в частности, значит, что при заполнении формы и уплотнении смесь должна сохранять однородность, не расслаиваться.
Удобообрабатываемая бетонная смесь :
- легко штукуется при укладке в конусную форму;
- из-под формы при её наполнении не вытекает вода ;
- после снятия конуса бетонная смесь оседает, не разваливаясь и не осыпаясь .
ВНИМАНИЕ! Проверкой удообрабатываемости бетонной смеси может служить, например, проба "на лопату" :
- ударяя плашмя лопатой по бетонной смеси , смотрят, какой след оставляет лопата;
- если раствор не заполнил пустоты в щебёнке - это означает, что его недостаточно и смесь неудобообрабатываема ;
- если при ударе лопата погружается в бетонную массу , оставляя впадину - это указывает на избыток раствора - такой бетон может быть излишне пористым .
Добиться нужной подвижности бетонной смеси при заданной прочности бетона можно следующим способом :
- если к бетонной смеси добавить одновременно цемент и воду - подвижность бетона увеличится ;
- если при этом не изменять водоцементное отношение (отношение массы воды к массе цемента ), то прочность бетона не измениться .
Состав бетона задают :
- в виде соотношения по массе количества цемента, песка и щебня (гравия) , причём количество цемента принимают за единицу ;
- количество воды указывают отдельно в виде водоцементного отношения В/Ц (например, состав 1:2,5:4,5 по массе; В/Ц=0,6);
- в виде количества материалов на 1 м³ бетона [например, 260 кг цемента, 170 л (кг) воды, 700 кг песка, 1280 кг щебня].
3. Прочность бетонной смеси.
Активность и содержание в бетоне цемента прямо сказываются на прочности бетона . Однако увеличение содержания цемента в бетоне положительно влияет до определённых пределов , после которых прочность мало изменяется, а другие свойства бетона могут ухудшаться .
Так, с повышением расхода цемента увеличиваются усадка и ползучесть бетона , а также его экзотермия в начальный период твердения.
В определённых условиях это может вызвать появление усадочных и температурных трещин .
ВНИМАНИЕ! ЗАПРЕЩЕНО назначать составы бетона или водоцементного отношения ТОЛЬКО ПО ТАБЛИЦАМ И ГРАФИКАМ или расчётно-термическим путём (БЕЗ ОПЫТНОЙ ПРОВЕРКИ) в строительной лаборатории, т.к. марка бетона зависит:
- от качества воды,
- разновидности цементов и заполнителей бетонной смеси,
- а также точности дозировки строительных материалов в ответственных строительных конструкциях (колоннах, плитах перекрытий, ригелях, балках и блоках массивов).
Рабочий состав и водоцементное отношение бетона назначают путём подбора , по результатам испытаний образцов, изготавливаемых из пробных замесов.
Таблица 2-Б: Соотношение между марками и классами бетона по прочности на сжатие.
| п/п | Класс бетона по прочности на сжатие (в соответствии со СНиП 2.03.01-..) | Марка бетона по прочности на сжатие | Класс бетона по прочности на сжатие (в соответствии со СНиП 2.03.01-…) | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1 | М-15 | В-1 | М-300 | В-22,5 |
| 2 | М-25 | В-2 | М-350 | В-27,5 |
| 3 | М-35 | В-2,5 | М-400 | В-30 |
| 4 | М-50 | В-3,5 | М-450 | В-35 |
| 5 | М-75 | В-5 | М-500 | В-40 |
| 6 | М-100 | В-7,5 | М-600 | В-45 |
| 7 | М-150 | В-12,5 | М-700 | В-55 |
| 8 | М-200 | В-15 | М-800 | В-60 |
| 9 | М-250 | В-20 | - | - |
Основные условия от которых зависит прочность бетона :
Качество цемента.
Чем выше прочность (активность) цемента, тем выше будет и прочность бетона. Чем скорее твердеет цемент , тем быстрее будет нарастать прочность бетона .Количество цемента.
Количество цемента, расходуемого на 1 м³ бетона. Наилучший показатель прочности имеет бетон с таким расходом цемента, при котором густое цементное тесто заполняет все пустоты в песке и обволакивает тонким слоем частицы песка. А цементно-песчаный раствор заполняет все пустоты в крупном заполнителе.Количество воды.
При одном и том же количестве цемента прочность бетона будет меньше, чем больше в нём содержится воды. Это объясняется тем, что для твердения бетона необходимо примерно 20% массы (веса или объёма) цемента. Так например, при расходе цемента 220…250 кг на 1 м³ бетона потребуется 45…50 л воды, но при таком количестве воды бетонная смесь получится сдишком сухой, её нельзя достаточно равномерно перемешать и плотно уложить в форму. Поэтому практически приходиться добавлять воды в 3…4 раза больше - около 160…180 л на 1 м³ бетона. Излишняя вода по мере твердения испаряется, оставляя поры (пустоты). Чем больше воды было добавлено в бетонную смесь при её приготовлении, тем больше пор образуется в затвердевшем бетоне и тем меньше из-за этого будет его прочность .Качество заполнителей.
