Юрины заметки про Бетон

На строительной площадке обычно стремятся перемешивать бетон как можно скорее, и, следовательно, очень важно знать, каково минимальное время перемешивания для получения бетона, однородного по структуре и удовлетворительного по прочности.

Это время меняется в зависимости от типа бетономешалки, и, строго говоря, критерием адекватного перемешивания является не время перемешивания, а число оборотов бетономешалки. Обычно бывает достаточно около 20 оборотов. Однако, поскольку имеется оптимальная скорость вращения, рекомендуемая предприятием, производящим бетономешалки, то число оборотов и время перемешивания являются взаимозависимыми.

Для данного типа бетономешалки существует связь между временем перемешивания и однородностью смеси. Данные, основаны на исследованиях Шалон, где однородность характеризуется пределами прочности образцов бетона, приготовленных из данной смеси после определенного времени перемешивания. Результаты тех же испытаний, вычисленные как изменение коэффициента вариаций прочности в зависимости от времени перемешивания. Очевидно, что перемешивание в течение менее 1 —1,2 мин дает заметно более неоднородный бетон; увеличение времени перемешивания сверх этого срока влияет незначительно.

Время перемешивания считается с момента, когда все твердые материалы были заложены в бетономешалку, и обычно указывается, что все количество необходимой воды должно быть добавлено не позже чем через XU времени перемешивания. Приведенные цифры относятся к обычным бетономешалкам. Недавно были введены в практику скоростные бетономешалки, в которых время перемешивания может быть сокращено до 35 сек. С другой стороны, если применяют легкий заполнитель, то время перемешивания должно быть не менее 5 мин\ иногда 2 мин идут на перемешивание заполнителя с водой, 3 мин — на перемешивание с добавленным цементом.
Прочитать подробнее »

Этот тип вибраторов из имеющихся нескольких типов является, по-видимому, самым распространенным. Он состоит из булавы, в которой находится эксцентрик, соединенный гибким валом с мотором. Булава погружается в бетон и действует на него с приблизительно гармоническими усилиями, отсюда и название — глубинный вибратор, или вибробулава.

Частота вибрирования может достигать до 12 000 циклов в минуту; частота от 3000 до 5000 считается минимумом при ускорении не менее 4 g.
Вибратор легко перемещается с места на место и обрабатывает участки в радиусе от 0,6 до 0,9 м в течение 5—30 сек в зависимости от консистенции смеси, хотя для некоторых смесей требуется до 2 мин. Практически полное уплотнение может быть установлено по виду поверхности бетона, которая не должна быть пористой и не должна содержать избытка раствора.

Рекомендуется постепенное удаление вибратора со скоростью около 8 см/сек, чтобы отверстие, оставленное им, полностью заплыло и не был задержан воздух. Вибратор следует погружать на вск> глубину свежеуложенного бетона и в слой, расположенный ниже, если еще пластичен или может стать пластичным вновь.

Таким образом, устраняется зона контакта, являющаяся слабым местом на стыке двух слоев, и создается монолитный бетон. При толщине слоя более 0,6 м вибратор не может полностью удалить воздух из нижних частей слоя.
Прочитать подробнее »

Загустевание бетонной смеси со временем не следует смешивать с процессом схватывания цемента. В первом случае часть воды поглощается заполнителем, часть теряется при испарении, особенно если бетон подвергается воздействию солнца или ветра, часть удаляется в результате химических реакций. Коэффициент уплотнения снижается почти на 0,1 за 1 ч с момента перемешивания; точная величина потери удобоукладываемости меняется в зависимости от расхода цемента, его вида, температуры бетона и начальной удобоукладываемости. Зависимости «осадка конуса —время», полученные Эвансом.

Ввиду быстрого изменения консистенции, а также потому, что нас интересует удобоукладываемость к моменту укладки, т. е. через некоторое время после приготовления смеси, предпочтительно проведение испытаний не ранее чем через 15 мин после приготовления бетонной смеси.

Удобоукладываемость смеси зависит также и от температуры окружающей среды, хотя, строго говоря, мы имеем дело с температурой самого бетона. Влияние температуры на осадку конуса бетонной смеси, приготовленной в лаборатории: в жаркий день количество воды в бетс)не следовало бы увеличивать для поддержания постоянной удобоукладываемости. По мере повышения температуры бетонной смеси возрастает процентное содержание воды, необходимое для того, чтобы вызвать изменение осадки конуса на 2,5 см.

