Главная
Бетон
Блог
Виды бетона
Прочность бетона
Деформации бетона
Строительные решения
Добавки для бетона
Бетонная смесь
Твердение бетона
Информация о цементе




Вход на сайт

Укладка бетона

Автор: admin от 2-02-2012, 23:51

Укладка бетона зависит от ряда технологических факторов: вода содержание смеси, свойств и затраты вяжущего, физико-механических и геометрических свойств заполнителей, параметров состава смеси, температуры, фактора времени и т.д. Все эти факторы действуют одновременно, что значительно затрудняет как прогнозирование свойств бетонной смеси, так и управление ими. Сложность технологических задач, связанных с изготовлением бетонной смеси с заданными свойствами (реологическиими характеристиками), усиливается еще и тем, что решение этих задач обусловлено главным результатом - достижением необходимой прочности и других физико-механических свойств затвердевшего бетона. Поэтому управление свойствами бетонной смеси, регулировка ее параметров осуществляются при определенных ограничениях. Направленное изменение реологических характеристик бетонной смеси должно соответствовать возможностям и особенностям технологических систем для уплотнения и формирования смеси при изготовлении железобетонных конструкций.

Вода содержание бетонной смеси в начальный после приготовления период является важным фактором в формировании ее реологических свойств. При прочих равных условиях изменение вода содержание обуславливает изменение подвижности (жесткости) смеси в широких пределах.

Вода содержится в порах и капиллярах бетонной смеси и делает на систему структурирующую действие благодаря значительно большей поверхности контакта с частицами различной крупности. На систему влияют внутренние напряжения сжатия, обусловленные капиллярными явлений, силами молекулярного взаимодействия и т.п., что обеспечивает связность системы, сохранение в определенных условиях формы и способность к деформациям.

Наряду с химически и физически связанной водой в структуре бетонной смеси в прослойках между частицами твердой фазы с свободная вода, которая непосредственно влияет на реологические свойства системы в целом. Чем толще эти заполненные водой полости, тем меньше предельное сопротивление сдвигу и вязкость, тем подвижнее бетонная смесь. Однако повышать подвижность смеси увеличением содержания свободной воды можно только до определенного предела - так называемой Водоудерживающая способности бетонной смеси. Выше этого предела, который зависит от состава смеси и свойств ее ком ¬ компонент, наблюдаются уже деструктивные явления - уменьшается силы капиллярной взаимодействия, смесь начинает слоится, становится неоднородной. Часть воды уже не содержится в структуре и под воздействием силы тяжести вытекает из смеси.

Водоудерживающая способность смеси зависит от нормальной плотности цементного теста, вида использованного цемента (например, для портландцемента граница Водоудерживающая способности характеризуется показателем 1,65 Кн г), степени дисперсности и других свойств заполнителей и молотых добавок. В бетонных смесях с высоким содержанием воды происходит седиментация. Вследствие этого в структуре бетонной смеси, а затем и затвердевшего бетона создаются крупные соединенные поры и другие дефекты структуры, которые уменьшают его прочность и особенно устойчивость.

Изменение вода содержания бетонной смеси в определенных пределах является эффективным технологическим приемом для управления свойствам бетонной смеси. Следует отметить высокую чувствительность свойств к изменению вода содержания.

Расход вяжущего в определенных пределах при постоянных вода содержании и других параметрах состава незначительно влияет на укладку бетонной смеси. Это обусловлено тем, что при изменении расхода цемента, с одной стороны, изменяются реологические свойства цементного теста как основного носителя свойств беи0н ной смеси, а с другой - изменяется количество цементного теста Эти изменения оказывают противоположное влияние на свойства смеси, нейтрализуя друг друга. Так, при повышении расхода цемента увеличивается толщина слоев теста между зернами заполнителей, что должно повлиять на укладку бетона. Однако при этом увеличивается предельное сопротивление сдвигу густеющего цементного теста, поскольку снижается водоцементное отношение.

Многочисленные опыты показывают, что расход цемента может рассматриваться как фактор укладки бетона при низких (менее 200 кг/м3) и высоких (более 400 кг/м3) его значениях.