Качество заполнителей - их чистота, форма и зерновой состав (количество зёрен различной крупности и максимальная крупность зёрен). Неправильная форма зёрен и шероховатая поверхность способствуют лучшему сцеплению цементного теста с заполнителями и создаёт большую прочность . Загрязнённость заполнителей , ухудшающая сцепление их с цементным тестом, также снижает прочность бетона .Порядок укладки бетонной смеси в конструкцию.
При перерывах в укладке бетонной смеси большое значение имеет способ обработки поверхности стыка бетона , уложенного после перерыва с уложенным до перерыва. Несоблюдение правил обработки поверхности (очистка, насечка, смачивание) сильно снижает прочность стыка .Уплотнение бетонной смеси.
Бетон, уплотнённый в виде смеси вибраторами , имеет на 10…30% бОльшую прочность, чем бетон, уплотнённый вручную .Возраст бетона.
Прочность бетона растёт с его возрастом и особенно быстро - в начальном возрасте (до 28 дней ). Прочность продолжает нарастать более медленно в течение ряда лет.Условия твердения.
Наибольшую прочность бетон получает при твердении во влажной среде . Наоборот, твердение в сухом и жарком воздухе может привести к получению низкокачественного бетона . Замерзание приостанавливает процесс твердения бетона , но при оттаивании процесс продолжается. Бетон теряет прочность , если он замёрз до достижения им "критической прочности" . Ещё более вредным, чем преждевременное замерзание, являются попеременные замерзание и оттаивание свежего бетона, в результате чего бетон в некоторых случаях может даже потерять способность твердеть .
4. Характеристики тяжёлых и лёгких бетонов.
Тяжёлые бетоны.
Особо тяжёлые бетоны применяют для специальных защитных сооружений, фундаментов под машины и для гидротехнических сооружений, и в жилищном строительстве почти не применяются , поэтому подробно мы их рассматривать не будем .
Тяжёлые бетоны применяют при возведении монолитных бетонных и железобетонных конструкций , изготовления изделий из бетонов . Тяжёлые бетоны изготавливают с применением песка, гравия, щебня из тяжёлых горных пород .
В проектах бетонных и железобетонных конструкций предусматривают применение следующих марок тяжёлых бетонов - М-50, М-75, М-100, М-150, М-200, М-300, М-400, М-500, М-600 .
ВНИМАНИЕ! Для железобетонных конструкций ЗАПРЕЩЕНО применение тяжёлых бетонов марки ниже М-100 . Для бетонных конструкций НЕ СЛЕДУЕТ применять бетон марки выше М-300 .
Тяжёлые бетоны подразделяются:
- на пластичные - укладываемые в формы (опалубку) при умеренном уплотнении;
- и жёсткие - укладка которых требует усиленного механического уплотнения.
Лёгкие бетоны.
Лёгкие бетоны применяют для изготовления ограждающих конструкций , изделий и строительных деталей с целью уменьшения их массы .
Разновидности лёгкого бетона на пористых искусственных и естественных заполнителях определяется видом применяемого крупного заполнителя : керамзитобетон, шлакобетон, аглопоритобетон, туфобетон и т.д.
Наиболее распространены в практике лёгкие бетоны на пористых заполнителях , имеющие объёмную массу 900…1400 кг/м³ .
Пористыми неорганическими заполнителями для лёгких бетонов называют сыпучие материалы с насыпной плотностью не выше 1200 кг/м³ ; при крупности зёрен до 5 мм (песок) и не свыше 1000 кг/м³ при крупности зёрен 5…40 мм (щебень, гравий).
По происхождению заполнители бывают природные и искусственные . Наибольшее распространение получили искусственные заполнители - керамзит, аглопорит, перлит, шлаковая пемза, гранулированный шлак , наилучшим образом отвечающие предъявляемым к ним требованиям.
Керамзитовый гравий.
Керамзитовый гравий получают обжигом легкоплавких глин до вспучивания , происходящего в интервале температур между их размягчением и спеканием.
В зависимости от назначения лёгкие бетоны делят на три вида :конструкционные, конструкционно-теплоизоляционные и теплоизоляционные .
Плотность керамзита :
- для конструктивных бетонов - 400…800 кг/м³ ,
- для теплоизоляционных - 300…500 кг/м³ .
Аглопоритовый щебень.
Аглопоритовый щебень получают при дроблении пористых кусков , образующихся в процессе спекания на агломерационных решётках смеси глин (или суглинков) с отходами топлива , содержащими свыше 10% несгоревшего угля . Объёмная плотность агломерационого щебня - 400…800 кг/м³ . Керамзитовый и аглопоритовый песок - результат дробления щебня (гравия) с измельчением до фракции менее 5 мм .
Перлит.
