Факторы, влияющие на удобоукладываемость смеси цемента. Что влияет на подвижность цемента


виды, таблица подвижности и как определить?

Строительная индустрия востребовала строительные материалы с различными характеристиками. К ним относятся бетоны, имеющие широкое разнообразие свойств и показателей качества. Соответственно, при проведении работ необходимо оперативно получить точную оценку свойств данного материала, к примеру, текучести бетона, которая напрямую влияет на его эксплуатационные характеристики наряду с прочностью.

Что такое подвижность затворенного бетона?

То, как материал заполняет опалубку при определенном способе трамбования с формированием им уплотненной однородной массы, характеризует удобоукладываемость бетонной смеси. Для ее оценки используются показатели связности, подвижности, жесткости раствора. Подвижность бетона (осадка конуса) — способность смеси растекаться только за счет веса материала. Данное свойство ключевое при оценке допуска раствора к использованию на конкретном объекте.

Виды подвижности

Технологическое удобство пользования бетонной смесью — подвижность бетона имеет установленную классификацию степеней текучести. Чем более текучий бетон, тем лучше он заполняет объемную и густую арматуру в опалубках сложных конфигураций. Растворы разделяются на малоподвижные и высокоподвижные. Первые не применяются без вибропрессования и добавления пластификаторов. Малоподвижными считаются композиции, в составе которых меньше упомянутых компонентов.

От чего зависит?

Подвижность бетона зависит от компонентов, их качества и количества.

Подвижность бетонной смеси определяется маркой цемента, плотностью цементного теста, водно-цементным содержанием, фракцией и формой зерна наполнителей (песка и щебня), чистотой наполнителей (воды, песка и щебня), соотношением компонентов (песка, цемента, воды, извести, щебня), качеством и количеством добавок. Также она зависит от условий заливки в опалубку на объекте.

Плотный и объемный арматурный каркас потребует повышенной текучести бетонных смесей, так как вибротрамбование в таких условиях затруднено. Когда в подобных условиях используется малоподвижный состав, плотность после уплотнения может не соответствовать установленным нормам (поры, раковины). Поэтому при подборе бетонного состава по степени подвижности (жесткости и связности) следует знать требования к несущей конструкции сооружения (особенно важно для фундамента) и конкретные условия его заливки (сложность формы опалубки и плотность арматурного каркаса).

Как обозначается?

Подвижность бетонной смеси обозначается символом «П», который в зависимости от градаций подвижности имеет соответствующий цифровой показатель (марку). Чем выше значение марки, тем более текучий состав. Так, малоподвижные композиции — от П1 до П3, а П4 и П5 обладают высокой подвижностью.

Марка П1 для наиболее густых составов (к примеру, монолитных лестниц), которые используются не часто, но обязательно с механическим уплотнением. Классификации подвижности П2 и П3 предназначены для стандартных построек. П4 применяется для работ с плотным армированием (колонны, высокий фундамент), такие растворы можно не уплотнять. Растворы с обозначением П5 заливаются только в практически герметичные опалубки.

Как определить подвижность?

Применяются различные методы, определяющие подвижность бетонной смеси, которые различаются сложностью получения результатов. Осадка конуса — самый быстрый метод. В соответствии с ним определяется, насколько естественным образом (под своим весом) усаживается бетонный раствор, предварительно сформированный в конус. Используется конусообразная металлическая форма, размеры которой зависят от величины фракций щебня. К примеру, конструкция высотой 300 мм, малым диаметром 100 мм и большим — 300 мм, внутренним объемом 7 л.

В нее с широкой стороны тремя порциями укладывают бетонную композицию, каждый слой которой уплотняют путем штыкования (8 – 9 движений на один слой) гладкой арматурой. Лишний раствор убирают. Затем конус переворачивают, как детскую паску, и освобождают раствор, уложенный конусом. Далее дают время, чтобы смесь осела, и осуществляют проверки величины подвижности вычислением снижения высоты раствора относительно верхнего среза формы (высота 300 мм), в которой он находился. Проверка проводится несколько раз для получения усредненного (более точного) результата.

