Факторы, влияющие на удобоукладываемость смеси

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина» (УрФУ)

Институт новых материалов и технологий

РЕФЕРАТ ПО ТЕМЕ:

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА УДОБОУКЛАДЫВАЕМОСТЬ СМЕСИ

Руководитель А.А. Пономаренко

Студент гр. НМт-470803 А.А. Гонохов

Екатеринбург 2020

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДОБОУКЛАДЫВАЕМОСТИ БЕТОННОЙ СМЕСИ

2. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА УДОБОУКЛАДЫВАЕМОСТЬ СМЕСИ

2.1 Подвижность (П)

2.2 Жесткость (Ж)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ВВЕДЕНИЕ

Как известно, бетонной смесью называется смесь цемента (вяжущего) с заполнителем и водой от момента ее приготовления (перемешивания) и до момента окончания уплотнения в изделиях и начала процессов схватывания и твердения. бетонный смесь жесткость литьевой

Бетонные смеси характеризуют следующими технологическими показателями качества:

1) средняя плотность;

2) расслаиваемость;

3) пористость;

4) температура;

5) сохраняемость свойств во времени;

6) объем вовлеченного воздуха.

7) Удобоукладываемость, т.е. способность бетонной смеси заполнять форму бетонируемого изделия и уплотняться в ней под внешним механическим воздействием.

Важнейшей задачей технологии бетона является обеспечение заданной прочности бетона при одновременном соблюдении ряда технологических и экономических условий. Полученная после перемешивания отдозированных в определенном соотношении компонентов (вяжущее, заполнители и затворители) бетонная смесь должна иметь заданную удобоукладываемость, определяемую по ГОСТ 10181-2000. От требуемой подвижности бетонной смеси в основном зависит расход цемента - одного из самых дорогих компонентов смеси. Необходимо добиться соответствия реологических свойств бетонной смеси и технических характеристик оборудования для обеспечения высокой степени уплотнения при формовании. Поэтому очень важно выявить основные факторы, влияющие на удобоукладываемость бетонной смеси

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДОБОУКЛАДЫВАЕМОСТИ БЕТОННОЙ СМЕСИ

Удобоукладываемость бетона -- это свойство, влияющее на его способность заполнять опалубку произвольной формы под действием собственного веса. Применительно к текучим смесям оно называется подвижностью; для смесей, неспособных растекаться под собственной тяжестью, используется другой термин -- жесткость.

Растеканию бетона, самопроизвольному заполнению формы препятствует сцепление частиц наполнителя между собой и со стенками формы; при этом, чем больше частицы, тем больше сопротивление. Способствуют же ему большое количество воды, цемента и специальных добавок -- пластификаторов. От подвижности раствора зависит наличие или отсутствие пор в толще монолита. Недостаток подвижности отчасти нивелируется штыкованием и/или виброукладкой; однако они позволяют избавиться от каверн далеко не всегда.

Между тем 2 процента объема, занятого порами, снизят прочность конструкции на 10%; увеличение процента полостей до 5% приведет к 30-процентному уменьшению прочности. Казалось бы, очевидным решением будет производить только и исключительно смеси высокой подвижности: ведь они прекрасно льются, не требуют утомительного штыкования или энергоемкой виброукладки. Не тут-то было: иногда избыточная подвижность вредна. Приведем пару простейших примеров: Слишком подвижная смесь будет выливаться через щели дощатой опалубки. При укладке на подсыпку из щебня подвижный бетон не останется на ее поверхности, а уйдет внутрь.

2. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА УДОБОУКЛАДЫВАЕМОСТЬ СМЕСИ

ГОСТ 7473-2010. Смеси бетонные. Технические условия в зависимости от показателя удобоукладываемости подразделяет бетонные смеси на следующие 4 группы марок:

· Марки по расплыву конуса (Р1 - Р6), где Р - расплыв;

· Марки по осадке конуса (П1 -П5), П - подвижность;

· Марки по жесткости (Ж1 - Ж5), Ж - жесткость;

· Марки по уплотнению (КУ1 - КУ), КУ - коэффициент уплотнения.

