Структура и свойства бетонной смеси

Бетонной смесью называют рационально подобранную и тщательно перемешанную смесь вяжущего, заполнителя и воды до ее формования и начала твердения. В некоторых случаях в состав, бетонной смеси вводят специальные добавки (пластифицирующие,, воздухововлекающие, ускоряющие твердение и др.). Вид, качество и соотношение компонентов бетонной смеси в значительной мере предопределяют ее свойства, а также свойства полученного из нее бетона.

К основным свойствам бетонной смеси, которые определяют ее качество в технологии изготовления изделий, относятся удобоукладываемость, однородность, связность и водоудерживающая способность. Удобоукладываемость характеризует способность смеси заполнять форму бетонируемого изделия и уплотняться в ней под.действием силы тяжести или в результате внешних механических воздействий. Для различных методов формования и интенсивности уплотнения смеси это ее свойство должно соответствовать определенной величине. Удобоукладываемость смеси оценивается показателями подвижности или жесткости. В зависимости от их величины бетонные «меси можно условно разделить на подвижные и жесткие, которые по своему составу, внешнему виду и строению отличаются друг от друга.

Подвижная бетонная смесь представляет собой пластичную массу, характеризуемую сплошностью строения, т. е. наличием в смеси непрерывной сетки водных пленок, окружающих частицы цемента, зерна мелкого и крупного заполнителей. В такой смеси зерна заполнителя как бы взвешены в сплошной среде, образованной смесью вяжущего, тонкомолотых добавок и воды, что обеспечивает связность и нерасслаиваемость смеси. Подвижные смеси легко распределяются в форме под воздействием собственного веса с приложением небольших механических усилий.

Связность бетонной смеси характеризует способность ее формоваться, приобретая заданную форму без разрывов и расслоения. Связность смеси обеспечивается правильным выбором содержания вяжущего и мелкого заполнителя, оптимальным соотношением фракций крупного заполнителя, а также надлежащим перемешиванием смеси.

2.Расчет состава бетонной смеси:

Метод расчета основан на том, что сумма абсолютных объемов всех составляющих материалов в бетоне равна 1м³ или 1000л готового уплотненного бетона.

Рассчитать состав бетонной смеси-это значит определить рациональный расход цемента, воды, песка, щебня или гравия на 1000л бетона.

А) для бетонов с В/Ц≥ 0, 4 R_б=A·R_ц(Ц/В-0, 5)

Б) для бетонов с В/Ц< 0, 4 R_б=A₁·R_ц(Ц/В+0, 5), где R_б –предел прочности бетона при сжатии в возрасте 28суток, в МПа., А и А₁-безразмерные коэф-ты, учитывающие качество применяемых материалов, R_ц-марка или активность цемента, в МПа., Ц/В-цементно-водное отношение.

Определение расхода воды (В):

Оптимальное количество воды в бетонной смеси (водосодержание в л/м³) должно обспечивать необходимую подвижность (или жесткость) бетонной смеси. Оно опред-ся с учетом мах крупности заполнителя.

Определение расхода цемента (Ц):

Водоцементному отношению (В/Ц) и водосодержанию бетонной смеси (В) рассчитывают ориентировочный расход цемента в кг на 1м³ по формуле: Ц=В/ (В/Ц).

Определение расхода заполнителей:

Для опрел расхода песка и щебня (гравия) исходят из 2-х условий. Сумма абсолютных объемов всех составных частей бетона равна 1м³ уплотненной смеси, т.е. V_ц+V_в+V_щ(Г)+V_п=1000 или

Ц/ρ _ц+В/ρ _в+Щ(Г)/ρ _щ(Г)+П/ρ _П+1000

Где V_ц, V_в, V_щ(Г), V_п-абсолютные объемы цемента, воды, щебня или гравия и песка, л.

Ц, Щ(Г), В, П-содержание цемента, воды ….., кг.

ρ -истинные плотности, кг/л.

Цементо-песчаный раствор заполняет пустоты в крупном заполнителе с некоторой раздвижкой зерен, т.е. Ц/ρ _ц+П/ρ _П+В/1=Щ(Г)/ρ _щ(Г)·V_пустα

V_пуст-1-ρ _{н Щ(Г)}/ρ _щ(Г)-пустотность щебня или гравия.

ρ _{н Щ(Г)}-насыпная средняя плотность щебня или гравия, кг/л

ρ _щ(Г)-ист плотность, кг/л

α -коэф-т раздвижки зерен крупного заполнителя цементно-песчаным раствором.

Ф-ла для определения расхода щнбня(гравия):

Щ(Г)= 1000/(V_пуст(α /ρ _{н щ(Г)} + 1/ρ _щ(Г))

Расход песка на 1000 л бетонной смеси:

П=[1000-(Ц/ρ _ц+Щ(Г)/ρ _щ(Г)+В]·ρ _п

Расчетная средняя плотность бетонной смеси ρ _бс равна:

ρ _бс=Ц+В+П+Щ(Г)/1000

Расчет материала на опытный замес:

Принимаем объем опытного замеса 6л. Тогда расход материалов на лабораторный замес определяют следующим образом:

Ц₁=Ц/1000 ·6._ В₁=В/1000 ·6._ Щ₁(Г₁)=Щ(Г)/1000 ·6._ П₁=П/1000 ·6

3 Технология производства тяжелого бетона.Приготовление, укладка и уплотнение бетонной смеси Сначала производятся компоненты бетонной смеси в зависимости от класса бетона и подвижности бетонной смеси. С помощью весовых и объемных дозаторов отмеряется необходимое количество компонентов, которое поступает в бетоносмесители. По принципу перемешивания бетоносмесители бывают двух типов:

1. С принудительным перемешиванием. Перемешивание осуществляется в неподвижном смесительном барабане с помощью вращающихся полостей насаженных на вал.

2. С перемешиванием при свободном падении материалов. Перемешивание осуществляется при вращении смесительного барабана с помощью лопастей жестко закрепленных на его внутренней поверхности.

Объем бетоносмесителя может колебаться от 100 до 4500 литров. Время перемешивания зависит от объема бетоносмесителя и подвижности бетонной смеси. Обычно оно состоит от одной до пяти минут.Укладка и уплотнение бетонной смеси.Укладка бетонной смеси в форму будущего изделия может осуществляться специальными бетоноукладчиками движущимися по рельсовому пути или металлическими коробами транспортируемыми мостовыми кранами. Практически все бетонные смеси необходимо уплотнять за исключением высокопрочных ячеистых бетонов. Методы уплотнения: 1. Вибрирование. Гармонические колебания передаваемые вибромеханизмом передаются частицам бетонной смеси, которые начинают колебаться в резонанс с ними. Силы трения между частицами ослабляются и бетонная смесь становится более подвижной. Она растекается заполняя все профили формы, а вовлеченный при замешивании воздух из нее удаляется, что приводит к уменьшению объема. Вибрирование производится на стационарных площадках в условиях ЖБЗ, а непосредственно на стройке с помощью вибраторов с плоской плитой или глубинных вибраторов. 2. Вибропрессование или виброштампование. Вибрирование совмещается с песующими усилиями плоской (вибропрессование) и/или рофилированной (виброштампование) плиты. Методом виброштампования формуют лестничные марши, ребристые плиты и другие изделия. 3. Метод центрифугирования. Форма с бетонной смесью вращается относительно своей продольной оси и частицы бетонной смеси под действием центробежных сил распределяются по стенкам формы. Изделия