Структура бетонной смеси

Бетонная смесь представляет собой многокомпонентную систему, состоящую из цемента, воды и заполнителя. Заполнитель в свою очередь, также является совокупностью мелких и крупных частиц. В ряде случаев в смесь вводят специальные добавки. В процессе её приготовления часть объёма занимает воздух. Таким образом, смесь представляет собой многофазную среду, которая по своим свойствам занимает промежуточное положение между вязкими жидкостями и сыпучими средами.

Свойства смеси зависят от количественного соотношения различных фаз, которые в целом определяют её структуру.

По количественному состоянию растворной составляющей и заполнителя можно выделить три типа структур бетонной смеси (рис. 3.1).

1 2 3

Рис. 3.1 - Типы структур бетонной смеси: 1 – смесь с плавающим расположением заполнителей, 2 – смесь с плотной упаковкой заполнителей, 3 – крупнопористая смесь с недостатком цементного теста.

В первой структуре (рис. 3.1 - 1) зерна заполнителя раздвинуты и практически не взаимодействуют друг с другом; они оказывают влияние лишь на прилегающую зону цементного теста, а суммарное действие их прямо пропорционально содержанию зёрен заполнителя и их удельной поверхности. Для структуры этого типа решающее значение имеют свойства цемента, реологические свойства определяются в соответствии с зависимостями, характерными для вязких жидкостей. Примером смеси, имеющей структуру первого типа, является цементно-песчаная смесь с повышенными расходами вяжущего, применяемая для изготовления армоцементных конструкций.

Во второй структуре (рис. 3.1 - 2) цементного теста меньше и оно лишь заполняет поры между зёрнами заполнителя с незначительной раздвижкой самих зёрен слоем обмазки, толщина которого в местах контакта зёрен заполнителя равна 1-3 средним диаметрам частиц цемента. В этих условиях зоны воздействия отдельных зёрен заполнителя начинают перекрывать друг друга – возникает трение между зёрнами заполнителя. Для придания смеси той же подвижности, что и в структуре первого типа, требуются более интенсивные воздействия или увеличение подвижности цементного теста за счёт изменения В/Ц в большей мере, чем это было свойственно структурам первого типа. В структуре второго типа возрастает роль заполнителя и трения между его зёрнами.

В третьей структуре (рис. 3.1 - 3) бетонной смеси цементного теста мало, оно только обмазывает зёрна заполнителя слоем небольшой толщины, а поры между зёрнами заполняет лишь частично. Структуру третьего типа имеют беспесчаные бетонные смеси (для крупнопористого бетона) и некоторые тощие составы строительных растворов.

Структура тяжёлых бетонных смесей относится ко второму типу. Подобные структуры отличаются высокой эффективностью и позволяют получать нерасслаиваемые бетонные смеси заданной подвижности при минимальном расходе цемента. Цементное тесто играет роль смазки между частицами заполнителя; при повышении водоцементного отношения свойства смеси приближаются к свойствам вязкой жидкости. Такая смесь хорошо транспортируется и укладывается.

Бетонная смесь проектируемого состава относится к смесям, имеющим структуру второго типа, т.е. с плотной упаковкой заполнителя.