Отсутствие разницы сообщает о максимальной жесткости состава. Когда смесью набрана разница высот до 150 мм — это малоподвижная композиция. Снижение конусом высоты до 150 мм и больше характеризует раствор как максимально текучий (подвижный).

Еще один метод — испытания вискозиметром (используется, когда в смесях щебень имеет размеры 0,5 – 4 см). Конусообразная форма раствора (формируется аналогично описанному выше) ставится на вибростол. В нее втыкается штатив с делениями, на который сверху надевается металлический диск. Включается виброплита и секундомер. Засекается время, когда груз под действием вибрации опустится вдоль штатива до определенной отметки. Полученная величина времени умножается на постоянный коэффициент 0,45. В результате определяется подвижность состава.

Следующий метод — испытания в формах. Используется открытый с одной стороны металлический куб (к примеру, 200 х 200 х 200 мм) для композиций с фракциями щебня до 7 см. В нем размещается конусообразная масса бетона.

Далее куб устанавливается на виброплиту. Одновременно с плитой включается секундомер. Измеряется интервал времени, за которое испытуемые бетонные смеси заполнят углы формы, а поверхность раствора становится ровной. Полученное время умножается на коэффициент 0,7. Результат — оценка подвижности состава.

Таблица подвижности бетонной смеси

Для практического использования показатели подвижности, демонстрируемые бетонными смесями, систематизированы, что удобно для использования. Аналогичным образом структурируются и другие свойства удобоукладываемости. Согласно таблице, размещенной ниже, усадка состава до 5 см — жесткие бетонные растворы (П1). Если показатель снижения высоты составляет от 50 до 150 мм — это малоподвижные (используются для заливки фундаментов) составы. Марки подвижности более высокие, вплоть до П5, получают усадку в диапазоне от 150 мм и больше.

Подвижность и состав смеси

Товарный бетон состоит из песка, цемента, воды, щебенки и специальных добавок. Их наличие, качество и процентное соотношение определяют подвижность бетона. Нужную величину показателя обеспечивают оптимальные пропорции цемента и воды, а вот щебенка и песок снижают вероятные деформации искусственного камня при наборе прочности, уменьшая его усадку. Данные компоненты поднимают упругость материала, уменьшая нагрузочные деформации.

Водно–цементное соотношение — основной показатель (оптимальное соотношение 0,4 в массовой пропорции), нарушение которого приводит к недобору прочности материалом на несколько классов, тем более к последнему ведет добавление воды в уже готовую композицию. Подобная операция только внешне увеличивает подвижность замеса, но через короткое время заметным становится его расслоение. Соотношение компонентов создает определенную способность удержания воды в смеси. Ее подвижность изначально можно регулировать количеством воды. В малоподвижным смесях, считающихся наиболее выгодными, ее объем незначительный, что требует применения машинного трамбования для заполнения пустот в опалубке (при литье лестниц, фундаментов).

Увеличение массы цемента (к примеру, портландцемента) повышает подвижность раствора без уменьшения прочности. Данное явление имеет место, так как цемент обволакивает зерна наполнителей (щебня, песка) и раздвигает их собой, не давая соприкасаться. Трение снижается, подвижность растет.

Пластификаторы используют как добавку для повышения текучести.

Форма и фракции наполнителей также участвуют в формировании текучести. Так, их укрупнение сокращает общую площадь поверхности зерен в растворе, что неминуемо поднимает подвижность бетона. К примеру, гладкая поверхность речного гравия снижает силу трения заполнителей, что поднимает подвижность, но в результате конструкция не доберет марочную прочность и жесткость. Влияние песка в этом смысле незначительно.

А вот наличие примесей в песке и щебенке (например, глины, пыли) уменьшают текучесть затворенного состава, но после твердения создает дефекты в изделиях. На замешивание раствора или его доставку требуется время. Он сохраняет технологическую текучесть порядка 2-х часов. Однако если время доставки нельзя сократить, да еще имеет место низкая температура воздуха, то применяют пластификаторы. Данные добавки повышают текучесть, адгезию, позволяют сократить внесение воды.

