Корзина
27 отзыва
+380
97
264-34-16

Популярно о бетоне (1 часть)

СВОЙСТВА БЕТОНА ЖЕЛЕЗОБЕТОН СОСТАВЛЯЮЩИЕ БЕТОНА ПРИГОТОВЛЕНИЕ БЕТОННОЙ СМЕСИ УКЛАДКА БЕТОНА ВИБРИРОВАНИЕ БЕТОННОЙ СМЕСИ ДРУГИЕ СПОСОБЫ УПЛОТНЕНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ СКОЛЬКО ДОЛЖЕН ТВЕРДЕТЬ БЕТОН?

10.03.09

СВОЙСТВА БЕТОНА

Самым важным свойством бетона является его прочность, т. е. способность сопротивлять-ся внешним силам не разрушаясь. Как и природный камень, бетон лучше всего сопротивляется сжатию, поэтому за критерий прочности бетона строители приняли предел прочности бетона при сжатии.

Чтобы определить прочность бетона, из него изготовляют Эталонный кубик с ребром 200 мм, если разрушился при нагрузке 80 тонн, то предел прочности при сжатии будет равен 20 МПа.

В зависимости от прочности на сжатие бетон делится на марки. Марку бетона строители опреде-ляют по пределу прочности эталонного кубика с ребром 200 мм.

Так, в России и на Украине в строительстве применяют следующие марки бетона: «600», «500», «400», «300», «250», «150», «100» и ниже.
Выбор марки зависит от тех условий, в которых будет работать бетон.

Прочность бетона зависит от прочности каменного заполнителя (щебня, гравия) и от качества рас-творенного в воде цемента: бетон будет тем прочнее, чем прочнее каменные заполнители и чем лучше они будут скреплены цементным клеем.

Прочность природных камней не изменяется со временем, а вот прочность бетона со временем растет.

Другим важным свойством бетона является плотность — отношение массы материала к его объе-му. Плотность бетона всегда меньше 100%.

Плотность сильно влияет на качество бетона, в том числе и на его прочность: чем выше плотность бетона, тем он прочнее. Поры в бетоне, как правило, появляются при его изготовлении: в резуль-тате испарения излишней воды, не вступившей в химическую реакцию с цементом при его твер-дении, при недостатке цемента.

С плотностью связано и обратное свойство бетона — пористость — отношение объема пор к обще-му объему материала.
Пористость как бы дополняет плотность бетона до 100%.
Как бы ни был плотен бетон, в нем всегда есть поры!

Водостойкость — свойство бетона противостоять действию воды не разрушаясь.
Чтобы опреде-лить водостойкость бетона, изготовляют два образца: один в сухом виде раздавливают на прессе и определяют его нормальную прочность.

Другой образец предварительно погружают в воду, а по-сле насыщения водой также разрушают на прессе. Из-за ослабления связей между частицами прочность образца уменьшается. Отношение прочности насыщенного водой образца к прочности образца в сухом виде коэффициентом размягчения материала. Для бетона он больше 0,8.
Поэто-му бетон является водостойким и может применяться для сооружения конструкций, подвергаю-щихся действию воды — плотин, пирсов, молов.

Теплопроводность характеризует способность бетона передавать через свою толщину тепловой поток, возникающий из-за разности температур на поверхностях бетона.
Теплопроводность бетона почти в 50 раз меньше, чем у стали, но зато выше, чем у строительного кирпича.

Сравнительно невысокая теплопроводность обеспечивает бетону высокую огнестойкость — спо-собность материала выдерживать действие высоких температур.

Бетон может выдержать в тече-ние длительного времени температуру выше 1000° С. При этом он не разрушается и не трескается.
Все знают, что если в поры камней проникает вода, то, замерзая, она расширяется и тем самым разрушает даже самые крепкие горные породы. Бетон же при насыщении водой может выдержи-вать многократное замораживание и оттаивание.

При этом он не разрушается и почти не снижает своей прочности. Это свойство называется морозостойкостью.
А вот еще одно свойство бетона — объемная масса. У бетона объемная масса может быть равной.

Она зависит от заполнителей, которые используются в бетоне. По этому признаку бетоны делятся на три вида: тяжелый, легкий и особо легкий.

