Краткие теоретические сведения. Бетонна минеральных вяжущих веществах представляет собой композиционный материал, получаемый в результате формования и твердения рационально подобранной

Бетонна минеральных вяжущих веществах представляет собой композиционный материал, получаемый в результате формования и твердения рационально подобранной бетонной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды, заполнителей и специальных добавок.

Правильно подобранный состав бетонной смеси должен обеспечить бетону к определенному сроку заданные свойства (прочность, морозостойкость, водонепроницаемость, плотность, долговечность и др.).

В зависимости от основного назначения современные бетоны подразделяются на конструкционные и специальные (жаростойкие, химически стойкие, декоративные, высокопрочные, гидротехнические, аэродромные (дорожные).

По виду заполнителей бетоны могут быть на следующих заполнителях:

— плотных (тяжелые бетоны);

— пористых (легкие бетоны);

— специальных (жаростойкие, радиационно-защитные и т. п. бетоны).

По структуре бетоны могут быть плотной, порисованной, ячеистой и крупнопористой структуры.

Свойства бетонной смеси. Бетонная смесь состоит из цементного теста, мелкого и крупного заполнителя.

Удобоукладываемость - способность бетонной смеси под действием определенных приемов и механизмов легко укладываться в форму и уплотняться, не расслаиваясь. Удобоукладываемость бетонных смесей в зависимости от их консистенции оценивают по подвижности и жесткости.

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

Пластификация бетонных смесей осуществляется с помощью химических веществ: гидрофилизующих - сульфтно-дрожжевая бражка (СДБ), лигносульфонат натрия, гидрофобизующих - мылонафт и др., микропенообразующих - омыленный древесный пек и т. п., комплексных добавок, суперпластификаторов (например, С-3), весьма значительно повышающих подвижность бетонных смесей.

Жесткость - характеристика удобоукладываемости бетонных смесей, у которых не наблюдается осадки конуса (ОК = 0). Ее определяют по времени вибрации (в секундах), необходимому для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса из бетонной смеси в приборе для определения жесткости.

В зависимости от удобоукладываемости различают жесткие и подвижные бетонные смеси.

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

Подвижные смеси отличаются большим расходом воды и соответственно цемента. Эти смеси представляют собой густую массу, которая легко разжижается при вибрировании. Подвижные смеси можно транспортировать бетононасосами по трубопроводам.

Показатели удобоукладываемости бетонной смеси назначают в зависимости от типа конструкции, ее размеров, густоты армирования и применяемого способа изготовления.

Связность - способность бетонной смеси сохранять однородную структуру, т. е. не расслаиваться в процессе транспортирования, укладки и уплотнения. Очень важно сохранить однородность бетонной смеси при перевозке, укладке в форму и уплотнении. При механических воздействиях на бетонную смесь в результате ее тиксотропного разжижения часть воды как наиболее легкого компонента отжимается вверх. Крупный заполнитель, плотность которого обычно больше плотности растворной части (смеси цемента, песка и воды), опускается вниз. Легкие заполнители (керамзит и др.), наоборот, могут всплывать. Все это делает бетон неоднородным, снижая его прочностные показатели и морозостойкость.

Указанные свойства бетонной смеси обеспечиваются правильным подбором состава бетона.

Основными показателями качества бетона, в зависимости от его назначения и условий работы, является:

- класс прочности на сжатие – В;

- класс прочности на осевое растяжение – В_t (назначается, когда этот показатель является основным и контролируется);

- марка по морозостойкости – F (назначается для конструкций, подвергающихся в увлажненном состоянии попеременного замораживания и оттаивания);

- марка по водонепроницаемости – W (назначается для конструкций с ограниченной проницаемостью);

- марка по средней плотности – D (назначается для конструкций, к которым предъявляются дополнительно теплоизоляционные требования).

Прочность бетона определяется активностью цемента и величиной соотношения между количеством воды и цемента в цементном тесте (В/Ц), применяемом для изготовления бетона.