Перлит (щебень и песок) плотностью 250…400 кг/м³ является результатом процесса вспучивания вулканических пород с увеличением их в объёме в 6…12 раз при нагреве до 1100°С .
Шлаковая пемза.
Шлаковую пемзу , перерабатываемую на щебень и песок , получают в результате поризации расплавленных доменных шлаков при охлаждении их паром , а гранулированный шлак - в результате поризации тех же шлаков при быстром охлаждении их водой . Плотность шлаков пемзы - 500…1200 кг/м³ , гранулированного шлака - 800…1200 кг/м³ .
Природными пористыми материалами являются вулканические породы - пемза и туфы , дроблением которых получают щебень и песок . Эти материалы применяют там, где они являются местными.
Консистенцию бетонной смеси (её жёсткость и подвижность ) назначают непосредственно на месте работ, с учётом размера и армирования конструкции (табл.3 и табл.4).
Таблица 3: Ориентировочный расход цемента в бетонах для монолитных бетонных и железобетонных конструкций.
| п/п | Проектная марка бетона | Марка цемента | Расход цемента в кг на 1 м³ бетона для конструкций |
|
| всех, кроме тонкостенных | тонкостенных | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1 | 100 | 300 | 225 | - |
| 2 | 150 | 300-400 | 250 | - |
| 3 | 200 | 400-500 | 270 | 300 |
| 4 | 300 | 500-600 | 320 | 350 |
| 5 | 400 | 600 | 440 | 440 |
| 6 | 500 | 600 | 500 | 550 |
| 7 | 600 | 700 | 560 | 600 |
ПРИМЕЧАНИЕ: Особенностью твердения лёгких бетонов является то, что пористые заполнители в начальный период впитывают и удерживают влагу в капиллярах, а затем возвращают её цементному камню. Этим создаются условия для более длительной и полной гидратации цемента в бетоне, что повышает его прочность .
Таблица 4: Технические характеристики лёгких бетонов.
| п/п | Наименование бетона | Максимальная плотность в высушенном состоянии, кг/м³ | Марка лёгких бетонов | Коэффициент теплопроводности, ккал/(м*ч*t°C) |
|
| по прочности | по морозостойкости | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 1 | Конструктивный | 1800 | М-100, М-150, М-200, М-250, М-300, М-400 | Мрз-25, Мрз-35, Мрз-50, Мрз-100 | Не нормируется |
| 2 | 1400 | М-25, М-35, М-50, М-75, М-100 | Мрз-10, Мрз-15, Мрз-25, Мрз-35 | 0,5 | |
| 3 | Теплоизоляционный | 800 | Не менее М-10 | Не нормируется | 0,25 |
Учитывая сравнительно небольшую прочность и пористость заполнителей , рекомендуется ограничивать их наибольшую допустимую крупность .
Например, крупность пористого гравия (керамзита, шлака, туфа ) должна быть не более 40 мм , а щебня - до 20 мм .
Для подвижных бетонных смесей применяют гравий крупностью до 20 мм , а щебень - до 10 мм .
Для малоподвижных смесей ориентировочные зерновые составы заполнителей для лёгкого бетона на керамзитовом гравии можно принимать по таблице 5.
| п/п | Наименование бетона | Наибольшая крупность зёрен, мм | Зерновой состав заполнителей в %% | |||||
| Размер зёрен заполнителя | ||||||||
| до 1,25 мм | 1,25…2,5мм | 2,5…5мм | 5…10мм | 10…20мм | 20…40мм | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 1 | Конструктивный | 10 | 25% | 20% | 10% | 45% | - | - |
| 2 | 20 | 20% | 15% | 15% | 20% | 30% | - | |
| 3 | Конструкционно-теплоизоляционный | 10 | 25% | 15% | 10% | 50% | - | - |
| 4 | 20 | 20% | 15% | 10% | 25% | 30% | - | |
| 5 | 40 | 15% | 10% | 10% | 15% | 20% | 30% | |
| 6 | Теплоизоляционный | 20 | - | 10% | 15% | 35% | 40% | - |
| 7 | 40 | - | 10% | 10% | 20% | 25% | 35% | |
Средний расход цемента в зависимости от марки бетона , характера и крупности заполнителя , а также от активности цемента следует назначать по данным таблицы 6.
Таблица 6: Расход цемента для приготовления лёгкого бетона на щебне и гравии.
| п/п | Наибольшая крупность зёрен, мм | Для бетона | Расход цемента на 1 м³ лёгкого бетона, в кг |
||||
| М-35 | М-50 | М-75 | М-100 | М-150 | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 1 | 10 мм | на щебне | 130…150 | 150…170 | 170…190 | 190…210 | 250…270 |
| 2 | на гравии | 100…115 | 115…130 | 130…145 | 145…160 | 175…190 | |
| 3 | 20 мм | на щебне | 140…160 | 160…180 | 180…220 | 220…240 | 290…320 |
| 4 | на гравии | 110…125 | 125…140 | 140…160 | 160…180 | 200…225 | |
| 5 | 40 мм | на щебне | 160…180 | 180…200 | 210…260 | 260…280 | 340…380 |
| 6 | на гравии | 120…135 | 135…200 | 160…180 | 180…200 | 240…280 | |
ПРИМЕЧАНИЕ: Для подвижных бетонных смесей расход цемента увеличивается на 10…15% .