Эта классификация зависит от массы заполнителя, применяемого при изготовлении бетона.
Так, например, бетон на естественных заполнителях из гранита, известняка, доломита имеет объемную массу 2200 — 2400 кг/мі, а прочность его достигает 60 МПа (или 600 кгс/смІ).

Такой бетон называют тяжелым бетоном. А вот бетон на щебне из лег-ких каменных пород (пемза или туф) имеет меньшую объемную массу — обычно 1600 — 1800 кг/мі и называется легким бетоном.

Если бетон изготовить на искусственных легких пористых заполни-телях из обожженных до спекания глиняных материалов, как, например, керамзит, аглопорит, шлаковая пемза, зольный гравий и т. п., то можно получить целую гамму легких бетонов разной объемной массы — до 1800 кг/мі. Их прочность колеблется от 7,5 до 40 МПа (75 до 400 кгс/смІ).

Применение в сооружении тяжелого или легкого бетона определяется типом конструкции и усло-виями ее эксплуатации.

По назначению бетоны подразделяются на бетон обычный — для изготовления колонн, балок, плит и т. п. конструкций;
бетон гидротехнический — для плотин, шлюзов, облицовки каналов;
бетон для подземных сооружений — для изготовления труб колодцев, резервуаров;
бетон для дорожных по-крытий; бетоны специального назначения на специальных видах цемента — кислотоупорный, жа-ростойкий и т. п.

ЖЕЛЕЗОБЕТОН

Говоря о бетоне, мы не должны забывать и о железобетоне.

Благодаря его исключитель-ным качествам он широко применяется в современном строительстве.

Железобетон — это бетон, в который вводятся стальные стержни — арматура. Слово «арматура» — итальянское слово и в пере-воде на русский означает «вооружение».

Зачем же понадобилось «вооружать», или, как говорят специалисты, «армировать» бетон?

В сооружении на строительные конструкции действуют сжатие и растяжение, под влияни-ем которых конструкции деформируются. Очень наглядно можно представить обе силы, если взять обыкновенную резинку, положить ее на две опоры и нажать на нее в середине Резинка со-жмется в верхней части, но зато растянется в нижней.

В средней же части длина резинки не изме-нится. Та условная линия, которая разделяет резинку на две части — сжатую и растянутую, называ-ется нейтральной осью.

При работе бетонной конструкции на изгиб получается аналогичная кар-тина ее деформации.

Так как прочность бетона на растяжение невелика, то бетонные конструкции при изгибе разрушаются при очень малой нагрузке.

Прочность же стального стержня на растяжение в 100 — 200 раз выше, чем у бетона.
Значит, если заставить оба материала (бетон и сталь) работать как од-но целое, т. е. добиться одинаковой прочности в зоне сжатия и в зоне растяжения изгибаемой бе-тонной конструкции, то можно в несколько раз повысить прочность сооружения на изгиб.

Для этого в растянутую часть вводят несколько стальных стержней (арматуру) определенного сечения.

Теперь уже бетонная конструкция не ломается при изгибе и может выдерживать во много раз большую разрушающую нагрузку.
Как же могут совместно работать в одной конструкции два таких разнородных материала, как бетон и сталь?

Оказывается, этому помогают их свойства:
большая прочность на сжатие;
высокая проч-ность арматурной стали на растяжение;
большая сила сцепления бетона со сталью;
почти одина-ковое изменение длины бетона и стали при изменении температуры.

Благодаря сцеплению бетона с арматурой, ее нельзя выдернуть из бетона.

При твердении бетон уменьшается в объеме и обжимает арматуру, а значит еще прочнее сцепляется с ней.

Сила сцепле-ния бетона с арматурой будет возрастать со временем и тем больше, чем плотнее бетон и чем больше шероховатость поверхности арматуры.

Сравнительно малая теплопроводность бетона оказались весьма полезной для железобе-тонных конструкций:
бетон защищает стальную арматуру от резких изменений температуры.

Железобетон как строительный материал появился только в середине XIX века, но уже широко применялся во всех областях строительства.

Железобетонные сооружения объединяют в себе высокую прочность, легкость и изящество.

СОСТАВЛЯЮЩИЕ БЕТОНА

Строителю необходимо предварительно знать, какими свойствами должен обладать изготовлен-ный им бетон, какова будет его прочность, как на него будет действовать жара и мороз.

Но состав бетона не может быть универсальным. Его нельзя назначить по одному рецепту, который пригоден для всех случаев.