Наибольшее влияние на удобоукладываемость смеси имеет:

· Вид используемого цемента;

· Количество воды;

· Водоцементное отношение (В/Ц);

· Вид пластификаторов;

· Тип, качество и размеры наполнителей.

Подвижность или жесткость бетонных смесей зависит от количества воды и цемента, а также от свойств исходных материалов.

Водоцементное соотношение (В/Ц) - это главный фактор в рецептуре такой смеси. Поэтому её категорически недопустимо разбавлять водой для придания ей повышенной подвижности: нарушитcя качество бетона. Его прочность может снизиться на несколько классов.

Количество воды затворения является основным фактором, определяющим удобоукладываемость бетонной смеси. Вода затворения (В, кг/м3) распределяется между цементным тестом (Вц) и заполнителем. При определении состава бетона учитывают, что количество воды (на 1 м3 бетона), необходимое для получения из данных материалов бетонной смеси требуемой подвижности, является более или менее постоянной величиной, если расход цемента находится в пределах от 200 до 400 кг/м3.

Эта закономерность, получившая название «правила постоянства водопотребности» и позволяющая в расчетах использовать упрощенную зависимость подвижности бетонной смеси только от расхода воды, объясняется следующим образом. Увеличение содержания цемента в бетонной смеси повышает толщину обмазки зерен заполнителя цементным тестом. Однако при этом уменьшается В/Ц (при постоянном расходе воды), т.е. влияния этих факторов, один из которых увеличивает, а второй -- уменьшает консистенцию бетонной смеси, суммируются таким образом, что изменение расхода цемента в указанных пределах не влияет на подвижность бетонной смеси. Поэтому количество воды затворения определяют исходя из требуемых показателей удобоукладываемости, пользуясь таблицами и графиками, составленными на основании практических данных с учетом вида и крупности заполнителя (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1. - Водопотребность бетонной смеси, приготовленной с применением портландцемента, песка средней крупности и гравия наибольшей крупности

а -- подвижные смеси; б -- жесткие смеси; 7 -- 70 мм; 2--40 мм; 3 -- 20 мм;

4--10 мм

Объем цементного теста существенно влияет на свойства бетонной смеси. В подвижной бетонной смеси плотной структуры цементное тесто заполняет пустоты между зернами заполнителя и образует «смазочные» слои на поверхности его зерен, снижающие внутреннее трение. Из рис. 1.2 видно, что наименьший расход теста вяжущего на заполнение пустот соответствует минимальной пустотности смеси мелкого и крупного заполнителей, а на обмазку зерен расходуется теста тем больше, чем выше доля песка в смеси заполнителей, т. е. чем больше суммарная поверхность зерен. Следовательно, имеется оптимальное соотношение между песком и щебнем (гравием), при котором требуемый объем теста вяжущего получается минимальным (рис. 1.2, кривая 3).

Рисунок 1.2. - Объем цементного теста, расходуемый на

1 -- заполнение пустот между зернами заполнителя; 2 -- обмазку зерен; 3 -- интегральный, где М и К -- соответственно масса мелкого и крупного заполнителя

Объем цементного раствора. На рисунке 1.3 приведены типичные структуры плотной бетонной смеси. Если в бетонной смеси заполнить цементным раствором только пустоты между зернами крупного заполнителя, то получится очень жесткая бетонная смесь (рисунок 1.3, а). Для придания подвижности необходимо раздвинуть зерна крупного заполнителя и окружить их оболочкой из растворной смеси, которая играет роль смазки, скрепляющей после отвердевания зерна камневидной составляющей бетона (рисунок 1.3, б). Следовательно, объем растворной части бетона следует принимать равным объему пустот в крупном заполнителе, умноженному на коэффициент раздвижки; он равен 1,05-- 1,15 -- для жестких смесей и 1,2--1,5 -- для подвижных смесей.