Состав бетонной смеси, который рассматривается на макро уровне, то есть соотношение между объемами растворной части и крупного заполнителя, является существенным фактором укладки и поэтому имеет самостоятельное значение как объект оптимизации. Поиск оптимальных значений этих параметров является одной из наиважнейших задач проектирования состава бетонной смеси. Цементный раствор, заполняя пустоты между зернами крупного заполнителя, выполняет основную структурообразующую функцию и обеспечивает условия пластического деформирования смеси при уплотнении и формировании. Поэтому отношение объема растворной части к объему пустот крупного заполнителя (так называемый коэффициент избытка а) существенно влияет на свойства бетонной смеси. Существует оптимальное значение, при котором достигается наибольшая подвижность смеси заданного вода содержания.

Вибрирование бетонной смеси вызывает изменение его физического состояния, что проявляется в относительном движении слоев структурированой среды, разрушении связей в структуре, уменьшает силы трения и сцепления, а также предел текучести. Все это создает условия для выявления тиксотропных свойств, текучести при меньших сдвиговых напряжениях. Происходит изотермическая изменение вязкости бетонной смеси, она разжижается и легче укладывается. Вибрирования, можно сказать, пластифицированного бетонную смесь.

Особый эффект вибрирования как фактора укладки достигается при обработке малоподвижных и жестких бетонных и смесей. Необходимым условием этого эффекта является соответствие параметров вибрирования, его амплитудно-частотной характеристики реологическими свойствами обрабатывающей бетонной смеси. Энергия вибрационных импульсов должна быть достаточной для разрушения первичной, созданной во время смешивания и транспортировки структуры бетонной смеси.

Процесс разрушения коагуляционной структуры смеси сопровождаеться равномерным распределением воды в системе, вытеснение зажатого в порах воздуха и компактным просторным размещением частиц твердой фазы. Вязкость смеси снижаеться одновременно с ее уплотнением. Колебательное движение частичек смеси препятствует их сближению в течение определенного интервала времени, когда они не прикасаются друг к другу и, таким образом, между ними в такие моменты исчезает трение. Р. Лермит иллюстрирует этот механизм перемещением тяжелого куба на горизонтальном столе. Если стол подвергнуть вибрации, то применяемая сила значительно уменьшится, потому куб будет периодически отрываться от поверхности стола, что существенно уменьшит трения между ними.
Наряду с уменьшением внутреннего трения в бетонной смеси, при вибрации частицы обмениваются импульсами, статистических равнодействующая которых стремится расширить объем во всех направлениях. Возникает так называемый активный давление, которое оказывает сопротивление внешнему давлению, собственному весу и силам сцепления частиц, заставляя их периодически удаляться друг от друга для того, чтобы в следующий момент они смогли начать обратное движение и сблизиться в плотную массу. Здесь возможна некоторая аналогия с кинетической теорией газов, когда при нагревании газа в замкнутом объеме тепловая энергия превращается в энергию беспорядочных движений молекул, которые создают "активное давление" на стенки сосуда.

Эффект вибрации как фактора подвижности бетонной совмещенных тем выше, чем шире диапазон крупности зерен заполнителя удается привлечь в колебательное движение, поскольку зерна различной крупности имеют неодинаковую собственную частоту колебаний.

Вибрирования с высокой частотой (до 100 Гц) и малой амплитудой колебаний дает высокий эффект разреженного цементного теста и раствора в бетонной смеси. Однако, при этом частицы крупного заполнителя слабо привлекаются в колебательное движение. Вследствие этого разреженный тесто и раствор опускается вниз, а крупные заполнители очень медленно погружаются в него - подвижность бетонной смеси в целом мало увеличивается. Поэтому для повышения эффективности вибрирования целесообразно вызывать в бетонной смеси одновременно колебания более низкой частоты - это так называемые поли частотные, или разно частотные, вибрации. Несколько расположенных один частот вынужденных колебаний вызывают значительное повышение градиентов скорости оползневых деформаций. Изменение величины результирующей амплитуды, а следовательно, и скорости колебаний с разными амплитуда частотными характеристиками обуславливает несинусоидальный характер колебательного движения частиц бетонной смеси. Эффект такого сложного колебания значительно больше, чем эффект каждой из частот, и не может рассматриваться как простая сумма эффектов.