Состав бетона, как и состав сплава в металлургии, должен быть запроектирован заранее. Он зависит от того, в каком сооружении будет применяться бетон.

Чтобы получать бетон, заданного состава, нужно разработать его «рецептуру».

Российские ученые разработали технологию бетона, благо-даря которой стало возможным изготовлять бетон с заранее известными свойствами.

Для этого нужно правильно подобрать пропорции (количество) исходных материалов, входящих в состав бетона.

Но прочность бетона зависит не только от того, в каких количествах взяты его составные части, большое значение будет иметь также качество исходных материалов — крупного каменного заполнителя, песка, цемента и воды.

Их берут в определенных количествах, а затем перемешивают между собой. Какими качествами должны обладать эти исходные материалы?

Начнем с крупного заполнителя — гравия и щебня.
Гравий — это в различной степени обкатанные обломки самых прочных горных пород (гранита, диорита, базальта, темно — серого известняка) круглой или яйцевидной формы с гладкой поверх-ностью. Размер этих зерен от 5 до 77 мм. По своему происхождению различают гравий (овраж-ный), речной и морской.
В горном гравии обычно содержатся вредные примеси глины, пыли, песка, органических веществ, сернистых и сернокислых соединений. В речном и морском гравии примеси почти отсутствуют.

Щебень — это материал, который получают при дроблении горных пород или искусствен-ных камней на куски размером также от 5 до 77мм.

Зерна щебня имеют неправильную форму, по-верхность их шероховатая. Поэтому щебень прочнее сцепляется с цементным камнем, чем гравий.

Прочность крупного заполнителя особенно важна, так как именно он образует скелет бетона. По-этому крупный заполнитель должен быть, как правило, в два— три раза прочнее самого бетона.

Чтобы обеспечить высокое качество бетона, крупный заполнитель должен быть чистым и не содержать вредных примесей.

В нем должно быть не более 15% (по массе) зерен, имеющих форму игл и пластинок.

Крупный заполнитель не должен вступать в химические реакции с веще-ствами, содержащимися в цементе. Чтобы уменьшить влияние вредных примесей, заполнители перед использованием промывают.

К крупным заполнителям относятся и пористые заполнители — пемза, туф, вулканические шлаки. Эти заполнители благодаря своей структуре поглощают много воды.

Отсасывая из бетона лишнюю воду, они способствуют его упрочнению.
Недостатком пористых заполнителей является то, что для бетона с применением таких заполнителей требуется больше цемента, чем для бетона на плотных заполнителях.
К мелким заполнителям относятся различные пески. Песком называются рыхлые горные породы, которые состоят из зерен различных материалов (чаще всего кварца) размером от 0,1 до 5 мм.

Пески различаются по минералогическому составу и в зависимости от условий образова-ния и места залегания.

По минералогическому составу пески бывают кварцевые, полевошпатные, известняковые и доломитовые.

По условиям образования пески подразделяются на горные, овражные, речные, морские, гравийные, валунные, дюнные и барханные.

Они отличаются друг от друга только пол структуре и форме. Зерна морского и речного песков округлой формы с гладкой поверхностью, зерна же горного песка, который чаще всего об-разуется при разрушении гранита и диорита, имеют угловатую форму и шероховатую поверх-ность.

Зерна овражного песка также имеют угловатую форму, но по сравнению с зернами горного песка несколько сглаженную.

Все пески содержат вредные для бетона примеси:
уголь,
пыль,
гли-ну,
гипс,
слюду,
серный колчедан и
различные органические примеси,
которые оказывают влия-ние на цементный клей, понижая его прочность и, в конечном счете, вызывая разрушение бетона. Вредной примесью являются сульфаты, а также частицы гипса. Они образуют с частицами цемен-та особые соединения в виде тонких игл.
Их часто образно называли "цементной бациллой".

Под действием воды «цементная бацилла» превращается в дальнейшем в жидкую белую слизь, вытекающую из бетона. Такой «больной» бетон не пригоден для эксплуатации.
Морской песок иногда содержит ракушки, состоящие, в основном, из известняка. Это ос-лабляет сцепление песка с другими составляющими бетона. Кроме того, в морском песке содер-жатся соли, выделяющиеся на поверхности бетона.
Наиболее чистый песок — это речной. Но он не всегда удовлетворяет строителей, так как часто бывает очень мелким. А это при изготовлении бетона требует большого количества цемента.
Так же как и крупный заполнитель, песок перед употреблением должен быть обязательно промыт водой в машинах — пескомойках.