Рисунок 1.3. Структура бетонной смеси

a -- жесткой; б -- подвижной

Влияют на подвижность бетонной смеси и свойства цемента. Применение цемента с более высокой нормальной густотой понижает подвижность бетонной смеси (при постоянном расходе воды). Бетонные смеси, содержащие пуццолановый портландцемент с активной кремнеземистой добавкой, особенно осадочного происхождения (трепелы, диатомиты), при одном и том же расходе воды имеют значительно меньшую осадку конуса, чем смеси с обычным портландцементом.

С повышением содержания воды подвижность бетонной смеси увеличивается, но если расход цемента остается постоянным, то прочность бетона понижается. Однако каждая бетонная смесь обладает определенной водоудерживающей способностью; при большем содержании воды часть ее отделяется от бетонной смеси, что недопустимо. Изменение содержания воды является главным регулятором консистенции бетонной смеси.

Подвижность бетонной смеси существенно зависит от крупности зерен заполнителя. С увеличением крупности зерен суммарная площадь их поверхности уменьшается, снижается их влияние на цементное тесто, в результате подвижность бетонной смеси возрастает. Пыль, глинистые и другие загрязняющие примеси обычно снижают подвижность бетонной смеси.

Эффективным регулятором подвижности бетонной смеси являются добавки пластификаторов и суперпластификаторов. Введение добавок позволяет существенно повысить подвижность бетонной смеси или уменьшить ее водопотребность, тем самым давая возможность приготавливать бетонные смеси равной подвижности при меньшем расходе воды и цемента.

В качестве пластификаторов используют: гидрофилизующие -- ЛСТ, гидрофобизующие -- мылонафт, асидол и др., микропенообразующие -- омыленный древесный пек и т.п. и комплексные.

Суперпластификаторы в большинстве случаев представляют собой синтетические полимеры: производные меламиновой смолы или нафталинсульфокислоты; другие добавки (СПД, ОП-7 и т.д.) получены на основе вторичных продуктов химического синтеза. Суперпластификаторы, вводимые в бетонную смесь в количестве 0,15--1,2 % массы цемента, разжижают бетонную смесь в большей степени, чем обычные пластификаторы.

Пластифицирующий эффект сохраняется в течение 1 -- 1,5 ч после введения добавки, а через 2--3 ч он уже невелик. В щелочной среде эти добавки переходят в другие вещества, безвредные для бетона, не снижающие его прочности.

Суперпластификаторы позволяют применять литьевой способ изготовления железобетонных изделий и бетонирования конструкций с использованием бетононасосов и трубного транспорта бетонной смеси. Эти добавки дают возможность существенно снизить В/Ц, сохраняя подвижность смеси, и изготавливать высокопрочные бетоны.

В жестких бетонных смесях эффективность действия пластификаторов и суперпластификаторов уменьшается, так как количество воды оказывается недостаточным для обеспечения их действия.

Однако развитие технологии изготовления бетона, использование разнообразных материалов и способов приготовления бетонной смеси повышают возможность заметных отклонений водопотребности от средних значений, получаемых по ориентировочным зависимостям. Для повышения надежности технологии и обеспечения экономии цемента необходимо использовать более сложные многофакторные модели, применять ЭВМ. Определенное повышение точности технологических расчетов без их заметного усложнения может быть получено при применении интегральных характеристик заполнителей -- их водопотребности, которые более точно учитывают влияние заполнителей на свойства бетонной смеси, и структурных характеристик бетонной смеси: эффективного или истинного Wи объемной концентрации цементного теста С.

Под эффективным или истинным W понимают такое водоцементное отношение, при котором бетонная смесь будет иметь ту же подвижность, что и цементное тесто, и определяют, зная водопотребность песка и щебня:

(1)

Объемная концентрация цементного теста в бетонной смеси С выражается в долях от единицы объема смеси:

(2)

где Ц -- расход цемента, кг/м3; рц -- плотность цемента, г/см3.

Использование структурных характеристик позволяет получать уточненные зависимости «подвижность -- состав бетонной смеси -- свойства материалов» при значительных колебаниях состава смеси и свойств исходных материалов. На рисунке 1.4 приведены результаты определения жесткости бетонной смеси на гранитном щебне и керамзите, показывающие, что имеются четкие зависимости жесткости смеси от С и W, в то время как зависимость жесткости от расхода воды и цемента имеет значительно больший разброс результатов и, следовательно, меньшую точность.

