Основные этапы развития технологии бетона

ГОСТ 24211-91 классифицирует все добавки для бетонов. В зависимости от назначения (основного эффекта действия) добавки для бетонов подразделяют на виды.

1. Регулирующие свойства  бетонных смесей:

§ пластифицирующие I группы (суперпластификаторы), пластифицирующие II группы (сильнопластифицирующие), пластифицирующие III группы (среднепластифицирующие), пластифицирующие IV группы (слабопластифицирующие);

§ стабилизирующие;

§ водоудерживающие;

§ улучшающие перекачиваемость;

§ регулирующие сохраняемость бетонных смесей;

§ замедляющие схватывание;

§ ускоряющие схватывание;

§ поризующие (для легких бетонов): воздухововлекающие, пенообразующие, газообразующие.

2. Регулирующие твердение бетона:

§ замедляющие твердение;

§ ускоряющие твердение.

3. Повышающие прочность и (или) коррозионную стойкость, морозостойкость бетона и железобетона, снижающие проницаемость бетона:

§ водоредуцирующие I, II, III и IV групп;

§ кольматирующие;

§ газообразующие;

§ воздухововлекающие;

§ повышающие защитные свойства бетона по отношению к стальной арматуре (ингибиторы коррозии стали).

4. Придающие бетону специальные  свойства:

§ противоморозные (обеспечивающие твердение при отрицательных температурах);

§ гидрофобизирующие I, II и III групп.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.Бетонная смесь: основные понятия  и классификация.

 

Бетонная смесь представляет собой сложную многокомпонентную систему, состоящую из частичек вяжущего, новообразований, возникающих при взаимодействии вяжущего с водой, зерен заполнителя, воды, вводимых в ряде случаев специальных добавок, вовлеченного воздуха. Вследствие наличия сил взаимодействия между дисперсными частицами твердой фазы и воды эта система приобретает связанность и может рассматриваться как единое физическое тело с определенными физическими и механическими свойствами.

Классификация бетонных смесей по степени готовности

Если брать к рассмотрению такой критерий, как степень готовности, то можно с полной уверенностью утверждать, что бетонные смеси подразделяются на следующие категории:

бетонные смеси, готовые к применению;

сухие бетонные смеси, которые в дальнейшем требуется разводить определенным жидким составом по инструкции.

Классификация бетонных смесей по удобоукладываемости

Удобоукладываемость это способность бетонной смеси легко и в полном объёме заполнять форму, способность не расслаиваться на фракции при хранении (перевозке). Удобоукладываемость находится в прямой зависимости от способности смеси удерживать воду и показателя подвижности. По сути удобному укладыванию бетонной смеси препятствуют внутренние напряжения внутри объёма смеси, прежде всего это внутренняя сила трения. Отсюда вывод: преодолеть сопротивление можно введя в состав большее количество воды или, если первое противоречит рецептуре смеси, специальные добавки-пластификаторы.

В зависимости от удобоукладываемости бетонные смеси подразделяют на три вида: подвижные (П) жёсткие (Ж) и сверхжёсткие (СЖ). Для измерения этого параметра используются различные способы: подвижные смеси измеряются по усадке конуса, для измерения жёстких смесей ГОСТ (ГОСТ 7473-94) предусматривает прибор Вебе, для сверхжёстких применяется его модификация Вебе-Н.

Марка по удобоукладываемости	Норма удобоуклалываемости по показателю:
	жесткости, с	подвижности, см
		осадка конуса	расплыв конуса
Сверхжесткие смеси
СЖ3	Более 100	—	—
СЖ2	51—100	—	—
СЖ1	50 и менее	—	—
Жесткие смеси
Ж4	31—60	—	—
Ж3	21—30	—	—
Ж2	11—20	—	—
Ж1	5—10	—	—
Подвижные смеси
П1	4 и менее	1—4	—
П2	—	5—9	—
П3	—	10—15	—
П4	—	16—20	26—30
П5	—	21 и более	31 и боле

 

 

 

 

 

12.Структура бетонной смеси. 