Установлено, что зависимость прочности бетона от В/Ц с некоторым приближением можно представить в виде формулы

R_б = А R_ц(Ц / В - 0,5) для бетонов с Ц/В до 2,5, (10)

R_б = А₁ R_ц(Ц / В + 0,5) для бетонов с Ц/В более 2,5. (11)

Здесь R_цпредставляет собою активность цемента, определенную испытанием на сжатие кубов 7,07 х 7,07 х 7,07 см из раствора состава 1 : 3 (цемент : «нормальный» вольский песок) в 28-суточном возрасте.

Величину коэффициента А и А₁, отражающего влияние на R_бкачества крупного заполнителя, выбирают из табл. 29.

Таблица 29 - Значения коэффициентов А и А₁.

Заполнители бетона	А	А₁
Высококачественные	0,65	0,43
Рядовые	0,60	0,40
Пониженного качества	0,55	0,37

Установленные значения показателя качества бетона должны быть обеспечены в проектном возрасте, который указывается в рабочих чертежах и назначается в соответствии с нормами проектирования в зависимости от условий твердения, способов возведения и сроков фактической загрузки конструкций.

Обычно за проектную прочность бетона принимают результаты испытания образцов-кубов с размером 15 х 15 х 15 см, выдержанных в течение 28 суток в нормальных условиях твердения (температуре 20 ± 2°С и относительной влажности не < 95 %).

Иногда, учитывая, что прочность бетона со временем имеет тенденцию к росту, а необходимости в загружении конструкций в ближайшее время не намечается, проектную прочность назначают исходя из прочности в 3-месячном (R₉₀) и даже в 6-месячном (R₁₈₀) возрасте.

Приближенно можно считать, что прочность бетона при благоприятных условиях - высокой влажности воздуха, положительной температуре и т. п. - увеличивается прямо пропорционально логарифму времени твердения:

R_n = R₂₈(lg n / lg 28), (44)

где n – количество суток твердения.

К возрасту одного года тяжелый бетон в этих условиях самоупрочняется на 70 – 90 % от R₂₈.

Прочность бетона в конструкциях характеризуется марками и классами.

Марка бетона. По среднему арифметическому значению прочности бетона устанавливают его марку — округленное значение прочности (причем округление идет всегда в нижнюю сторону). Для тяжелого бетона установлены следующие марки по прочности на сжатие: 50,
100, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 700 и 800 кгс/см².
При обозначении марки используют индекс «М»; так, например, марка бетона М400 означает, что его средняя прочность не менее 40 МПа.

Отличительная особенность бетона — значительная неоднородность его свойств. Для строителя важно получить бетон не только с заданной средней прочностью, но и с минимальными отклонениями (особенно в низшую сторону) от этой прочности. Показателем, который учитывает возможные колебания качества бетона, является класс бетона.

Класс бетона по пределу прочности при сжатии (в МПа) определяют с помощью образцов размером 15 х 15 х 15 см (с умножением на коэффициент 0,778), изготовленных из бетонной смеси и испытанных через 28 суток твердения при хранении в нормальных условиях. ГОСТом установлены следующие классы тяжелого бетона по прочности на сжатие (МПа): 3,5, 5, 7,5, 10, 12,5, 15, 20, 25, 30, 52,5, 40, 45, 50, 55 и 60.

Для производства тяжелого бетона в качестве мелкого заполнителя могут применяться пески, отвечающие требованиям ГОСТ 8736.

Выбор крупного заполнителя должен производиться с учетом марки бетона, размера и вида конструкций. Для тяжелых бетонов рекомендуются следующие виды заполнителя: щебень, получаемый дроблением естественного камня, гравий (ГОСТ 8267), щебень из доменного шлака (ГОСТ 5578).

Ход работы

Работа состоит из двух частей: I — расчетной — «Подбор состава тяжелого бетона» и II — практической — «Приготовление бетонной смеси и

проверка свойств смеси и бетона».

Часть I