5. Приготовление бетонной смеси.
Готовят бетонную смесь на заводах ЖБИ и в построечных условиях на передвижных установках (бетономешалках). Применяют бетоносмесительные установки цикличного и непрерывного действия.
ВНИМАНИЕ! Вручную полноценный бетон приготовить невозможно .
Таблица 7: Ориентировочный состав бетонной смеси и расход материалов на 1м³ бетона.
| п/п | Марка бетона | Расход материалов, в кг | Подвижность смеси, см | Удобоукладываемость, с |
|||
| цемент | щебень | песок | вода | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Для портландцемента марки М-300 | |||||||
| 1 | М-100 | 200 | 1200 | 800 | 155 | 1…2 | 35…25 |
| 2 | 210 | 1218 | 745 | 165 | 3…5 | 20…15 | |
| 3 | 220 | 1210 | 748 | 175 | 6…8 | 15…10 | |
| 4 | 235 | 1198 | 740 | 185 | 9…12 | 10…5 | |
| 5 | М-150 | 225 | 1211 | 726 | 155 | 1…2 | 35…25 |
| 6 | 270 | 1215 | 701 | 165 | 3…5 | 20…15 | |
| 7 | 290 | 1215 | 675 | 175 | 6…8 | 15…10 | |
| 8 | 305 | 1220 | 658 | 185 | 9…12 | 10…5 | |
| Для портландцемента марки М-400 | |||||||
| 9 | М-100 | 215 | 1225 | 750 | 155 | 1…2 | 35…25 |
| 10 | 230 | 1215 | 747 | 165 | 3…5 | 20…15 | |
| 11 | 245 | 1200 | 724 | 175 | 6…8 | 15…10 | |
| 12 | 260 | 1209 | 676 | 185 | 9…12 | 10…5 | |
| 13 | М-150 | 155 | 1188 | 750 | 155 | 1…2 | 35…25 |
| 14 | 265 | 1215 | 704 | 165 | 3…5 | 20…15 | |
| 15 | 280 | 1202 | 685 | 175 | 6…8 | 15…10 | |
| 16 | 300 | 1200 | 660 | 186 | 9…12 | 10…5 | |
| 17 | М-300 | 335 | 1220 | 635 | 155 | 1…2 | 35…25 |
| 18 | 360 | 1215 | 630 | 165 | 3…5 | 20…15 | |
| 19 | 380 | 1202 | 588 | 175 | 6…8 | 15…10 | |
| 20 | 400 | 1200 | 560 | 185 | 9…12 | 10…5 | |
I. При составлении таблицы плотность материала принята :
- цемента - 1300 кг/м³ ,
- песка - 1800 кг/м³ ,
- щебня - 1400 кг/м³ .
II. Во всех составах в качестве крупного заполнителя предусмотрен щебень крупностью до 40 мм .
ПРИМЕЧАНИЕ: При приготовлении бетонной смеси в бетоносмесителях принудительного действия время перемешивания должна составлять не менее 2-х мин ., (из них 30…60 сек . - перемешивание сухих составляющих ).
6. Подготовка к бетонированию.
Прежде чем приступать к бетонированию , необходимо :
- тщательно осмотреть опалубку и поддерживающие её леса ,
- проверить надёжность установки стоек лесов и клиньев под ними, креплений опалубки, отсутствие щелей .
Деревянную опалубку надо тщательно очистить от щепы и мусора и обильно полить водой . При этом все мелкие щели в опалубке забухают , а дерево впитывает воду и в дальнейшем не отсасывает влаги из уложенной в опалубку бетонной смеси .
При больших объёмах работ очистку опалубки выполняют сжатым воздухом , подаваемым рукавом от компрессора.
Металлическая опалубка должна быть покрыта смазкой . Наблюдение за состоянием опалубки и лесов следует вести также во время бетонирования и все возникающие неисправности немедленно устранять .
Приступать к бетонированию можно только после того, как будут проверены уложенная и закреплённая арматура и закладные детали . Там, где арматура лежит непосредственно на опалубке (например, сетка в плитах), надо уложить подкладки для образования защитного бетонного слоя толщиной не менее 10 мм .
7. Защита бетона в период твердения.
И в заключение. Немаловажное значение имеют и способы ухода за твердеющим бетоном , т.к. особенно велика усадка бетона в начальный период твердения, достигающая за первые сутки 60…70% месячной усадки.
ВНИМАНИЕ! Рост прочности твердеющего бетона по времени возможен только при определённых температурно-влажностных условиях, исключающих преждевременное испарение воды из бетона (табл.8 и 9).