 

По своим свойствам бетонная смесь занимает промежуточное положение между вязкой жидкостью и твердым телом.От вязких жидкостей бетонные смеси отличаются тем, что обладают некоторой прочностью структуры или структурной вязкостью за счет внутренних сил вязкого трения, которого не существует в истинно вязких жидкостях.От твердых тел бетонные смеси отличаются тем, что не обладают достаточной упругостью формы и способны даже при незначительных нагрузках к пластическим необратимым деформациям течения.

Бетонная смесь похожа на структурированную вязкую жидкость. Это обусловлено следующими факторами:

1 – цементные частицы имеют  малый размер, в результате цементное  тесто отличается высокоразвитой  поверхностью раздела фаз. Это  сказывается на количестве адсорбционно связываемой воды и на развитии молекулярных сил сцепления между цементными частицами;

2 – в процессе смешивания  с водой и началом гидратации  образуются еще более мелкие  коллоидные частицы, придающие всей  системе коллоидные свойства;

3 – в цементном тесте пространственная  структура создается в результате  действия сил молекулярного сцепления  между частицами, окаймленными пленками  воды. Пленки эти в свою очередь  создают непрерывную пространственную  сетку в структуре цементного  теста, придавая ему высокую степень  пластичности.

Прочность начальной структуры (структурная вязкость цементного теста) зависит:

1 – от концентрации цементных  частичек в водной суспензии;

2 – от срока прошедшего с  момента затворения цемента водой;

3 – от температуры среды.

Свойства бетонной смеси и цементного теста зависят от содержания воды. Вода в бетонных смесях находится в различных состояниях (см. табл. 2).

 

Характер связи	Причины образования связи	Относительное содержание воды, % от общего количества
		В свежеприготовленной смеси	В период схватывания
Химически связанная	Гидратация	1 - 2	4 - 5
Физико-химическая	Адсорбция на твердых частицах	3 - 5	20 – 25*
Механическая, структурная	Захват воды в тонкие капилляры, поры	93 – 95**	70 – 75**

 

При содержании в бетонной смеси цементного теста в количестве, достаточном для создания сплошной среды, в которой зерна мелкого и крупного заполнителя размещены так, что они не соприкасаются друг с другом, бетонная смесь приобретает свойства вязко-пластичного тела и обладает примерно такими же реологическими характеристиками, как и цементное тесто.

В зависимости от соотношения между цементным тестом и заполнителем можно выделить три основные структуры бетонной смеси (рис. 1):

1 – смесь с плавающим заполнителем  – зерна заполнителя раздвинуты  на значительное расстояние и  практически между собой не  взаимодействуют;

2 – смесь с плотной упаковкой  заполнителей – цементное тесто  лишь заполняет поры между  зернами заполнителя с незначительной  раздвижкой зерен слоем обмазки. Для придания этой смеси той  же подвижности, что и смеси  «1», требуется более интенсивное  воздействие или увеличение В/Ц;

3 – крупнопористая смесь - с  недостатком цементного теста, которое  только обмазывает зерна заполнителя  слоем небольшой толщины, а поры  между зернами заполняет лишь  частично.

Рисунок 1.  Типы структур бетонной смеси:

I – смесь с плавающим заполнителем;  II – смесь с плотной упаковкой заполнителей;  III - крупнопористая смесь с недостатком цементного теста 

 

Каждая структура имеет свои закономерности, определяющие ее свойства и влияние на них различных факторов.

Для «1» решающее значение имеют свойства цемента. Реология – как у вязких жидкостей. Для «II» - возрастает роль заполнителя и трения между его зернами. Для «III» - реологические свойства должны описываться с учетом сил внутреннего (сухого) трения.

Обычные бетонные смеси относятся ко «II» типу структур. Такие структуры позволяют получать нерасслаиваемые бетонные смеси заданной подвижности при минимальном расходе цемента. Тип «1» - цементно-песчаная смесь с повышенным расходом вяжущего. «III» тип - беспесчаные бетонные смеси (для крупнопористого бетона), тощие строительные растворы.