Чтобы получить высокую прочность бетона, надо правильно подобрать зерновой состав запол-нителя.

А это значит, что надо так составить из них смесь, чтобы между зернами было, как можно меньше пустот, которые приходится заполнять цементным тестом.
Песок одной крупности имеет в своем объеме около 40% пустот.
Песок же, составленный из зерен разной крупности гораздо плотнее.

Можно ли добиться наименьшей пустотности?
Да, можно.
Для этого вначале рассеивают крупный и мелкий заполнитель по размерам или, как говорят строители, на несколько фракций.
Затем из них по определенному правилу составляют так назы-ваемую оптимальную зерновую смесь (в этой смеси все частицы так тесно примыкают друг к дру-гу, что для цементного теста остаются только незначительные промежутки).
Бетон, приготовлен-ный на такой оптимальной смеси заполнителей уже имеет высокую плотность и прочность.

Рас-ход вяжущего в этом случае очень небольшой.
Если же бетон изготовлять на случайном составе заполнителей, взятых из природных карьеров или полученных путем дробления камня, то большую плотность получить нельзя.

В этом случае требуется огромный перерасход цемента. Кроме того, на такой случайной смеси невозможно по-лучить бетон высокой прочности.

Вода необходима для создания высокопрочного бетона должна быть чистой и не кислой.

Но даже условно чистая вода содержит в себе различные примеси, вредно влияющие на процесс твердения бетона: органические кислоты, сульфаты, жиры и т. п.

Обычно на заводах железобетонных изделий и на строительных площадках для изготовле-ния бетона используют питьевую воду.

В ряде случаев приходится пользоваться грунтовой, бо-лотной, торфяной и речной водой.

Но эти воды бывают насыщены органическими примесями. Иногда приходится применять сточные и промышленные воды, которые могут содержать значи-тельные примеси серной кислоты или ее солей гумусовой кислоты или гипса.

Эти примеси вызы-вают разрушение бетона.

Поэтому перед тем, как использовать эти воды их исследуют в химиче-ской лаборатории.

Поверхность бетона, приготовленного на морской воде или подверженного ее действию покрыва-ется пятнами в виде солевых налетов — «выцветов», которые значительно портят вид бетона.

Кро-ме того, прочность такого бетона невысокая.

Поэтому при возведении из бетона жилых зданий морскую воду применять запрещается.

Цемент — это главная составная часть бетона.

Бетон будет тем прочнее, чем выше клеящаяся спо-собность цемента и чем сильнее он сцепляется с поверхностью наполнителя.

Цемент изготавливают из цементного клинкера, а его получают обжигом до спекания при-родного сырья или искусственной сырьевой смеси.

Такие смеси должны содержать примерно три части известняка и одну часть глины.

Ино-гда эти смеси встречаются в природном виде — это горная порода, называемая известняковым мер-гелем.

Но, так как месторождения этих мергелей встречаются редко, то на большинстве цемент-ных заводов пользуются искусственными смесями известняка и глины.

Вместо глины можно ис-пользовать диатомит, трепел и другие силикатные породы, близкие к глине по своему химическо-му составу.

После обжига таких смесей образуется твердая спекшаяся масса — клинкер, состоящая из зерен темно-серого цвета размером с орех.

Затем клинкер в шаровой мельнице измельчают в мелкий порошок.

Чтобы улучшить качество цемента, при помоле клинкера в него вводят гидрав-лические добавки — до 3% гипса и до 15% диатомита, трепела.

Что же такое цемент? Это серый очень мелкий порошок, напоминающий пудру.

Чем дольше он измельчен, тем выше его качество, тем больше склеивающей способностью он обладает.

При сверхтонком помоле химические реакции ускоряются во много раз. Объясняется это тем, что це-ментный порошок всегда соединяется с водой по всей поверхности.

Поверхность же зерен будет тем больше, чем выше тонкость помола. Так, например, удельная площадь поверхности зерен 1 грамма цемента составляет 2000 — 3000 смІ, а в высокопрочных цементах — около 6000 смІ.

Для приготовления бетонных, железобетонных изделий и конструкций применяют различ-ные цементы.