Рисунок 1.4. - Зависимость удобоукладываемости (жесткости) бетонной смеси на гранитном щебне (а) и керамзите (б) от объемной концентрации цементного теста (Он истинного В/Ц (IV)

I - W= 0,2; 2 -- IV = 0,25; 3 -- W= 0,3; 4- W= 0,35

2.1 Подвижность (П)

Подвижность рассчитывается по осадке конуса. То есть, это способность бетона расплываться и заполнять форму, в которую она помещена. В этом случае материал может быть жестким (малоподвижным - П1), подвижным (П2), сильноподвижным (П3), литым (П4) или текучим (П5).

Её определяют опытным путем. Для определения подвижности смеси существует несколько различных методов, один из них -- это проверка конуса осадки бетона. Этот способ довольно прост в исполнении, и не требует специальных измерительных приборов.

Марки бетона по осадке конуса (по ГОСТу 7473-2010):

Применение:

П1 - наиболее густой состав, который часто используется при изготовлении монолитных лестниц.

П2 и П3 - применяют для стандартных построек.

П4 - используется для работ с плотным армированием - высокий фундамент, колонны.

П5 - заливаются исключительно в практически герметичные опалубки.

2.2 Жесткость (Ж)

Жесткость бетонной смеси характеризуется временем вибрирования, необходимым для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса бетонной смеси в приборе для определения жесткости. Измеряется в секундах.

Таблица 2.1. Марки жесткости по ГОСТ 7473-2010

То есть, чем больше времени для уплотнения бетона, тем он становится жестче: Ж 5 - самый жесткий, Ж1 - наименее жесткий.

По ГОСТу 747З-94 (на который отдельные производители до сих пор ориентируются) допустимо использование следующей классификации: бетоны по удобоукладываемости делились на: подвижные (П) жёсткие (Ж) и сверхжёсткие (СЖ).

Таблица 2.2. Жесткость бетонной смеси

Жесткость бетонной смеси характеризуют временем вибрации в секундах, необходимым для выравнивания бетонной смеси и появления цементного теста в отверстиях прибора по методам Вебе и Красного или по выравниванию поверхности бетонной смеси по методу Скрамтаева.

Для определения марки бетонной смеси по жесткости по ГОСТ 7473 применяют следующие методы:

· Вебе;

· Красного;

· Скрамтаева.

Для жестких бетонных смесей степени удобоукладываемости показатель жесткости в секундах, который определяется временем, необходимым для растекания и преобразования под действием вибрации в равновеликий цилиндр конуса из бетонной смеси (способ Вебе). На принципе изменения формы бетонной смеси в процессе ее вибрации основан ряд других способов оценки удобоукладываемости.

По способу Б.Г. Скрамтаева жесткость оценивают время вибрирования, необходимым для расплыва конуса бетонной смеси, сформированного штыкованием в форме размером 20x20x20 см. В техническом вискозиметра Пауэрса-Десова бетонный конус под влиянием вибрации переходит в состояние текучести и превращается в равновеликий цилиндр по принципу сообщающихся сосудов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проделанной работы было рассмотрены факторы влияющие на удобоукладываемость бетонной смеси.

Удобоукладываемость бетона -- это свойство, влияющее на его способность заполнять опалубку произвольной формы под действием собственного веса. Применительно к текучим смесям оно называется подвижностью; для смесей, неспособных растекаться под собственной тяжестью, используется другой термин -- жесткость.

Наибольшее влияние на удобоукладываемость смеси имеет:

· Вид используемого цемента;

· Количество воды;

· Водоцементное отношение (В/Ц);

· Вид пластификаторов;

· Тип, качество и размеры наполнителей.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Строительные материалы, учебник для студентов ВПО, обучающихся по направлению 270800 «Строительство», Мещеряков Ю. Г., Фёдоров С. В., 2013.

Размещено на Allbest.ru