Таблица 8: Рост прочности бетона на портландцементе -
ВНИМАНИЕ! Чем раньше защищён бетон от высыхания, тем выше конечная прочность .
ВНИМАНИЕ! Следует помнить, что недостатки ухода за бетоном в первые дни практически нельзя возместить тщательным уходом в последствии .
При твердении на воздухе бетон высыхает и даёт усадку , причём усыхание снаружи происходит быстрее , чем внутри. Поэтому если влажность бетона при твердении была недостаточной , на его поверхности появляются мелкие усадочные трещины .
Таблица 9: Влияние условий твердения на прочность бетона R 30 -
| п/п | Место и условия твердения бетона | Количество воды затворения за 30 суток, в %% | R 30 | |
| МПа | %% | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1 | На открытом воздухе (на солнце), покрытий первые 14 суток пергаментом | 37 | 24,8 | 100 |
| 2 | То же, раствором битума в бензине | 13 | 24,4 | 98,5 |
| 3 | То же, слоем песка 3 см в течение 14 суток | 47 | 22,4 | 90 |
| 4 | В помещении при температуре 20…23°С и относительной влажности 50% без укрытия и подливки | 70 | 14,8 | 59,5 |
| 5 | На открытом воздухе (в тени под навесом) при средней температуре 20…23°С без укрытия и подливки | 77 | 13,2 | 53 |
ВНИМАНИЕ! Для твердения уложенного бетона необходимо создать температурно-влажностный режим. С этой целью необходимо укрытие влагоёмкими материалами и поливку бетона начинать не позднее чем через 10…12 часов после окончания бетонирования , а в жаркую погоду - через 2…3 часа после укладки смеси.
В сухую погоду бетон поливают в течение :
- на портландцементе - не менее 7 суток ,
- на глиноземистом цементе - не менее 3 суток ,
- бетон на прочих цементах и бетон с пластифицирующими добавками - не менее 14 суток .
При температуре 15°С и выше бетон поливают в течение первых 3-х суток :
- днём - каждые 3 часа ;
- ночью - один раз ;
- в последующее время - 3 раза в сутки .
ВНИМАНИЕ! При укрытии бетона влагостойкими материалами (опилки, песок и т.п.) длительность перерывов между поливами может быть увеличена .
При температуре воздуха ниже 5°С - полив - не нужен .
ВНИМАНИЕ! Укрытие и поливка бетона требуют значительных трудозатрат , поэтому при больших площадях бетонирования целесообразно заменять поливку покрытием бетона защитными плёнками или водно-битумной эмульсией .
Добавление в эмульсию известкового молока придаёт её более светлую окраску , поэтому увеличивает отражательную способность плёнок и снижает интенсивность прогрева поверхности солнечными лучами .
Для простых обывателей основным качеством бетона является его прочность, которая определяется маркой смеси. А вот специалисты всегда к прочности добавляют и подвижность бетона. Этот термин основан на таком свойстве раствора, при котором бетон под действием свой массы или при небольшом воздействии (вибрация, утрамбовка) заполняют предназначенную для него форму. То есть показатель подвижности, который указан в специальной таблице, определяет удобство применения раствора. Для больших объемов строительных работ это важно.
Как определить подвижность раствора?
Для этого нет необходимости использовать лабораторное оборудование. Процесс определения достаточно прост. Понадобится специальный конус, изготовленный из листовой стали толщиною 1,5 мм.
Размеры конуса:
- высота – 30 см;
- большой диаметр – 30 см;
- малый диаметр – 10 см.
Это стандартный размер. Но есть дополнения, которые определяются фракцией, используемого в растворе щебня.
Если фракция щебня не превышает 70 мм, то размеры конуса будут такими: 30×20х10 см (высота — большой диаметр — малый диаметр). Если фракция превышает 70 мм, то размеры будут такими: 45×30х15 см.
С боков фигуры припаяны две ручки для удобства проведения испытательного процесса.
Испытание
Приготовленный бетонный раствор закладывают в конус тремя слоями с широкой стороны фигуры. Внутреннюю поверхность конуса обязательно надо увлажнить. Каждый слой утрамбовывается с помощью куска арматуры. Общее количество штыковых движений должно быть 25 раз, то есть по 8-9 раз на один слой. Если используется увеличенный конус, то штыковать придется 56 раз.
Излишки смеси, которые будут выпирать, надо срезать шпателем. После чего конус переворачивается и снимается с бетона, который принял коническую форму.
В таком состоянии раствор должен немного постоять, чтобы произошла его естественная усадка. После чего замеряется высота бетонного конуса и сравнивается с высотой металлической фигуры (30 см).
Для точности определения разницы высот двух конусов, рекомендуется делать два пробных тестирования. Среднее число и есть необходимый показатель.
Виды подвижности
Если разница высот равна нулю, то бетонный раствор относится к категории жестких бетонов (обозначаются они в маркировке буквой «Ж»). Их используют очень редко. В частном домостроении не используется вообще. Работать с такими смесями очень сложно, жесткость у них высокая.