Их добавка не снижает набираемую изделием прочность (пластификатор с химическими компонентами С3, к примеру, даже поднимет ее еще до 25%), позволяет отказаться от вибротрамбования. Это могут быть промышленные пластификаторы (в состав входят фосфаты, эфиры фталевой кислоты, парафины и пр.), позволяющие сохранить текучесть в течение 6-ти часов после заливки, что особенно важно, к примеру, зимой. Схожее действие имеют мыло, жидкое стекло, средства для мытья посуды и пр.

Заключение

Удобство укладки бетона не только облегчает выполнение работ, но и прямо влияет на конечные эксплуатационные показатели бетонных конструкций. Подвижность смесей обеспечивается их составом и должна соответствовать условиям заливки изделия на объекте. Ее параметры могут быть оперативно определены прямо на стройплощадке.

kladembeton.ru

Факторы, влияющие на удобоукладываемость смеси цемента

Влияние различных факторов рассматривается на примере подвижных смесей, применяемых в монолитном строительстве.

Такие смеси можно представить как частицы заполнителей, покрытых слоем цементного теста, играющего роль смазки. Подвижность смеси будет зависеть от ее вязкости, определяемой соотношением расходов воды и цемента (В/Ц), а также от количества смазки.

Как увеличение объема цементного теста, так и снижение его вязкости приводит к повышению подвижности бетонной смеси.

Многочисленные факторы, влияюшие на подвижность, можно разделить на две группы: характеристики материалов и состав смеси.

Влияние характеристик материалов

Крупность заполнителей. С ее ростом удельная поверхность зерен снижается, толщина смазки увеличивается и подвижность бетонной смеси возрастает.

Форма зерен «Идеальными» являются шаровидные зерна или зерна кубообразной формы. При повышении угловатости зерен удельная поверхность и пустотность увеличиваются, потребный расход «смазки» возрастает. Наименее желательны зерна лещадной и пластинчатой формы.

Зерновой состав. Оптимальный зерновой состав заполнителей обеспечивает минимальную пустотность. Мелкие зерна располагаются между более крупными, вытесняя цементное тесто из пустот, что увеличивает толщину смазки и подвижность смеси.

Пылевидные и глинистые частицы снижают подвижность, так как имеют очень большую удельную поверхность. Они требуют значительного количества воды для смачивания. Говорить о смазке их тестом было бы неверно, так как эти частицы сами входят в его состав. Вообще «тестообразующими» можно считать частицы < 0,1 мм.

Влияние цемента на подвижность смеси связано с его нормальной густотой. При ее повышении вязкость смазки увеличивается, а подвижность уменьшается.

Действие всех факторов, снижающих подвижность, на практике приходится компенсировать добавками воды. Поэтому иначе говорят, что они повышают водопотребность бетонной смеси.

4.2.2.    Влияние состава смеси

Состав смеси принято выражать расходами материалов на 1 м3 бетонной смеси. Поэтому достаточно рассмотреть влияние расходов воды и цемента, изменение каждого из них автоматически влечет и изменение расхода заполнителей (чтобы объем смеси не менялся).

Расход воды — основной фактор, определяющий подвижность смеси. С его ростом объем теста увеличивается, а его вязкость — снижается. Оба фактора способствуют повышению подвижности смеси.

Расход цемента — второй составляющей цементного теста — уже повышает его вязкость. Но при его росте увеличивается и объем теста. По-видимому, эти факторы взаимно компенсируются. В итоге изменение расхода цемента от от 200 до 400 кг/м3 не влияет на подвижность смеси. Это приводит к очень удобной для практики зависимости, называемой правилом постоянства водопотребности: подвижность бетонной смеси на постоянных материалах зависит только от расхода воды.

Правило постоянства водопотребности позволяет упростить подбор состава бетона, так как количество воды, обеспечивающее нужную подвижность, можно назначать, не зная расходов других компонентов смеси.

Но при увеличении расхода цемента сверх 400 кг/м3 это правило уже не действует и водопотребность бетонной смеси возрастает. Это делает нежелательным применение в бетоне высоких расходов цемента.