Выбор вида цемента зависит от типа сооружения, для которого изготовляется бетон.

Dыпускается свыше 30 видов цемента. Основные из них — портландцементы, шлакопорт-ландцементы, пуццолановые портландцементы, глиноземистые цементы и другие. Производству и изучению цементов в нашей стране уделяется большое внимание.

ПРИГОТОВЛЕНИЕ БЕТОННОЙ СМЕСИ

Изготовление бетона — это долгий и трудный процесс.

Сначала по рецепту лаборатории отмеривают в сухом виде требуемое количество цемента и заполнителей.

Затем взвешенные со-ставные части высыпают в бетономешалку и одновременно подают в нее воду. Бетономешалку приводят в движение в помощью электродвигателя.

Цель перемешивания — это получение из зернистых материалов однородной смеси. Про-должительность перемешивания устанавливают заранее. После перемешивания исходные мате-риалы образуют пластичную смесь, похожую на тяжелую жидкость. Поэтому свежеприготовлен-ный бетон называют не бетоном, а бетонной смесью.

Лишь через некоторое время смесь затверде-вает и превращается в камень, а окончательную прочность приобретает еще позже.

Этот камень и является бетоном.
Однородность бетонной смеси — одно из важнейших к ней требований: если смесь будет неодно-родной, бетон буден неодинаково прочным в различных участках конструкции и легко может раз-рушиться при нагрузке.
Как же узнать, однородна полученная смесь или нет?
Для этого из разных мест берут несколько проб объемом, превышающим размеры самого крупного зерна заполнителя.

Если все
пробы имеют один и тот же постоянный состав, т. е. одинаковое количество щебня или гравия, песка цемента и воды, то бетонную смесь можно признать однородной.

После перемешивания бетонную смесь часто приходиться транспортировать от бетономешалки к месту укладки, при этом очень важно, чтобы смесь сохранила свою однородность, так как при пе-ревозке смеси угрожает расслаивание.

Почему? Потому что зерна заполнителя в бетонной смеси стремятся опуститься.

Установлено, что расслаивание будет тем больше, чем слабее сцепление между раствором и заполнителем.

Расслаивания бетонной смеси при перевозке можно избежать, если продолжить перемешивание смеси во время движения в автобетономешалке.

УКЛАДКА БЕТОНА

Бетонная смесь готова.

Теперь ее надо уложить в формы.

Идеальным условием укладки бетонной смеси в формы является заполнение бетонной смесью всего пространства формы.

Если в форме находятся арматурные стержни, то бетонная смесь должна обволакивать всю арматуру и равно-мерно без зазоров заполнять все свободное пространство между стенками формы и арматурой.

При этом не должны образовываться каверны, или раковины.

В ряде случаев причиной образова-ния каверн в бетоне может оказаться присутствие в бетонной смеси очень крупного заполнителя, который заклинивается между стенкой формы и арматурой.

Поэтому очень важен постоянный контроль размера заполнителя.

Арматура должна быть покрыта равномерным слоем бетона, кото-рый защищает ее от атмосферного влияния иначе она будет окисляться, и ржаветь, а иногда и раз-рушаться.

Процесс ржавления называют коррозией арматуры.
При укладке бетонной смеси часто приходится сталкиваться с трудностями, которые свя-заны с пластичностью бетонной смеси.

Если бы бетонная смесь обладала свойствами жидкости, то она в точности заполняла бы формы, в которые ее укладывают. Значит, нужно сделать бетон жид-ким, для чего в него нужно добавить большое количество воды.

Но излишек воды губительно влияет на прочность бетона: ведь вся вода, которая не вступила в химическое соединение с цемен-том, остается в свободном состоянии внутри бетона. Она вытекает или высыхает, постепенно об-разуя в бетоне пустоты.

Поэтому бетон получается пористым и непрочным.

Значит, воды надо вводить мало! Но и при недостатке воды бетон будет непрочным!

Как же быть? Возникает противоречивая задача: чтобы легко уложить бетонную смесь в формы, необходимо ввести в нее очень много воды.

С другой стороны, излишек воды скажется на прочности бетона.

Значит, воды нужно ввести настолько мало, чтобы получить наибольшую прочность бетона!
Получается, как в старой русской поговорке:
«нос вытащил, хвост увяз»; «хвост вытащил — нос увяз».