Интересно, что проведенные недавно в жарком климате исследования Шалон не подтвердили потерю удобоукладываемости с увеличением температуры. При повышении температуры до 40° С и при относительной влажности 20—70% влияния температуры на изменение осадки конуса не наблюдалось. Только при температуре выше 50° С или при влажности менее 20% осадка конуса быстро увеличивалась.
Прочитать подробнее »

Обычно вибрирование бетонной смеси производят тотчас после укладки, так что уплотнение полностью заканчивается до загустевания бетона. Все предыдущие разделы относятся к этому типу вибрирования.

Упоминалось, что для получения хорошего сцепления между слоями верхнюю часть нижележащего слоя следует вибрировать повторно при условии, что нижний слой сохраняет пластичное состояние; таким способом можно устранить усадочные трещины и эффект внутреннего водоотделения.

Успешное применение повторного вибрирования позволяет поставить вопрос, не следует ли применять его более часто. На основании экспериментальных данных очевидно, что бетон можно успешно подвергать повторному вибрированию на протяжении около 4 ч с момента перемешивания.

Повторное вибрирование через 1—2 ч после укладки приводит к увеличению 28-суточной прочности на сжатие. Данные приводятся для одинаковой продолжительности вибрирования сразу после укладки, частично во время ее, а частично через определенное время после ее окончания. Отмечено увеличение прочности примерно на 14%, но истинные значения зависят от удобоукладываемости смеси и от деталей процесса.
Прочитать подробнее »

Бетономешалки. Цель перемешивания — обволакивание всех частиц заполнителя цементным тестом и превращение всех ингредиентов бетонной смеси в однородную массу, которая не должна нарушаться при выгрузке смеси из бетономешалки. Способ выгрузки бетонной смеси является одним из основных принципов классификации бетономешалок.

Существуют разные типы: в опрокидывающейся бетономешалке барабан для выгрузки бетона опрокидывается; в бетономешалке неопрокидываю-щегося типа оси всегда горизонтальны и выгрузка производится либо через желоб, вставленный в барабан, либо вращением барабана в обратном направлении, либо через прорезь в барабане. Существуют также бетономешалки лопастные и бетономешалки с барабаном, вращающимся вокруг вертикальной оси.

Бетономешалки с опрокидывающимся барабаном имеют барабан конической или чашеобразной формы с лопатками внутри. Эффективность перемешивания зависит от конструкции бетономешалки. Процесс выгрузки обычно происходит удовлетворительно, так как вся бетонная смесь выгружается быстро в виде нерасслоившейся массы, как только опрокидывается барабан. Бетономешалки с опрокидывающимся барабаном предпочтительнее для смесей с низкой удобообрабатываемостью и для смесей, содержащих заполнитель крупных размеров.

Из неопроки-дывающейся бетономешалки выгрузка идет довольно медленно и бетонная смесь может расслоиться: более крупные частицы заполнителя задерживаются в бетономешалке, так что вначале происходит выгрузка цементного раствора, а затем выгружаются покрытые цементным тестом камни. Нельзя сказать, конечно, что это общий недостаток бетономешалок с неопрокидывающимся барабаном, но рекомендуется проверять в этом отношении работу бетономешалок на данной смеси. Это можно сделать путем сравнения содержания крупного заполнителя во второй и девятой из 10 частей замеса.

Неопрокидывающиеся бетономешалки обычно загружают с помощью ковша или бадьи, применяемых также для загрузки опрокидывающихся барабанов больших размеров. Важно, чтобы все содержимое ковша попадало в барабан при каждой загрузке, т. е. чтобы часть смеси не налипала на стенки. Иногда вибратор, прикрепленный к ковшу, помогает его опорожнять полностью.
Лопастные бетономешалки обычно стационарны, и потому их применяют на бетонных узлах больших строек, на заводах сборного железобетона.

Такие мешалки малой емкости применяют также в лабораториях. Бетономешалка состоит в основном из круглого барабана, вращающегося вокруг своей оси, с двумя или одним рядами звездообразно расположенных лопастей, вращающихся вокруг вертикальной оси, не совпадающей с осью барабана. При неподвижном барабане лопасти вращаются по кругу вокруг оси барабана. В каждом случае относительное перемещение между лопастями и смесью одинаково, и бетонная смесь в любой части барабана тщательно перемешивается.

Скребковые лопасти не дают раствору прилипать к стенкам барабана, а высота лопастей может быть установлена таким образом, чтобы на дне барабана не образовывался слой раствора. Лопастные бетономешалки особенно эффективны при жестких и связных смесях, и поэтому их часто применяют при производстве сборного бетона.

