Вопрос № 4 Бетонная смесь, структура, реологические, технологические свойства. Факторы, влияющие на свойства бетонной смеси

Бетонная смесь представляет собой сложную многокомпонентную систему, состоящую из частичек вяжущего, новообразований, образующихся при взаимодействии вяжущего с водой, зерен заполнителя, воды, вводимых в ряде случаев специальных добавок, вовлеченного воздуха. Вследствие наличия сил взаимодействия между дисперсными частицами твердой фазы и воды эта система приобретает связанность и может рассматриваться как единое физическое тело с определенными физическими и механическими свойствами. Основное влияние на эти свойства будет оказывать количество и качество цементного теста, т.к. именно цементное тесто, являясь дисперсной системой, имеет высокоразвитую поверхность раздела твердой и жидкой фаз, что способствует развитию сил молекулярного сцепления и повышению связанности системы. Большое влияние на свойства бетонной смеси оказывает расход воды, т.к. он определяет объем и строение жидкой фазы, и развитие сил сцепления, характеризующих связанность и подвижность всей системы.

Цементное тесто относят к так называемым структурированным системам, которые характеризуются некоторой начальной прочностью структуры. В цементном тесте создается определенная структура за счет действия сил молекулярного сцепления между частицами, окаймленными тонкими пленками воды. Пленки жидкой фазы создают непрерывную пространственную сетку. Прочность начальной структуры, или структурная вязкость цементного теста зависит от концентрации твердой фазы в водной суспензии.

Способность структурированных систем изменять свои реологические свойства под влиянием механических воздействий и восстанавливать их после прекращения воздействия называется тиксотропией. В технологии бетона это свойство широко используют для формования изделий из малоподвижных и жестких смесей путем воздействия на них вибрации, встряхиванием, толчками.

бетонная представляет собой дисперсную систему, в которой в роли дисперсионной среды выступает цементное тесто, а твердой дисперсной фазой является механическая смесь мелких и крупных заполнителей. На стадии проектирования состава бетонной смеси предусматривается, чтобы все компоненты в бетонной смеси находились на возможно более малых расстояниях друг от друга, с тем чтобы на микро- и макроуровнях полнее проявлялись внутренние силы взаимодействия частиц. Особенно важно, чтобы была обеспечена оптимизация структуры бетонной смеси, при которой цементное тесто образует непрерывную пространственную сетку (матрицу) в смеси при минимальном отношении массы жидкой и твердой фаз и принятых технологических условиях изготовления и применения бетонной смеси.

Оптимизация заключается и в том, что полученная бетонная смесь однородна по пространственному расположению в ней микро- и макрочастиц. Кроме того, заполнители образуют достаточно плотную смесь, что желательно для снижения расхода вяжущего вещества и стоимости бетона.

Бетонная смесь направляется для формования из нее изделий или конструкций. Минимум неожиданностей возникает на стадии тепловлажностной обработки отформованных изделий и конструкций, поскольку реальные ее режимы были по возможности учтены на стадии проектирования состава бетона.

Однако в производственных условиях всегда возможны отклонения от технологических параметров и режимов, принятых при проектировании состава смеси. В результате таких отклонений бетонная смесь может оказаться недостаточно подвижной и удобообрабатываемой на какой-либо стадии производственного цикла. Особенно важно иметь подвижные смеси при изготовлении армированных изделий. Чтобы уменьшить связанные с этим технологические дефекты в изделиях.

Подвижность отражает способность бетонной смеси, которой была предварительно придана некоторая условная форма, например, правильного усеченного конуса, деформироваться под влиянием собственной тяжести, расплываясь или осаживаясь и приобретая иную форму или сохраняя ее при других размерах. Подвижность бетонной смеси измеряют с помощью стандартного металлического конуса (рис.1), который заполняют испытуемой смесью с послойным уплотнением. При осторожном подъеме металлической формы бетонный конус осаживается под собственной тяжестью. Если величина осадки конуса находится в пределах 2 4 см, то смеси относят к малоподвижным, 4 12 см - к подвижным и более 12 см - к текучим (литым). При осадке конуса, равной нулю, смесь - жесткая.

Жесткость бетонной смеси характеризуют продолжительностью (с) вибрирования на стандартной виброплощадке, необходимого для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса бетонной смеси в приборе для определения жесткости.

Продолжительность виброуплотнения является характеристикой жесткости бетонной смеси. В целях большей точности измерения жесткости из одной пробы бетонной смеси вычисляют среднее двух определений. К особо жестким относят смеси при времени вибрации 13 с и более, к жестким – 5/12 с, к малоподвижным - менее 5 с.

Показатели подвижности и жесткости назначают с учетом густоты расположения арматуры, характера изделия, средств уплотнения.

Регулирование указанных реологических характеристик бетонной смеси достигается правильным проектированием состава, а при необходимости - введением в смесь пластифицирующих и других химических добавок. Их количество строго обосновывается, поскольку оно влияет на проектный состав бетона.

Жесткость и подвижность бетонных смесей, поставляемых заказчику, контролируют на заводе сразу после приготовления и у места укладки.

Способность растекаться и плотно заполнять форму бетонной смеси придает цементное тесто.

При увеличении расхода цемента в бетоне от 200 до 400 кг/м3 при постоянном расходе воды изменения подвижности бетонной смеси не наблюдается. Подвижность смеси зависит только от расхода воды.

С повышением содержания воды подвижность бетонной смеси увеличивается. Однако бетонная смесь обладает определенной водоудерживающей способностью, устанавливаемой опытным путем; при большом содержании воды часть ее отделяется от бетонной смеси, что недопустимо. Повышение подвижности, снижение водопотребности бетонной смеси или уменьшение расхода цемента может быть достигнуто применением пластифицирующих добавок, например, СДБ - 0,1 0,3% от массы цемента.

Важной характеристикой является однородность бетонной смеси, которая измеряется степенью расслоения смесей при хранении и транспортировании. Применение расслаивающейся смеси приводит к неравномерному распределению в бетоне заполнителей и цементного камня и существенному ухудшению свойств бетона. Устойчивость бетонных смесей к расслоению повышается при снижении водосодержания, введении тонкомолотых минеральных добавок, а также поверхностно-активных веществ.