Прилади і методи визначення марки бетону

 г) за отриманими  значеннями В / Ц і Ц встановлюють так званий коефіцієнт розсунення (а) зерен щебеню або гравію, який вводять в розрахунки для збільшення кількості піску, щоб підвищити рухливість бетонної суміші за рахунок віддалення (розсунення) зерен щебеню або гравію один від одного . Чим вище необхідна пластичність бетонної суміші, тим далі повинні бути віддалені зерна щебеню і, отже, більше величина а. Вона зростає також при збільшенні витрати цементу і приймається: для рухливих сумішей - 1,25-1,55, для жорстких бетонних сумішей - 1,05-1,15;

 д) визначають витрата  щебеню (або гравію) за формулою (1.5)

 е) визначають витрату  піску за формулою (1.6)

 У двох останніх  формулах ν порожній = 1 - (ρощ / ρщ); ρц, ρп і ρщ - істинні щільності відповідно цементу, піску і щебеню; - насипна щільність крупного заповнювача (щебеня або гравію).

 Формули неважко виводяться  з умов, що сума абсолютних  обсягів вихідних матеріалів  в 1 м 3 ущільненої бетонної суміші близька до 1000 л і що обсяг порожнеч у щебені заповнюється сумою обсягів піску, цементу і води при деякій розсунення великих зерен (що враховується співмножником α).

 Після визначення кількості компонента розрахункова середня щільність бетонної суміші дорівнює ρб.с = Ц + П + Щ + В (кг / м 3). У важких бетонів величина ρб.с зазвичай не перевищує 2500 кг / м 3.

 На третьому етапі  підбору перевіряють проектний склад бетону. З цією метою готують пробний заміс і визначають рухливість чи жорсткість бетонної суміші. Якщо величина цієї характеристики виявиться на рівні заданої, то з суміші виготовляють контрольні зразки з розрахунку не менше трьох на кожний термін випробування. Їх зберігають протягом доби в приміщенні при температурі 16-20 ° С, а час, що залишився до випробування - у спеціальній камері або в нормальних температурно-вологісних умовах (температура 20 ° С; вологість повітря 95-100%). Якщо величина рухливості виявиться менше заданої, то поступово збільшують вміст води і цементу в бетонній суміші, зберігаючи постійним водо-цементне відношення. Якщо рухливість виявиться більше заданої, то в бетонну суміш додають пісок і щебінь (чи гравій), зберігаючи їх ставлення за масою. Отримавши величину рухливості на рівні заданої, виготовляють пробні зразки, витримують і відчувають їх для перевірки відповідності міцності та інших властивостей бетону заданим технічним вимогам.

 Склад бетону представляють  у двох виразах: номінальному  і виробничому. Номінальний - це  коли витрати матеріалів на 1 м  3 бетонної суміші відносять до  витрати цементу у вигляді  Ц / Ц: П / Ц: Щ: Ц = 1: П / Ц: Щ / Ц. Дана пропорція показує, скільки частин сухого піску і сухого щебеню припадає на 1 частину (за масою) цементу при приготуванні 1 м 3 бетону. Обов'язково вказують також величину В / Ц. Перехід від номінального складу до виробничого пов'язаний з урахуванням природної вологості заповнювачів. Для цього визначають вологість і реальний зміст вологи (води) в піску і щебеню. Цю воду вираховують із розрахункової витрати води, а при дозуванні на заводах її зараховують з масою заповнювачів, до яких додають їх масу, рівну відповідне масам води в сирих заповнювачах.

 

 

 Рис. 1.3 Бетонозмішувач  пересувний: 1 - ківш; 2 - бак для води; 3 - барабан

4. Приготування бетонної суміші та її властивості.