Роторные бетономешалки, работающие потому же принципу, что и лопастные, применяют, в частности, для приготовления цементных растворов. Следует отметить, что в бетономешалках барабанного типа соскабливания раствора со стенок барабана во время замеса не происходит, поэтому некоторое количество раствора остается на стенках до тех пор, пока в конце рабочего дня не производится очистка бетономешалки.
Прочитать подробнее »

Процесс уплотнения бетона состоит в основном в удалении вовлеченного воздуха. Самым старым способом для достижения этого является трамбование поверхности бетона, чтобы выдавить из него воздух и добиться большего сближения твердых частиц. Более современным способом является вибрирование, при котором частицы отделяются одна от другой, что позволяет образовать более компактную массу.

Применение вибрирования позволяет применять более жесткие смеси, чем при ручном уплотнении (коэффициент уплотнения менее 0,75 или от 0,8 до 0,6, когда уже требуется также и давление). Практически могут быть хорошо обработаны вибрированием чрезвычайно сухие и жесткие смеси, так что бетон требуемой прочности может быть получен при меньшем расходе цемента.

Это означает экономию в стоимости, но при этом необходимо учитывать стоимость оборудования для вибрирования, а также более тяжелой и прочной опалубки. В этом случае стоимость затрат труда, по-видимому, будет решающим фактором, если выбор будет основываться только на стоимости. Что же касается качества бетона, то и вибрирование, и уплотнение вручную при наличии хороших смесей и высокого мастерства дают прекрасный бетон.

Однако при этих методах уплотнения может быть и плохой бетон: в случае уплотненного вручную бетона недостаточное уплотнение является наиболее частой ошибкой; при применении вибрирования чаще возникает вероятность того, что оно будет неодинаково по всей массе бетона, поэтому некоторые участки окажутся неполностью уплотненными, а другие подвергнутся расслоению в результате избыточного вибрирования. Однако при наличии достаточно жестких смесей с хорошо подобранным гранулометрическим составом побочное действие избыточного вибрирования может быть в значительной степени устранено.
Прочитать подробнее »

Водоотделение является формой расслоения, при котором некоторая часть воды из смеси стремится подняться к поверхности свежеуложенного бетона. Это вызывается неспособностью твердых составных частей смеси при их оседании удерживать всю воду затворения. Пауэре трактует водоотделение как особый случай седиментации, который можно выразить количественно как общее оседание на единицу высоты бетона. Способность к водоотделению и его скорость можно определять экспериментально по стандарту ASTM С 232—58.

В результате водоотделения поверхность каждого слоя бетона может оказаться слишком влажной и бетон в следующем слое будет пористым, слабым и недолговечным.

Если отделяющаяся вода вновь перемешивается при окончательной обработке поверхности верхнего слоя, то образуется недолговечная поверхность. Этого можно избежать, если не производить окончательной отделки до полного испарения отделившейся воды, а также применять деревянные мастерки и избегать переработки поверхности. С другой стороны, если испарение воды с поверхности идет быстрее, чем водоотделение, то может произойти растрескивание вследствие пластической усадки.

Часть поднимающейся вверх воды задерживается под нижней поверхностью крупного заполнителя или арматуры, нарушая этим сцепление. Эта вода оставляет за собой капилляры, а поскольку все поры ориентированы в одном направлении, то может повыситься проницаемость бетона в горизонтальной плоскости. Небольшое количество пор такого типа имеется почти всегда, но следует избегать значительного водоотделения, при котором увеличивается опасность повреждения бетона при замораживании. Водоотделение может быть значительным в тонких плитах, например плитах дорожных покрытий; именно для них мороз обычно составляет главную опасность.

Водоотделение не всегда бывает разрушительным. Если оно происходит без помех, а вода испаряется, то водоцементное отношение может понизиться, в результате чего повысится прочность. С другой стороны, если поднимающаяся вода несет с собой значительное количество тонких частиц цемента, то образуется слой цементного молока.
Прочитать подробнее »

Ранее указывалось, что бетонная смесь не должна легко расслаиваться, т. е. должна быть связной. Однако отсутствие склонности к расслоению не входит в определение удобообрабатываемости смеси. Тем не менее отсутствие заметного расслоения весьма существенно, так как полное уплотнение расслаивающейся смеси невозможно.

Расслоение можно определить как разделение составляющих гетерогенной смеси, в результате чего их распределение становится неоднородным. В случае бетонной смеси главной причиной расслоения являются различия в размерах частиц и удельном весе компонентов.

Наблюдаются два вида расслоения: первый — выделяются более крупные частицы, так как они скатываются по откосам первыми и оседают больше, чем более мелкие; второй вид, наблюдаемый особенно в подвижных смесях, заключается в отделении цементного теста.