Вот так перед строителями и возник вопрос о правильном подборе количества воды при изготовлении бетонной смеси.
Этот вопрос остается и сейчас очень важным.

Количество воды, вводимой в бетонную смесь, должно быть строго определенным. Современная строительная наука дала в руки строите-лей обоснованные расчеты.

Они позволяют получать бетонную смесь высокого качества при ми-нимальном количестве воды.
Расход воды с учетом подвижности или жесткости бетонной смеси можно определять по графику проф. С. А Миронова, в котором отражается зависимость водопотребности бетонной сме-си от подвижности или жесткости.

Но что это за два новых термина «подвижность» и «жесткость» бетонной смеси?
«Под-вижность» — это способность бетонной смеси растекаться под собственной тяжестью или под дей-ствием вибрации, а «жесткость» — это сопротивление бетонной смеси своей подвижности.

По сте-пени подвижности бетонная смесь может быть жесткой, пластичной и литой.

Для оценки качества бетонной смеси был предложен термин «удобоукладываемость».

Он характеризует способность бетонной смеси легко укладываться в форму при обеспечении получения бетона максимально возможной плотности.

А максимальная плотность обеспечивает максимальную прочность и дол-говечность сооружения.

Но этот термин оказался очень условным, так как он не объясняет физического смысла этого свойства.

Для экспериментального определения «удобоукладываемость» бетонной смеси было пред-ложено множество способов. Наиболее распространены способ осадки конуса и способ вибросто-ла.

Первый способ заключается в следующем.

Из бетонной смеси формуют образец в виде усечен-ного конуса определенных размеров.

Строители используют для этого металлическую форму, ко-торую заполняют бетонной смесью.

За тем форму снимают, и остается т. н. «кулич».

Освобожден-ная от формы бетонная смесь достаточно пластична, поэтому она оседает и несколько расплывает-ся.
Осадка «кулича» после снятия с него формы и служит оценкой подвижности (или удобоукла-дываемости) бетонной смеси.
Например, конус из жесткой смеси практически не оседает, подвиж-ные пластические смеси дают осадку в 8 — 12 см, литые — больше 12 см.

Осадка конуса зависит от сцепления материалов в смеси и внутреннего ее трения. Опять новые физические понятия?

Что же они означают? Каков их смысл? Вспомним механику.
Всякий предмет, лежащий на земле, в зависимости от своей массы создает определенное давление на землю.

Чтобы его передвинуть, нужно приложить силу и тем большую, чем тяжелее предмет.

Отношение между силой, приложенной горизонтально или параллельно плоскости пере-мещения предметов и массой предмета, называется коэффициентом трения.

Такие же силы трения существуют между частицами бетонной смеси и между смесью и подставкой. Кроме того, бетон-ная смесь обладает некоторым сцеплением, т. е. внутренним сопротивлением деформацией смеси. Оно позволяет свежеприготовленному бетону удерживаться в вертикальном положении после снятия формы.

Другим способом оценки «удобоукладываемости» является испытание бетонной смеси на встря-хивающемся столе.
Для этого усеченный конус бетонной смеси освобождают от формы, измеряют диаметр конуса и сообщают конусу определенное число встряхиваний. После этого измеряют увеличение диаметра расплывшегося конуса по отношению к начальному.

Хотя оба описанных способа и имеют недостатки, они все же дают возможность оценить удобоук-ладываемость бетона. Они позволяют также установить относительное количество энергии, необ-ходимое для того, чтобы бетонная смесь деформировалась и уплотнялась.

Поэтому эти методы широко применяются в строительной практике. И все же они не окончательно выявляют поведе-ние бетонной смеси при ее укладке в формы. Ведь бетонная смесь ведет себя в экспериментальном конусе и форме по-разному!

ВИБРИРОВАНИЕ БЕТОННОЙ СМЕСИ

От качества укладки бетона во многом зависит его прочность, а значит и долговечность сооружения.

Качество же укладки, в свою очередь, зависит от удобоукладываемости бетонной смеси.

А удобоукладываемость регулируется количеством воды в бетонной смеси и внутренним трением. Чтобы не вводить в смесь избыток воды, надо было разжижить смесь в момент укладки.

Из многих предложенных способов наиболее эффективным оказалось вибрирование, уничтожаю-щее внутреннее трение бетонной смеси.
Как же вибрация уничтожает внутреннее трение бетонной смеси? Чтобы понять это, проделаем такой эксперимент. Поставим на стол куб, изготовленный из бетона.