 Запроектований номінальний  склад, перерахований на виробничий  зі; ставши бетонної суміші, передають  на завод для виготовлення  виробів  або конструкцій. На  бетонному заводі відповідно  до заданого  складом виробляється  дозування шляхом відважування (рідше об'ємного відмірювання) прийнятих вихідних матеріалів - цементу,

 Рис. 1.4. Бетонозмішувач  стаціонарний:

/ - Бункер; 2 - барабан; 3 - вивантажувальні  відділення піску, щебеню, води та ін

 Дозування здійснюють  за допомогою автоматичних, рідше ручних дозаторів. Порції матеріалів за проектним складу направляють в бетонозмішувальні машини з примусовим або вільним (гравітаційним) змішуванням отдозірованних матеріалів. Ємності бетонозмішувачів коливаються від 100 до 250 л на пересувних (рис. 1.3) та від 250 до 4500 л в стаціонарних установках (рис. 1.4). Чим менш рухливими, жорсткими очікуються суміші, тим доцільніше використовувати примусове перемішування, здійснюване за допомогою протиточних або роторних бетонозмішувачів. Головним змішувальних органом у них служать лопаті або лопатки, а суміш розміщується в горизонтальних чашах при періодичному випуску суміші або в циліндричних барабанах - при безперервній дії змішувача. Бетонозмішувачі безперервної дії мають велику продуктивність (до 120 м 3 / год) і меншу питому витрату електроенергії, ніж бетонозмішувачі періодичної дії.

 При виготовленні дрібнозернистих і піщаних бетонних сумішей нерідко використовують і інші типи змішувачів, наприклад шнекові з приводним горизонтальним валом, розміщеним уздовж лотка, або струминні безперервної дії з перемішуванням в киплячому »шарі в зоні електричного поля в зустрічних потоках протилежно направлених струменів стисненого повітря.  Процеси дозування, завантаження і перемішування контролюють електропневматичне системою, особливо на стаціонарних заводах.

 Добре перемішана, однорідна  бетонна суміш вивантажує, ся в бункер або транспортну ємність (автомобільні вагонетки бадді, бетононасоси, трубопроводи та ін.) Якщо суміш володіє високою пластичністю, то на шляху прямування до місця її укладання передбачаються спеціальні заходи для запобігання розшаровування, наприклад додаткове перемішування або транспортування сухої суміші з внесенням розрахункової порції води на шляху прямування до об'єкта, введення додаткових речовин - мінеральних, пластифікуючих і ін

 При виході зі змішувального  апарату фактичний об'єм бетонної  суміші значно менше суми обсягів  застосовуваних матеріалів, як компонентів  суміші. Так, якщо суму обсягів  вихідних сухих матеріалів бетонної  суміші позначити як x + y + z, то  фактичний обсяг (Кб) бетонної  суміші складе Кб = r (x + y + z), де  р <1 називається коефіцієнтом виходу бетону. У залежності від складу бетону коефіцієнт виходу коливається в межах від 0,55 до 0,75. Таке зниження фактичного обсягу бетону в порівнянні з сумою обсягів сухих матеріалів пояснюється тим, що частина піску і тим більше цемент розміщуються в міжзернової просторі великого заповнювача. При призначенні ємності бетонозмішувача необхідно приймати не менше суми обсягів сухих матеріалів, тобто (x + y + z) літрів, так як що надходять сухі матеріали займають до перемішування обсяг, майже дорівнює сумі їх обсягів окремо. З урахуванням коефіцієнта виходу розраховують кількість (п) замісів на бетоносмесителе даної місткості (а) для отримання певної кількості бетонної суміші (В), а саме: п = В / (га).

 Подібно до інших  конгломератні сумішей, бетонна  представляє собою дисперсну  систему, в якій в ролі дисперсійного  середовища виступає цементне  тісто, а твердою дисперсною  фазою є механічна суміш дрібних і крупних заповнювачів. Якщо при необхідності в бетонну суміш були додані порошкоподібний наповнювач або інший мікродісперсний компонент, розчинний або нерозчинний у воді, то вони, будучи за розміром частинок порівнянними з частинками цементу, відносяться до дисперсійному середовищі. Зрозуміло, що це середовище є мікрогетерогенні, тому після тужавіння в бетоні вона утворює цементний камінь складного складу, званий, за висловом проф. В.Н. Юнга, мікробетоном. На стадії проектування складу бетонної суміші передбачається, щоб всі компоненти в бетонній суміші перебували на можливо більш малих відстанях один від одного, з тим щоб на мікро-і макрорівнях повніше виявлялися внутрішні сили взаємодії частинок. Особливо важливо, щоб була забезпечена оптимізація структури бетонної суміші, при якій цементне тісто утворює безперервну просторову сітку (матрицю) в суміші при мінімальному відносно маси рідкої (В) і твердої (Ц, Т) фаз (В / Ц або В / Т) і прийнятих технологічних умовах виготовлення і застосування бетонної суміші. Якщо зниження цього фазового відносини продовжити, то неминуче освіту дискретності / уривчастості) плівки водного середовища на високорозвиненою поверхні частинок цементу та інших мікронаповнювач. Оптимізація полягає і в тому, що отримана бетонна суміш однорідна по просторовому розташуванню в ній мікро-і макрочасток. Крім того, заповнювачі утворюють досить щільну суміш, що бажано для зниження витрат в'яжучого речовини і вартості бетону.