Если разница высот составляет 1-5 см – это малоподвижный раствор. Если 6-14 см – это пластичный бетон. Существует и четвертый вид, при котором разница конусов составляет более 15 см. Специалисты такие растворы называют «литая масса». Такая подвижность бетона позволяет использовать материал только в определенных условиях для специальных конструкций.
Практика показывает, что густота определяет прочность заливаемой конструкции. Поэтому, выбирая тот или иной бетонный раствор по показателю подвижности, необходимо точно знать, в каких условиях будет заливаться раствор, и для каких целей предназначается несущая конструкция дома. То есть под каждый отдельный вариант заливки придется подбирать состав и по подвижности, и по жесткости.
Сводная таблица
Таблица различных показателей упрощает поиск нужных параметров или характеристик. С бетонными растворами то же самое. Существуют объединенные таблицы, в которых включены все характеристики смесей, а есть отдельные, по разным параметрам состава. Таблица снизу показывает только подвижность материала.
Такое тестирование проводят для смесей, в которых используется щебень размерами 5-40 мм. Для этого используется специальный измерительный инструмент – вискозиметр.
Инструменты
Для точности проведения опыта понадобится виброплита и конус (как и в первом случае). Готовится коническая форма бетона, которую устанавливают на виброплиту.
Затем в бетон втыкается штатив, на который надевается диск, выполняющий роль пресса. На штативе нанесены риски по длине инструмента.
Процесс измерения и учет результата
Включается секундомер одновременно с виброплитой. При этом диск под действием вибрации и своей массы начинает уплотнять бетонную форму. Как он только дойдет до определенной риски, выключается плита и секундомер, время прохождения записывается.
Показатель времени умножается на коэффициент, равный 0,45. Это стандартная величина. Полученный результат и есть жесткость или подвижность бетона. На больших строительных площадках результат каждой проверки записывается в специальный журнал.
Для этого необходимо подготовить кубическую форму из листового железа. Для растворов, где использовался щебень размерами до 70 мм, готовится куб 20×20х20 см. Где использовался щебень размерами до 20 мм, готовится куб со стороной 10 см.
Куб устанавливается на виброплиту. Затем в него помещается конической формы бетон, приготовленный по рецептуре, описанной выше. После чего включается виброплита и секундомер.
Необходимо измерить время, за которое бетонный конус развалится, заполнит все углы куба и его поверхность станет горизонтальной. Этот временной показатель умножается на 0,7. Это и есть подвижность массы.
Обозначение бетона
Маркируется показатель подвижности буквой «П» с добавлением цифрового значения от 1 до 5. То есть П1, П2… И чем выше числовой показатель, тем выше подвижность раствора. Поэтому существует определенное разделение бетона по показателю подвижности:
- П1, П2, П3 – малоподвижные;
- П4, П5 – с высокой подвижностью.
Малоподвижные
Первая группа в своем составе имеет большое количество песка по отношению к цементу, поэтому консистенция таких бетонов густая. Их обычно используют для сооружения монолитных конструкций. При их заливке обязательно применяют вибраторы.
Обратите внимание, что дополнительно , чтобы увеличить их текучесть, нельзя. Сразу же снижается марка, а значит, и прочность всей конструкции в целом. В данном случае увеличить текучесть можно только добавлением специальных пластификаторов.
Высокоподвижные
Бетоны из второй группы используют для заливки в опалубки, где установлен частый армокаркас, или в опалубки, в которых сложно провести утрамбовку. К примеру, это могут быть колонны или узкие, но высокие фундаменты.
Кстати, специалисты считают, что бетон П4 является оптимальным. Его не надо утрамбовывать или проводить вибрацию.
Подвижность и состав смеси
Определение подвижности бетонной смеси влияет на качество конечного результата, поэтому такое тестирование необходимо обязательно проводить. И если качество раствора (а точнее сказать, его подвижность) вас не устраивает, то можно изменить рецептуру смеси или изменить параметры и марки составляющих компонентов. То есть добавить в раствор цемент другой марки, более мелкую или крупную фракцию песка или щебня, изменить объем воды.
Цемент
При увеличении соотношения вода-цемент в сторону жидкости, подвижность бетонной смеси увеличивается. При этом прочность и жесткость состава сразу же снижается. Добавленные в цемент пластификаторы и модификаторы снижают подвижность.
Если по рецептуре увеличить объем вносимого цемента, то текучесть массы тоже увеличивается. Но при этом прочность раствора не изменяется. Все дело в том, что при таком содержании цемента увеличивается объем цементного теста. Оно заполняет собой все пространство между наполнителями и не дает соприкасаться им между собой. А это снижает силу трения, отсюда и высокая подвижность массы.