Если бетонная смесь, состоящая из раствора и крупных заполнителей, будет подвержена вибрации при низких частотах (приблизительно 500 колебаний в минуту), то, как раствор, так и заполнитель получат практически одинаковую амплитуду (возможно, даже большее для заполнителя вследствие резонанса). При увеличении частоты колебаний амплитуда заполнителей значительно уменьшится. Почти вся кинетическая энергия колебаний аккумулируется в таком случае в растворе, и эффект вибрации значительно повышается - разрежение раствора приводит к разжижению бетонной смеси в целом.

Химические добавки, которые вводят в бетонную смесь для повышения ее подвижности и однородности, широко используют в технологии бетона как эффективное средство управления свойствами смеси. К ним относятся прежде добавки I класса - регуляторы реологических свойств бетонной смеси: пластифицированной добавки гидрофильного и гидрофобного типов, добавки-стабилизаторы и вода удерживающие добавки. Наиболее широко используют пластифицирующие добавки всех четырех групп, в частности различные Лигносульфонаты и модифицировать комплексные добавки на их основе, вода растворимые полимеры и суперпластификаторы. Побочный эффект от введения таких добавок (обычно негативный) оказывается в некотором замедлении процесса твердения бетона в начальный период.

В связи с высокой стоимостью суперпластификатора, эффективность его использования можно повысить за счет частичной замены его на дешевый, лигносульфонат можно заменить добавкой ЛСТ без существенного уменьшения его пластифицирующей способности. Аналогично можно использовать и пластифицирующую воздуха втягивающую добавку - дрожжевую барду (многотонный побочный продукт производства кормовых дрожжей).

На некоторых заводах железобетонных конструкций используют модифицированные лигносульфанаты, получающих механическим смешиванием водного раствора ЛСТ с NAOH в соотношении примерно 1:1. Аналогичный про ¬ дукт изготавливают также при интенсивном длительном смешивании 10%-го водного раствора ЛСТ с обычным цементом в соотношении 1:1 и другие.
Суть модификации лигносульфонатов заключается в обогащении стекла добавок низкомолекулярной фракцией (НМФ) путем осадока высокомолекулярной фракции (ВМФ) с помощью разных осадителей - гидроксида кальция, хлорида натрия и тому подобное. Так производят пластификаторы НИЛ-20 и НИЛ-21.

Модифицированные пластификаторы по эффективности значительно превышают ЛСТ и приближаются к суперпластификаторов типа С-С при достаточно низкой стоимости.
Эффективные полифункциональные модификаторы (ПФМ), в состав которых входят суперпластификатор, компонент, который втягивает воздух или выделяет газ, и ингибитор коррозии стали. Эти модификаторы изготавливают в виде вода растворимого порошка, что позволяет использовать их в сухих смесях.

Эффективность суперпластификаторов особенно высока в дробно зернистых бетонах - достигается экономия цемента более 100 кг на 1 м3 бетона. Оптимальный состав бетона с суперпластификатором отличается от оптимального состава бетона без этой добавки.
Профессор Ф. Н. Иванов предложил в качестве критерия активности добавки взять ее дозу, выраженную в процентах к массе цемента.

Если оптимальная доза не превышает 0,1%, то добавка высокоактивная, 0,1 ... 1,0% - активная; более 1% - умеренно активная. Предложен термин "технологическая стабильность добавки". И если при изменении дозы ± 20% эффект изменяется незначительно, то и надбавка является технологически стабильной.

Пластифицирующий, разжижающий эффект суперпластификаторов должен использоваться в разумных пределах, учитывая то, что очень легко укладываемые бетонные смеси подвержены расслоению при транспортировке, подачи в формы подобное. Использование суперпластификаторов очень эффективное и для малоподвижных бетонных смесей с низкими значениями вода цементного отношения, поскольку помогает при обычном уплотнении получить высокопрочные бетоны.

Введение в состав бетонной смеси высокодисперсных гидрофильных порошков (каолина, бентонитовой глины и др.), а также гидрофобизаторов (например, смолы СНВ) стабилизирует структуру бетонной смеси - она становится однородной.

Категория: Бетонная смесь