 Бетонна суміш направляється для формування з неї виробів або конструкцій (монолітних або збірних). Якщо параметри подальших технологічних операцій (транспортування, формування, ущільнення) з бетонною сумішшю були враховані на стадії проектування її складу, то ці операції не викликають будь-яких несподіванок у поведінці суміші. Вона транспортується, без розшаровування і розривів у потоці, формується і ущільнюється без необхідності збільшення або зниження інтенсивності механічних впливів, крім тих, які були враховані на стадії проектування складу бетонної суміші. Мінімум несподіванок виникає на стадії обробки їх відформованих виробів і конструкцій, оскільки реальні її режими були по можливості враховані на стадії проектування складу бетону.

 Однак у виробничих  умовах завжди можливі відхилення  від технологічних параметрів  і режимів, прийнятих при проектуванні  складу суміші. У результаті таких  відхилень бетонна суміш може виявитися недостатньо рухомий і удобообрабативаемой на будь-якій стадії виробничого циклу. Особливо важливо мати рухомі суміші при виготовленні армованих виробів. Щоб зменшити пов'язані з цим технологічні дефекти у виробах (конструкціях), контролюють реологічні характеристики бетонної суміші.  Найпростішими і мають, певною мірою, фізичний зміст реологічними характеристиками на виробництві та в лабораторіях прийняті в даний час рухливість і жорсткість бетонної суміші, які посередньо відображають її в'язкісні властивості. Якщо показники цих властивостей підтримувати в заданому межі допустимих відхилень, технологічний процес виготовлення виробів (конструкцій) виявиться нормальним і бездефектних.

 Рухливість відображає  здатність бетонної суміші, якою  бьша попередньо додана деяка  умовна форма, наприклад правильного  усіченого конуса, деформуватися  під впливом власної ваги, розпливаючись або осаджуючи і набуваючи іншої форми або зберігаючи її при інших розмірах. Рухливість бетонної суміші вимірюють за допомогою стандартного металевого конуса (рис. 1.5), який заповнюють випробуваної сумішшю з пошаровим ущільненням. При обережному підйомі металевої форми бетонний конус осаджується під власною вагою. Якщо величина осадки конуса знаходиться в межах 2-4 см, то суміші відносять до малорухливим, 4-12 см - до рухомих і більше 12 см - до текучим (литим). При осаді конуса, що дорівнює нулю, суміш - жорстка, і тоді її легкоукладальність оцінюється за допомогою спеціального приладу для визначення умовного показника жорсткості.

 Жорсткість бетонної  суміші характеризують тривалістю (с) вібрування на стандартній  віброплощадці (частота коливань 3000 коливань в хвилину, амплітуда  коливань - 0,5 мм), необхідного для  вирівнювання та ущільнення попередньо  відформованого конуса бетонної  суміші в приладі для визначення жорсткості (рис. 1.6). Циліндричне кільце приладу, внутрішній діаметр якого 240 мм, встановлюють і жорстко закріплюють на лабораторній вібромайданчику. В кільце вставляють і жорстко закріплюють стандартний конус висотою 200 мм, який заповнюють бетонною сумішшю в установленому за стандартом порядку і після цього знімають. Диск приладу за допомогою штатива опускають на поверхню відформованого конуса бетонної суміші. Потім одночасно включають вібромайданчик і секундомір і спостерігають за вирівнюванням і ущільненням бетонної суміші в циліндрі. Секундомір зупиняють, як тільки почнеться виділення цементного тіста з двох отворів диска.

 

 

 Рис. 1.5. Прилад для визначення  рухливості бетонної суміші (стандартний  конус): а - осідання конуса, см

 Тривалість віброущільнення  є характеристикою жорсткості  бетонної суміші. З метою більшої точності вимірювання жорсткості з однієї проби бетонної суміші обчислюють середнє двох визначень.