При некоторых гранулометрических составах и при применении тощих смесей, если смесь слишком жесткая, может быть первый вид расслоения; при добавлении воды связность смеси улучшается. Однако если смесь становится слишком подвижной, наблюдается второй вид расслоения. Величина расслоения зависит от метода укладки и обработки бетонной смеси. Если бетонную смесь не приходится перевозить далеко и ее непосредственно из бетономешалки укладывают в форму, то опасность расслоения невелика.

Падение бетонной смеси со значительной высоты, опускание ее по желобу, особенно если меняется направление, и столкновение с препятствиями— все это способствует расслоению, поэтому при таких условиях следует применять особенно связные смеси. При соответствующем обращении, транспортировании и укладке опасность расслоения может быть значительно снижена: имеется много практических рекомендаций.
Прочитать подробнее »

Это очень простое полевое испытание, состоящее в определении глубины, на которую металлическая полусфера диаметром 15,2 см и весом 13,6 кг проникает под влиянием собственной тяжести в бетонную смесь.

Такое приспособление, сконструированное Келли и известное под названием шар Келли.

Данный метод, так же, как и определение осадки конуса, применяется для текущего контроля консистенции. Метод разработан в США и узаконен стандартом ASTM С 360—55Т, в Англии этот метод до сих пор не применяется. Метод шара может заменить испытание осадки конуса, так как он более прост, легко выполняется и, что еще более важно, его можно использовать при транспортировании бетона или даже в опалубке.
Прочитать подробнее »

Не существует общепринятого метода непосредственного измерения удобоукладываемости, т. е. количества работы, необходимой для достижения полного уплотнения. Наиболее надежный метод основан на определении степени уплотнения, достигаемой при стандартном количестве работы. Затраченная работа включает работу, проделанную по преодолению поверхностного сцепления, которое сводится к минимуму, хотя фактическое сцепление, вероятно, меняется с изменением удобоукладываемости смеси.

Степень уплотнения, называемая коэффициентом уплотнения, измеряется коэффициентом плотности, т. е. отношением фактически до* стигнутой во время пробы плотности к плотности того же бетона, но полностью уплотненного.

Метод, известный под названием определения коэффициента уплотнения, был разработан в лаборатории дорожных исследований. Аппарат состоит из двух воронок в форме усеченного конуса и одного цилиндра; все они расположены один над другим. Воронки имеют снизу-откидные заслонки. Внутренние поверхности отполированы, чтобы уменьшить трение.

Верхнюю воронку заполняют бетонной смесью, которую закладывают очень осторожно, чтобы на этой стадии она оставалась в неуплотненном состоянии. Затем заслонку верхней воронки открывают и бетонная смесь падает в нижнюю воронку, которая имеет меньшие размеры, чем верхняя, поэтому заполняется с избытком и содержит всегда приблизительно одинаковое количество бетона в стандартном состоянии; влияние факторов, действовавших при заполнении верхней воронки, здесь значительно уменьшается.

Нижняя заслонка нижней воронки открывается и бетонная смесь попадает в цилиндр. Избыток смеси срезается двумя скользящими движениями мастерка по верхнему краю цилиндра и измеряется чистый вес бетонной смеси в известном объеме цилиндра.

Затем вычисляется плотность бетонной смеси в цилиндре; полученная величина плотности, деленная на величину плотности полностью уплотненной бетонной смеси, дает коэффициент уплотнения. Плотность при полном уплотнении бетонной смеси может быть определена путем заполнения цилиндра бетонной смесью в четыре слоя, каждый из которых утрамбовывается или вибрируется, или же путем вычисления из абсолютных объемов ингредиентов смеси.

Аппарат для определения уплотнения, имеет высоту около 1,2 м. Для бетонов с максимальной крупностью заполнителя от 1,9 до 3,8 см следовало бы применять «большой» аппарат. Высота его равна 1,82 м, и поэтому большой аппарат на практике не применяется, за исключением заводов сборного железобетона и больших строительных площадок. Для одного и того же бетона большой аппарат дает несколько завышенные значения коэффициента по сравнению с малым аппаратом.

Приведены величины коэффициента уплотнения при различной удобоукладываемости, взятые из «Дорожных записок» № 4. В отличие от определения осадки конуса изменения удобоукладываемости отражены в изменениях коэффициента уплотнения, т. е. данная проба более чувствительна при низкой удобоукладываемости, чем при высокой. Однако очень сухие смеси прилипают к стенкам одной или обеих воронок, поэтому их следует осторожно освобождать, подталкивая стальной палочкой. Прочитать подробнее »