Это еще один фактор, влияющий на подвижность бетонной смеси. Соотношение между мелким и крупным заполнителями влияет и на ее стойкость против расслоения. Существует оптимальная доля песка, при которой смесь имеет наибольшую подвижность при данных расходах воды и цемента.

Казалось бы, расход песка в бетонной смеси можно принимать таким, чтобы он заполнил пустоты между зернами крупного заполнителя (принцип наиболее плотного скелета заполнителей). Это привело бы к постоянной доле песка в бетоне разных составов. Но такой подход не учитывает другие функции песка в бетонной смеси (кроме заполняющей):

  • его количество должно быть таким, чтобы растворная составляющая (В + Ц + П) заполняла пустоты между зернами крупного заполнителя с некоторым избытком. Это обеспечит раздвижку зерен крупного заполнителя, их скольжение друг относительно друга и удобоукладываемость бетонной смеси.
  • количество песка также должно быть достаточным, чтобы придать растворной составляющей определенную вязкость, удерживающую крупный заполнитель от оседания.

«Загущающее» действие на растворную составляющую оказывает не только песок, но и еще в большей степени цемент. Поэтому оптимальный расход песка снижается при увеличении количества цемента в бетоне.

Эта общеизвестная зависимость доказывает некорректность назначения расхода песка в бетоне, исходя из принципа получения наиболее плотного скелета заполнителей.

Вязкость растворной составляющей возрастает при снижении крупности песка, а также росте его загрязненности. В этих случаях оптимальный расход песка уменьшается.

Совокупность рассмотренных факторов и определяет оптимальную долю песка в бетонной смеси. Обычно эта доля определяется по максимальной подвижности. Но если смесь при этом расслаивается, долю песка приходится повышать. Таким образом, критерий нерасслаиваемости является приоритетным по сравнению с критерием наибольшей подвижности.

Все рассмотренные выше закономерности учитываются при назначении расхода песка в бетоне.

Графики водопотребности. Суммарное влияние всех факторов на удобоукладываемость учитывается графиками водопотребности бетонных смесей. Они позволяют по требуемой удобоуклады-ваемости и характеристикам материалов для бетона находить ориентировочный расход воды в бетонной смеси.

www.uniexo.ru

Факторы влияния на подвижность и жесткость бетонных смесей

Способность бетонной смеси (далее – БС) заполнять подготовленную форму с сохранением однородности и монолитности называется удобоукладываемостью. Этот показатель является наиболее важным в практике бетонных работ, поскольку позволяет оперативно оценивать реологические и технико-эксплуатационные свойства БС при ее приготовлении и корректировать рецептуру смеси по мере надобности в процессе строительства.

ГОСТ 10181-2000 «Смеси бетонные. Методы испытаний» требует оценивать удобоукладываемость БС по следующим показателям (р.4):

  • по подвижности смеси, характеризующей структурную прочность БС;
  • по жесткости смеси, характеризующей динамическую вязкость БС.

Влияние компонентов БС на показатели подвижности и жесткости

БС является многокомпонентной системой, состоящей из цементного вяжущего, воды, крупных и мелких заполнителей. Качественные характеристики каждого компонента самым непосредственным образом влияют на показатели жесткости и подвижности БС, в частности:

  • вид цемента;
  • содержание воды и цементного теста (цемент плюс вода) в замесе;
  • зернистый состав инертных заполнителей;
  • крупность инертных компонентов;
  • содержание песка и крупного заполнителя;
  • чистота заполнителей и т.п.
  1. Влияние цемента на жесткость и подвижность БС

Бетонные смеси одинакового компонентного состава, но произведенные на цементах разных видов, имеют разные показатели подвижности. На подвижность влияет тонкость помола цемента, минералогический и химический состав, присутствие активных минеральных добавок осадочного происхождения типа диатомита, трепела или вулканических добавок. Цементы разных видов обладают различной водопотребностью, которая при одинаковом содержании затворяющей воды обеспечивает более низкую подвижность БС. Например, шлакопортландцемент или пуццолановый портландцемент обладают сравнительно большей водопотребностью по сравнению с портландцементом. Соответственно, бетонные смеси на их основе менее подвижны, чем смеси на том же количестве воды и портландцемента.