Песок и щебень
Размеры, качество поверхности и форма крупных наполнителей также влияют на текучесть бетонной смеси. К примеру, гладкая поверхность гравия (щебня) дает возможность снизить трение между его элементами. Это в свою очередь, увеличивает подвижность массы, но в итоге снижается жесткость и прочность всей конструкции. Поэтому речной гравий для бетонных растворов не используется.
Что касается песка, то на показатель подвижности он практически не влияет. Конечно, не стоит использовать песок мелкой фракции, который увеличит текучесть, но сильно снизит прочность состава.
Условия заливки
На подвижность бетонной смеси будут влиять и условия заливки. К ним в основном относится частота армирующего каркаса и форма заливаемой конструкции.
Чем чаще установлена в каркасе арматура, тем текучее раствор придется изготавливать. Это делается для удобства проведения работ. Ведь работать тем же вибратором в таких условиях будет сложно. И если в данную конструкцию заливается жесткий раствор, то есть большая вероятность, что его плотность после вибрации не будет соответствовать норме. Появятся раковины и поры, а это снижение качества.
Размеры заливаемой конструкции тоже влияют на выбор пластичности бетонной массы. И в этом случае основной причиной является удобство проведения работ. Чем больше и сложнее конструкция, тем пластичнее придется готовить бетон.
Строительная индустрия востребовала строительные материалы с различными характеристиками. К ним относятся бетоны, имеющие широкое разнообразие свойств и показателей качества. Соответственно, при проведении работ необходимо оперативно получить точную оценку свойств данного материала, к примеру, текучести бетона, которая напрямую влияет на его эксплуатационные характеристики наряду с прочностью.
То, как материал заполняет опалубку при определенном способе трамбования с формированием им уплотненной однородной массы, характеризует удобоукладываемость бетонной смеси. Для ее оценки используются показатели связности, подвижности, жесткости раствора. Подвижность бетона (осадка конуса) - способность смеси растекаться только за счет веса материала. Данное свойство ключевое при оценке допуска раствора к использованию на конкретном объекте.
Виды подвижности
Технологическое удобство пользования бетонной смесью - подвижность бетона имеет установленную классификацию степеней текучести. Чем более текучий бетон, тем лучше он заполняет объемную и густую арматуру в опалубках сложных конфигураций. Растворы разделяются на малоподвижные и высокоподвижные. Первые не применяются без вибропрессования и добавления . Малоподвижными считаются композиции, в составе которых меньше упомянутых компонентов.
От чего зависит?
Подвижность бетона зависит от компонентов, их качества и количества. Подвижность бетонной смеси определяется , плотностью цементного теста, водно-цементным содержанием, фракцией и формой зерна наполнителей (песка и щебня), чистотой наполнителей (воды, песка и щебня), соотношением компонентов (песка, цемента, воды, извести, щебня), качеством и количеством добавок. Также она зависит от условий заливки в опалубку на объекте.
Плотный и объемный арматурный каркас потребует повышенной текучести бетонных смесей, так как вибротрамбование в таких условиях затруднено. Когда в подобных условиях используется малоподвижный состав, плотность после уплотнения может не соответствовать установленным нормам (поры, раковины). Поэтому при подборе бетонного состава по степени подвижности (жесткости и связности) следует знать требования к несущей конструкции сооружения (особенно важно для фундамента) и конкретные условия его заливки (сложность формы опалубки и плотность арматурного каркаса).
Как обозначается?
Подвижность бетонной смеси обозначается символом «П», который в зависимости от градаций подвижности имеет соответствующий цифровой показатель (марку). Чем выше значение марки, тем более текучий состав. Так, малоподвижные композиции - от П1 до П3, а П4 и П5 обладают высокой подвижностью.
Марка П1 для наиболее густых составов (к примеру, монолитных лестниц), которые используются не часто, но обязательно с механическим уплотнением. Классификации подвижности П2 и П3 предназначены для стандартных построек. П4 применяется для работ с плотным армированием (колонны, высокий фундамент), такие растворы можно не уплотнять. Растворы с обозначением П5 заливаются только в практически герметичные опалубки.
Как определить подвижность?
Применяются различные методы, определяющие подвижность бетонной смеси, которые различаются сложностью получения результатов. Осадка конуса - самый быстрый метод. В соответствии с ним определяется, насколько естественным образом (под своим весом) усаживается бетонный раствор, предварительно сформированный в конус. Используется конусообразная металлическая форма, размеры которой зависят от величины фракций щебня. К примеру, конструкция высотой 300 мм, малым диаметром 100 мм и большим - 300 мм, внутренним объемом 7 л.
В нее с широкой стороны тремя порциями укладывают бетонную композицию, каждый слой которой уплотняют путем штыкования (8 – 9 движений на один слой) гладкой арматурой. Лишний раствор убирают. Затем конус переворачивают, как детскую паску, и освобождают раствор, уложенный конусом. Далее дают время, чтобы смесь осела, и осуществляют проверки величины подвижности вычислением снижения высоты раствора относительно верхнего среза формы (высота 300 мм), в которой он находился. Проверка проводится несколько раз для получения усредненного (более точного) результата.