 

 Рис. 1.6. Прилад для визначення  жорсткості бетонної суміші: 7 - форма, 2 - упори для кріплення конуса; 3 - конус; 4 - воронка, 5 - штанга. 6 - втулка; 7 - втулка для кріплення ді з 'ка; 8 - диск з шістьма отворами; 9 "" штатив; 10 - затискач штатива

 До особливо жорстким відносять суміші при часі вібрації 13 с і більше, до жорстких - 5-12 с, до малорухливим - менше 5 с.

 Показники рухливості  і жорсткості призначають з  урахуванням густоти розташування  арматури, характеру вироби, засобів  ущільнення та ін Так, наприклад, при виготовленні тонкостінних густоармованих конструкцій осадку конуса приймають 4-6 см, а при транспортуванні суміші по трубах за допомогою насосних установок показник рухливості збільшують до 8-10 см.

 Регулювання зазначених  реологічних характеристик бетонної  суміші досягається правильним  проектуванням складу, а при необхідності - введенням в суміш пластифікуючих  та інших хімічних добавок. Їх кількість суворо обгрунтовується, оскільки воно впливає на проектний склад бетону.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Виробничі операції при приготуванні бетону.

 Приготовлена ​​бетонна  суміш у формі розподіляється  механічним укладальником або,  що рідше, вручну. Залежно від різновиду виробів застосовують бетоноукладачі різних конструкцій - з бункерами і живильниками, з копіропітателямі, з щелепними затворами і т. п. Бетонну суміш, покладену в форму, піддають ущільнення. Найбільш типовим способом ущільнення є вібрування. Часті коливання, що створюються вібратором (рис. 9,13), передаються бетонної суміші і всім її часткам, викликаючи їх коливальні рухи. У результаті знижуються сили вязкостного тертя і зчеплення, тобто долається реологічне опір при розміщенні суміші і зближення частинок. Найбільший ефект ущільнення бетонної суміші вібруванням досягається при резонансних режимах, коли частоти вимушених коливань частинок збігаються з частотами власних коливань вібратора. Ефективність віброущільнення в значній мірі залежить від двох основних параметрів - інтенсивності вібрування та тривалості.

 

 Рис. 9.13. Вібратор для  ущільнення бетонної суміші:

1 - майданчик, 2 - електродвигун, 3 - ручки для переміщення вібратора; 4 - вал, 5 - дебаланс 

 Ефект ущільнення і  якість виробів контролюють періодичної  перевіркою величини коефіцієнта  ущільнення, рівного відношенню фактичної середньої щільності свіжоукладеного бетону до її номінальної величини, одержуваної при розрахунку проектного складу. Якщо коефіцієнт ущільнення знаходиться в межах 0,98-1,0, можна вважати, що досягнута цілком достатній ступінь ущільнення виробу. Зменшення щільності бетону на 1% призводить до зниження міцності його приблизно на 5%. Зрозуміло, що з зменшенням рухливості бетонної суміші потрібно збільшувати інтенсивність і тривалість віброущільнення. При поверхневому вібруванні шар бетонної суміші не повинен бути товщі 20-25 см. Для підвищення ефекту ущільнення бетонної суміші малої рухливості вживають заходів щодо збільшення питомого навантаження на поверхню вібріруемого масиву, тобто здійснюють вібрування з вантажем, наприклад, у розмірі від 10 до 40 або 50 г на 1 см 2 (або 0,1-1,5 МПа) поверхні. Можливо вібрування, поєднуваної з пресуванням під тиском 0,5-1,5 МПа, що називається вібропресування. При ущільненні окремих виробів вібратори спеціальної форми і розмірів (віброігли, вібробулави і т. п.) занурюють в тіло бетонного масиву. Поширені способи ущільнення - віброштампованіе і особливо вібропрокату. Останній виконують на спеціальних вібропрокатних станах. При ущільненні рухливих бетонних сумішей застосовують вібраційний вплив в поєднанні з вакуумуванням і видаленням деякої частки води з ущільнюваної маси, подвійне вібрування, а також деякі інші способи ущільнення, наприклад безвібраціонной ущільнення при виготовленні порожніх виробів - труб, Колон, стовпів (опор) і ін