Чтобы заставить этот куб скользить по поверхности стола, нужно приложить к нему такую силу, чтобы отношение ее к мас-се куба превысило коэффициент трения куба о поверхность стола.

Если же этот стол вместе с бе-тонным кубом поставить на виброплощадку и сообщить ему импульсы — толчки, то куб начнет скользить по столу.

Ведь сцепление куба с поверхностью стола при встряхивании ослабляется, значит, уменьшается коэффициент трения. Итак, вибрация позволила преодолеть массу тяжелого куба.

«Механизм» вибрации довольно прост: под влиянием вибрации куб получает импульсы — толчки, которые подбрасывают его вверх. Отделяясь от поверхности стола на короткие промежут-ки времени, куб подскакивает. Следовательно, его перемещение будет состоять из последователь-но небольших скачков, при каждом из которых он сдвинется на некоторое расстояние.

Как же протекает процесс вибрирования? На бетонный куб, поставленный на бетонную доску действует сила трения, затрудняющая самостоятельное движение куба. Чтобы заставить куб скользить по поверхности доски, надо приложить некоторую силу или значительно увеличить угол наклона доски.
Ну, а если привести доску в состояние вибрации, куб начнет подпрыгивать, а затем скользить даже при очень небольшом наклоне доски.

Вернемся снова к бетонной смеси.

Что же происходит с ней при вибрации? Внутреннее трение в ней обусловлено тем, что поверхности заполнителей соприкасаются друг с другом.

При перемешивании они трутся друг об друга и чем больше трущихся поверхностей, тем больше общий коэффициент внутреннего трения.

Вибрация же бетонной смеси позволяет уменьшить или уничтожить эти контакты и ослабить внутреннее трение.

Иными словами, вибрация «разжижает» бетонную смесь. И, значит, смесь приобретает способность легко заполнять формы и выдавливать содержащийся в ней воздух.

Надо сказать, большее значение имеет частота вибрации. Она может меняться в больших пределах и зависит от типа вибратора.

Частота вибрации по-разному воздействует на зерна заполнителя различной крупности.

В бетонной смеси заполнители различной крупности окружены раствором и колеблются подобно маятнику с определенной собственной частотой колебаний.

Частоту вибрирования бетона следует выбирать в зависимости от крупности заполнителей.

Размером же заполнителя определяется ха-рактер вибрации заполнителей различного размера при низкой и высокой частотах.

Наиболее целесообразно подвергать бетонную смесь действию нескольких вибраторов с разной частотой вибрации. В этом случае заполнители различных размеров будут двигаться с разной ин-тенсивностью, и бетон будет уплотняться равномерно.

ДРУГИЕ СПОСОБЫ УПЛОТНЕНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ

Много лет строители ищут наилучший метод укладки бетонной смеси при минимальном количестве воды затворения.

Кроме вибрирования бетонной смеси имеются и другие эффективные методы ее уплотнения.

Их называют методами механического обезвоживания.
К ним относятся:
прессование,
центрифугирование и
вакуумирование.

У всех этих методов общий принцип: бетон-ную смесь замешивают на воде в количестве, достаточном для того, чтобы ее укладку можно было вести без всяких затруднений. А уже после укладки излишнюю для твердения воду тем или иным способом извлекают из бетонной смеси.

Самым простым методом обезвоживания является прессование. Его задача — выдавить из бетона излишек воды до того, как он будет уложен в дело.

Для этого одну из стенок формы делают пористой, проницаемой для воды и непроницаемой для цемента.

Пористая стенка должна обладать высокой прочностью. При высоком давлении на поверхность бетона вода отжимается сквозь поры стенки и бетон уплотняется.

Этот процесс напоминает отжим белья в стиральной машине. Недос-таток метода — его длительность.

А в чем заключается метод центрифугирования?
По этому методу в бетонную смесь по-мещают цилиндрическую трубу, вращающуюся с большой скоростью.
Центробежная сила отбра-сывает заполнитель на стенку формы. Вода, как более легкая, попадает в центр формы, откуда и стекает.

Бетон же располагается на внутренней стенке формы плотным слоем равномерной тол-щины с минимальным содержанием воды. Этот метод позволяет получать бетоны очень высокой прочности.