Отсутствие разницы сообщает о максимальной жесткости состава. Когда смесью набрана разница высот до 150 мм - это малоподвижная композиция. Снижение конусом высоты до 150 мм и больше характеризует раствор как максимально текучий (подвижный).
Еще один метод - испытания вискозиметром (используется, когда в смесях щебень имеет размеры 0,5 – 4 см). Конусообразная форма раствора (формируется аналогично описанному выше) ставится на вибростол. В нее втыкается штатив с делениями, на который сверху надевается металлический диск. Включается виброплита и секундомер. Засекается время, когда груз под действием вибрации опустится вдоль штатива до определенной отметки. Полученная величина времени умножается на постоянный коэффициент 0,45. В результате определяется подвижность состава.
Следующий метод - испытания в формах. Используется открытый с одной стороны металлический куб (к примеру, 200 х 200 х 200 мм) для композиций с фракциями щебня до 7 см. В нем размещается конусообразная масса бетона.
Далее куб устанавливается на виброплиту. Одновременно с плитой включается секундомер. Измеряется интервал времени, за которое испытуемые бетонные смеси заполнят углы формы, а поверхность раствора становится ровной. Полученное время умножается на коэффициент 0,7. Результат - оценка подвижности состава.
Таблица подвижности бетонной смеси
Для практического использования показатели подвижности, демонстрируемые бетонными смесями, систематизированы, что удобно для использования. Аналогичным образом структурируются и другие свойства удобоукладываемости. Согласно таблице, размещенной ниже, до 5 см - жесткие бетонные растворы (П1). Если показатель снижения высоты составляет от 50 до 150 мм - это малоподвижные (используются для заливки фундаментов) составы. Марки подвижности более высокие, вплоть до П5, получают усадку в диапазоне от 150 мм и больше.
Подвижность и состав смеси
Состоит из песка, цемента, воды, щебенки и специальных добавок. Их наличие, качество и процентное соотношение определяют подвижность бетона. Нужную величину показателя обеспечивают оптимальные пропорции цемента и воды, а вот щебенка и песок снижают вероятные деформации искусственного камня при наборе прочности, уменьшая его усадку. Данные компоненты поднимают упругость материала, уменьшая нагрузочные деформации.
Водно–цементное соотношение - основной показатель (оптимальное соотношение 0,4 в массовой пропорции), нарушение которого приводит к недобору прочности материалом на несколько классов, тем более к последнему ведет добавление воды в уже готовую композицию. Подобная операция только внешне увеличивает подвижность замеса, но через короткое время заметным становится его расслоение. Соотношение компонентов создает определенную способность удержания воды в смеси. Ее подвижность изначально можно регулировать количеством воды. В малоподвижным смесях, считающихся наиболее выгодными, ее объем незначительный, что требует применения машинного трамбования для заполнения пустот в опалубке (при литье лестниц, фундаментов).
Увеличение массы цемента (к примеру, портландцемента) повышает подвижность раствора без уменьшения прочности. Данное явление имеет место, так как цемент обволакивает зерна наполнителей (щебня, песка) и раздвигает их собой, не давая соприкасаться. Трение снижается, подвижность растет.
Пластификаторы используют как добавку для повышения текучести. Форма и фракции наполнителей также участвуют в формировании текучести. Так, их укрупнение сокращает общую площадь поверхности зерен в растворе, что неминуемо поднимает подвижность бетона. К примеру, гладкая поверхность речного гравия снижает силу трения заполнителей, что поднимает подвижность, но в результате конструкция не доберет марочную прочность и жесткость. Влияние песка в этом смысле незначительно.
А вот наличие примесей в песке и щебенке (например, глины, пыли) уменьшают текучесть затворенного состава, но после твердения создает дефекты в изделиях. На замешивание раствора или его доставку требуется время. Он сохраняет технологическую текучесть порядка 2-х часов. Однако если время доставки нельзя сократить, да еще имеет место низкая температура воздуха, то применяют пластификаторы. Данные добавки повышают текучесть, адгезию, позволяют сократить внесение воды.
Их добавка не снижает набираемую изделием прочность (пластификатор с химическими компонентами С3, к примеру, даже поднимет ее еще до 25%), позволяет отказаться от вибротрамбования. Это могут быть промышленные пластификаторы (в состав входят фосфаты, эфиры фталевой кислоты, парафины и пр.), позволяющие сохранить текучесть в течение 6-ти часов после заливки, что особенно важно, к примеру, зимой. Схожее действие имеют мыло, средства для мытья посуды и пр.
Заключение
Удобство укладки бетона не только облегчает выполнение работ, но и прямо влияет на конечные эксплуатационные показатели бетонных конструкций. Подвижность смесей обеспечивается их составом и должна соответствовать условиям заливки изделия на объекте. Ее параметры могут быть оперативно определены прямо на стройплощадке.