Структура бетонной смеси в процессе ее приготовления, транспортирования и укладки может претерпевать изменения, вызываемые осаждением твердых частиц под действием сил тяжести.

Перераспределение твердых частиц по объему смеси называется расслоением или седиментацией. Здесь можно различить два процесса:

1 – происходит осаждение крупных  тяжелых зерен, в результате уплотняется  смесь в нижней части формы, а лишняя вода отжимается наверх  или скапливается под зернами  заполнителя;

2 – цементные зерна вследствие  их малой величины также отжимаются  наверх, но с меньшей скоростью. Обычно этот процесс развивается  в порах между заполнителями.

При использовании легких заполнителей может наблюдаться обратная картина: зерна заполнителя всплывают, а раствор скапливается в нижних частях формы. Вероятность расслоения тем выше, чем больше разница в плотностях отдельных видов твердых частиц.

Расслоение может возникнуть в процессе укладки и уплотнения. Длительное вибрирование, вызывая разжижение смеси, будет способствовать ее расслоению, особенно в подвижных смесях.

Склонность к расслоению зависит:

- от структуры бетонной смеси (большая у «1» типа, меньшая – у «II», имеющего оптимальную структуру;

- от расхода воды и В/Ц (тем больше, чем больше воды).

Склонность к расслоению можно уменьшить, применяя химические (гидрофобные вещества, стабилизаторы) или тонкомолотые добавки.

13.Реологические свойства бетонной  смеси.

 

Будущее качество бетона начинается с приготовления, укладки и затвердевания бетонной смеси. Поэтому важно понимать процессы происходящие в твердеющей смеси, знать ее свойства и уметь управлять ими.

Наиболее важным свойством бетонной смеси является удобоукладываемость или формуемость, т. е. способность смеси растекаться и принимать заданную форму, сохраняя связность и однородность. Удобоукладываемость определяется (подвижностью) бетонной смеси в момент заполнения формы и пластичностью, т. е. способностью деформироваться без нарушения сплошности.

Для описания поведения смеси в различных условиях используют ее реологические характеристики: предельное напряжение сдвига, вязкость и период релаксации. Определение их достаточно сложно и производится, как правило, в научных лабораториях. В производственных условиях чаще контролируют подвижность (текучесть) смеси, а также уплотняемость, однородность, расслаиваемость, изменение объема при твердении, воздухововлечение, первоначальную прочность.

Бетонные смеси подобно цементному тесту обычно содержат достаточное его количество и воды для создания сплошной среды. Они и ведут себя как цементное тесто, обладая первоначальной прочностью структуры, определяемой пластичностью и подвижностью.

Поведение таких структурированных систем при приложении внешних сил существенно отличается от поведения жидкостей. Обычно вязкость истинной ньютоновской жидкости является величиной постоянной (меняется только с изменением температуры), а в структурированных смесях она изменяется даже при постоянной температуре в несколько раз (2–3 порядка) [1] в зависимости от величины внешних сил, действующих на систему. Вязкость зависит от значения напряжения сдвига системы или скорости одинаковых деформаций.

При этом под действием внешних сил происходит как бы разрыхление первоначальной структуры, ослабляются связи между ее отдельными элементами, в результате чего возникает способность системы к деформациям (течению) увеличивается подвижность. При достижении критической скорости сдвига, когда первоначальная структура системы предельно разрушена, вязкость и сопротивление сдвигу достигают минимальных значений и даже малоподвижные смеси приобретают определенную текучесть. После окончания действия внешних сил система возвращается в первоначальное состояние, восстанавливается начальная прочность структуры, уменьшается подвижность.

Представленное описание реологических свойств бетонной смеси основано на феноменологических представлениях бетонной смеси как однородной изотропной среды, характеризующейся интегральными показателями: вязкостью, предельным напряжением сдвига, коэффициентом внутреннего трения и др.