При его помощи изготовляют бетонные трубы и столбы для линии электропередач.
Весьма совершенным способом обезвоживание является вакуумирование.

Из уложенного бетона извлекают избыток воды через проницаемую стенку опалубки. На внешней поверхности опалубки создают вакуум.

Допустим, требуется изготовить плоскую горизонтальную плиту в опалубке.

В начале бетонной смесью с достаточным для легкой укладки количеством воды заполняют опалубку.

На верхней свободной от опалубки поверхности свежеуложенного бетона устанавливают вакуум-щит, т. е. раму с укрепленной на ней прочной решеткой, металлической сеткой и хлопчато-бумажным фильтром.

Верхняя грань рамы герметически закрыта листовым металлом. Образованную таким образом полость присоединяют к вакуум-насосу.

Щит сделан воздухонепроницаемым по линии соприкосновения с поверхностью бетона.

Для контроля разряжения к вакуум-проводке на некото-ром расстоянии от ввода у щита подключен манометр. К отводной трубе присоединен отстойный бак, в который поступает отсасываемая из бетона вода.

При вакуумировании из бетонной смеси высасывается избыток воды.

Смесь сжимается и уменьшается в объеме. В результате быстро растет механическая прочность бетона — приращение прочности бетона благодаря вакуумированию равно 50 — 70%.

СКОЛЬКО ДОЛЖЕН ТВЕРДЕТЬ БЕТОН?

Бетон приготовлен, уложен в форму и обезвожен.
Теперь он должен затвердеть и набрать прочность.
После того, как бетон схватился, он уже явля-ется твердым телом, но недостаточно прочным.

Поместим его в воду или будем непрерывно увлажнять, и прочность бетона будет расти! Как это можно объяснить?

При увлажнении в нем будут происходить химические процессы. Они превра-тят минералы, из которых состоят цементные зерна в новые стабильные образования — гидросили-каты калия.

Этот процесс преобразования очень длительный; он может совершаться годами.

Но строителям столько ждать нельзя!

Поэтому устанавливают контрольный срок твердения бетона, после которого бетон можно подвергать расчетной нагрузке.

Для бетона, изготовленного в условиях стройки и твердеющего в естественных условиях, такой срок равен 28-30 суток.
В некоторых случаях можно допустить более долгий срок твердения бетона — при возведении морских сооружений, дамб, плотин, набережных, мостов и т. п.

Они строятся очень медленно, а поэтому полная нагрузка к уложенному бетону может быть приложена через довольно долгое время. В этих случаях в расчетах можно учитывать 90-суточную прочность бетона; она примерно на 20% выше 28-суточной.

Но после установленного контрольного срока бетон продолжает твердеть и набирать прочность, правда, значительно медленнее.

Этот процесс медленного твердения бетона в расчетах не учитывается. Прирост прочности бетона во времени, превышающем установленные контроль-ные сроки твердения, оказывается как бы гарантией надежности бетонных и железобетонных кон-струкций.

Высокие температуры (порядка 80-90є С) ускоряют химические реакции в бетоне.
Так, например, если бетон пропарить, т. е. прогреть во влажной среде при такой температуре 12-16 часов, то мож-но получить бетон с прочностью, равной 65-70% прочности 28-суточного бетона.

Именно так и поступают при заводском изготовлении железобетонных изделий.
А если еще больше повысить температуру? Ускорится ли твердение бетона? Да, и настолько, что при температуре 170-180є С за те же 12-16 часов прочность бетона так возрастет, что превысит годичный уровень прочности.

Однако при таком сильном прогреве бетон очень быстро высыхает и перестает твердеть.
Это объ-ясняется интенсивным испарением заключенной в бетоне воды. Чтобы «затормозить» испарение воды, надо обеспечить в камере прогрева (автоклаве) высокое давление пара (порядка 0,8 — 1,2 МПа, или 8 — 12 атм. ).

Такой процесс термовлажностной обработки называется запаркой под дав-лением, или автоклавной обработкой бетона.

При этом цемент можно заменить известью, а круп-ный заполнитель — песком без ущерба для качества изделий.

Предыдущие статьи
Меню
+380
97
264-34-16
Отдел продаж
«МК-ОМБ» (мастер класс-оборудование малого бизнеса)
МК-ОМБ
УкраинаЖитомирская областьЖитомирул. Труда 41
Карта