Подвижность смеси и прочность бетона

Рассмотрим основные свойства бетонных смесей с высокой подвижностью и свойства бетона из них. Подвижные бетонные смеси хорошо укладываются в предоставленные формы и свежеуложенный бетон обладает большим уплотнением. Приготовление таких бетонных смесей занимает несколько минут в бетоносмесителях. Подвижность, которую характеризуют удобоукладываемостью, зависит от свойств заполнителей, цемента и воды, причем с увеличением воды подвижность увеличивается (до момента начала расслоения смеси). Для количественной характеристики смеси ввели специальный термин – водопотребность смеси. Это количество воды, которую нужно добавить на 1м3 бетонной смеси, чтобы получить заданную удобоукладываемость.

Замечено, что увеличение содержания цемента в пределах от 200 до 400 кг/м3 практически не изменяет подвижность смеси, оставляя марку по удобоукладываемости постоянной в этом диапазоне. Этот факт называют «правило постоянства водопотребности» и он имеет большое значение для практических расчетов состава бетона. С физической точки зрения механизм независимости водопотребности объясняется одновременным увеличением вязкости цементного теста (уменьшение удобоукладываемости) и увеличением толщины пленок теста на заполнителях (увеличение удобоукладываемости).

Другим важным фактом является то, что только определенное соотношение количества песка и крупного заполнителя при всех заданных значениях других параметров обеспечивает максимальную подвижность или наилучшую удобоукладываемость. Превышение песка свыше этого значения увеличивает вязкость смеси, а снижение приводит к сближению зерен крупного заполнителя. Это соотношение на сегодняшний день определяется экспериментально во многих случаях и его значение обычно находится в диапазоне 0,3 – 0,4:

r = П/(П+Щ) (массовые значения)

Помимо вышеперечисленного, на подвижность также влияют присутствие пылеватых и глинистых примесей, как правило, ухудшая марку удобоукладываемости.

При заданных значениях соотношения песка и щебня и их физических свойств (качество, крупность и т.д.) подвижность смеси является однозначной функцией количества воды в смеси, позволяя назначать проектируемым составам бетона удобоукладываемость просто фиксировав нужное количество воды. Основываясь на этом, исследователями были построены специальные графики, которые широко используются при расчетах.

Прочность бетона является сложной функцией от свойств заполнителей и определяется большим количеством факторов: прочность затвердевшего цемента, прочность заполнителей, сцепление между цементным камнем и заполнителями (адгезия), а также технологией твердения бетонной смеси. Для тяжелых бетонов обычно выбирают прочность заполнителей в полтора-два раза выше прочности бетона, поэтому остается только зависимость прочности от цементного камня и сцепления между цементом и заполнителями. В свою очередь, при фиксированных заполнителях их качество остается неизменным, и поэтому прочность бетона будет полностью определяться прочностью цементного камня. Прочность затвердевшего цемента определяется его маркой (активностью), а также количеством воды. Зависимость прочности цемента от количества воды с физической точки зрения объясняется образованием пор при испарении воды (для гидратации всего цемента В/Ц должно быть порядка 0.2, однако удобоукладываемость в этом случае будет низкой).

В итоге мы получаем, что прочность бетона фактически определяется В/Ц и маркой цемента. Аналитическую зависимость на сегодняшний день получить можно исходя из обработки экспериментальных значений прочности бетона на постоянных заполнителях. Такая зависимость имеет вид (справедливо не во всем диапазоне и только для тяжелых бетонов):

Rб = A·Rц(Ц/В ‑ С).

Данное уравнение называется уравнение Боломея-Скрамтаева, коэффициент A зависит от качества заполнителей и коэффициента C, который в свою очередь зависит от Ц/В.

Комментарии закрыты.