Качество бетонных работ и производительность труда во многом определяются технологическими свойствами бетонной смеси. К ним относятся: удобоукладываемость — способность смеси растекаться под действием силы тяжести, легко укладываться в опалубку, заполнять заданную форму и связность — способность сохранять свою однородность при транспортировании, погрузке, выгрузке, укладке и уплотнении. Эти свойства опреде ляются составом смеси.
Основным фактором, влияющим на удобоукладываемость бетонной смеси, является количество воды, израсходованное на ее приготовление. Это связано с тем, что от расхода воды зависит вязкость смеси в целом. На практике удобоукладываемость оценивают показателем подвижности или жесткости бетонной смеси.
В соответствии с классификацией по удобоукладываемости (ГОСТ 7473—85) бетонные смеси разделяются на четыре типа по подвижности П и на четыре типа по жесткости Ж:
Определяют подвижность с помощью эталонного конуса (рис. 3), размеры которого зависят от крупности заполнителя:
Рис. 3. Схема определения подвижности бетонной смеси с помощью эталонного конуса (а) и примеры оценки бетонной смеси различной подвижности (б):
/ — малоподвижная, II — подвижная, III — пластичная, IV — литая; 1 — воронка, 2 — конус, 3 — поддон, 4 — мерная линейка
Конус усеченный, открытый сверху и снизу. Выполняют его из листовой стали толщиной 1 мм. Внутреннюю поверхность конуса и поддон перед испытанием смачивают водой, затем конус устанавливают на поддон и заполняют бетонной смесью (через воронку) в три слоя, каждый одинаковой высоты. Каждый слой смеси уплотняют штыкованием металлическим стержнем 25 раз. Конус во время наполнения и штыкования плотно прижимают к поддону.
После уплотнения бетонной смеси воронку снимают и избыток смеси срезают кельмой вровень с верхними краями конуса. Конус плавно снимают с отформованной бетонной смеси и устанавливают рядом с ней. Затем определяют осадку конуса бетонной смеси: укладывают металлическую линейку ребром на верх конуса и измеряют расстояние от нижней грани линейки до верха бетонной смеси.
Бетонные смеси с осадкой конуса 4 см и менее называют малоподвижными, 5...9 см — подвижными, 10...15 см — пластичными, с осадкой более 16 см - литыми.
Осадку конуса бетонной смеси определяют дважды и вычисляют с округлением до 1 см. Время одного испытания с начала наполнения конуса бетонной смесью не должно превышать 10 мин. В зависимости от назначения, вида монолитных конструкций, их степени армирования рекомендуются следующие показатели подвижности бетонной смеси, см:
Смесь с осадкой конуса, равной нулю, не обладает подвижностью, и ее технологические свойства характеризуют показателем жесткости.
Жесткость бетонной смеси характеризуется временем вибрации (в секундах), необходимым для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса бетонной смеси в приборе для определения жесткости (рис. 4).
Рис. 4. Схема прибора и последовательность определения жесткости бетонной смеси: а — установка прибора и загрузка бетонной смеси, б — установка диска на поверхность бетонного конуса, в — момент окончания испытаний;
1 — цилиндрическое кольцо, 2 — эталонный конус, 3 — воронка, 4 — штатив, 5 — диск с отверстиями, 6 — штанга, 7 — виброплощадка
Прибор плотно закрепляют на виброплощадке 7. Затем в кольцо 1 помещают эталонный конус 2 с воронкой 3. Конус специальным кольцом-держателем закрепляют в приборе и заполняют в три слоя бетонной смесью, уплотняя каждый слой штыкованием. Затем конус снимают, поворачивают штатив 4 так, чтобы диск 5 установился на поверхности бетонной смеси. По периметру диска расположены шесть отверстий. Включают одновременно виброплощадку 7 и секундомер. Вибрируют до тех пор, пока не начнется выделение цементного теста из любых двух отверстий диска. В тот момент выключают секундомер и виброплощадку. Время в секундах с начала вибрации до выделения цементного теста характеризует жесткость бетонной смеси. Жесткость определяют дважды. Общее время испытаний не должно превышать 15 мин.
В испытаниях используют стандартную лабораторную виброплощадку с частотой колебаний 50 Гц и амплитудой 0,5 мм. Допускается измерять жесткость бетонной смеси другими приборами и средствам, например в формах для изготовления бетонных образцов размером 200х200х200 мм. Форму закрепляют на виброплощадке, вставляют эталонный конус, заполняют его бетонной смесью, которую послойно штыкуют. Затем конус осторожно снимают и одновременно включают виброплощадку и секундомер. Вибрируют до тех пор, пока поверхность бетонной смеси не станет горизонтальной и не заполнит все углы формы. В этом случае для оценки показателя жесткости применяют переводной коэффициент 0,7.
Для оценки показателя жесткости мелкозернистых смесей допускается применять формы размером 100х100х100 мм.
Для получения бетона требуемой прочности соблюдают заданные состав и водоцементное отношение. Снижение расхода воды приводит к заметному повышению жесткости бетонной смеси. Жесткие бетоны при хорошем уплотнении обладают большей прочностью, чем подвижные, при одном и том же расходе цемента. Применение жестких бетонов позволяет экономить 10...20% цемента, но для их уплотнения требуются дополнительные усилия и время. Как правило, такие смеси используют для изготовления изделий сборного железобетона, которые формуют на виброплощадках.
По жесткости различают смеси: особо жесткие (Ж4) — с показателем жесткости более 31 с; повышенно жесткие (ЖЗ) — 21...30 с; жесткие — (Ж2) — 11...20 с; умеренно жесткие (Ж1) — 5...10 с.
Подвижность бетонной смеси возрастает с увеличением крупности зерен заполнителя. Это объясняется увеличением толщины прослойки цементного теста между зернами и снижением удельной поверхности заполнителя, что приводит к уменьшению количества воды для его смачивания.
Подвижность смеси зависит также от соотношения в ней объемов песка и щебня. Наилучшая удобоукладываемость достигается при оптимальном соотношении песка и крупного заполнителя. Отклонение в ту или другую сторону приводит к ухудшению технологических свойств. Например, при превышении песка сверх оптимальных значений наблюдаются снижение подвижности и повышение жесткости смеси.
На удобоукладываемость значительно влияют чистота заполнителя и вид цемента. Примеси пылеватых, глинистых и илистых частиц требуют большего расхода воды на смачивание, что снижает удобоукладываемость. При одинаковом водоцементном отношении более подвижна смесь, в которой использован цемент с меньшей водопотребностью. Например, бетонная смесь на пуццолановом портландцементе менее подвижна, чем бетонная смесь того же состава на портландцементе.
Подвижность смесей можно повышать введением пластифицирующих добавок. Эффективно используют пластификаторы, которые значительно повышают подвижность и снижают водо-нотребность смесей.