  1. Влияние воды и цементного теста

Увеличение содержания воды в замесе или повышение содержания цементного теста при неизменном расходе цемента ведет к росту подвижности БС. Это вызвано тем, что повышенное содержание цементного теста способствует не только заполнению пустот и обволакиванию зерен заполнителей, но и их раздвиганию с созданием между ними обильных прослоек. В результате трение между зернами уменьшается, а подвижность смеси возрастает.

Хотя повышенное содержание воды в смеси поднимает подвижность БС и облегчает ее укладку, излишняя вода в замесе БС вредна. Присутствие излишков воды повышает вероятность расслаивания БС и увеличивает усадку бетона, что в конечном итоге снижает качество бетона. В частном домостроительстве распространенной ошибкой является чрезмерное добавление воды ради увеличения подвижности БС. При этом снижается прочность бетона, поскольку не соблюдаются требуемые параметры водоцементного соотношения в соответствии с используемыми марками цемента.

3. Влияние заполнителей

Определяющее влияние на показатели жесткости и подвижности оказывают форма и размеры зерен заполнителей. БС на заполнителях с гладкой поверхностью (гравий, песок речной и морской) более подвижна, чем смесь на щебне и песке горном. Между окатанными гладкими поверхностями гравийных зерен трение много ниже, чем для шершавых щебневых зерен. Если купить щебень (цена по каталогам ООО «Мигард») и карьерный песок с доставкой (цена также от «Мигард») высокой крупности, суммарная поверхность крупных заполнителей будет сравнительно невысокой. Соответственно, прослойки цементного теста между зернами будут толще, что приводит к возрастанию подвижности. Применение мелких песков, увеличение расхода песка повышает общую поверхность заполнителей, приводящую к снижению пожвижности БС. Пылевидные частицы, особенно глинистые засорения заполнителей, вносят свой вклад в возрастание общей удельной поверхности, которая также снижает подвижность БС.

Внешние факторы влияния на подвижность и жесткость БС

На характеристики подвижности и жесткости БС влияют следующие внешние факторы:

  1. Введение в смесь суперпластификаторов типа С-3, 10-03 и других добавок положительно воздействует на подвижность смеси.
  2. Условия заливки – частота армирующего каркаса и форма заливаемой строительной конструкции.
  3. Размеры заполняемой БС конструкции. Чем сложнее конструкция, тем пластичнее требуется смесь.

Обратите внимание! Со временем подвижность БС уменьшается вследствие физико-химических процессов в ходе гидратации цемента.

Параметры удобоукладываемости, подвижности и жесткости подбираются на стадии проектирования в зависимости от предназначения строительного сооружения и его конструкции. При этом учитываются производственные условия проведения работ:

  • на строительных площадках в полевых условиях удобнее оперировать подвижными смесями;
  • в заводских условиях преимущество имеют жесткие смеси как более экономичные в плане расхода цемента и электроэнергии.

migard.ru

Что такое подвижность бетонной смеси

Бетонная смесь имеет несколько составляющих, которые обеспечивают необходимые свойства для создания плит и заливки различных высокопрочных конструкций. Бетонная смесь имеет свои характеристики, которые могут изменяться с помощью различных добавок. Основными составляющими бетонной смеси является вода и цемент, кроме этого обязательно добавляют различные наполнители.

Основные характеристики бетонной смеси

Бетонный раствор имеет три важных характеристики, по которым можно будет заранее определить его качество:

  1. Плотность, ее можно рассчитать как отношение массы к объему. Чем выше плотность раствора, тем лучше его качество. Плотность раствора может быть низкой при недостаточном смешивании раствора, большом количестве воды и маленьком количестве бетонной смеси. Если в бетонной смеси слишком большое содержание жидкости, то в ней образуются поры, а это очень плохо влияет на его качество и прочность.
  2. Однородность — это очень важное качество бетонного раствора. Определить ее самостоятельно невозможно, для этого нужно проводить исследования с образцами. Берут несколько образцов в равных пропорциях и помещают их в идентичные условия для отвердения. После того как бетонная смесь застынет, каждый образец проверяется на прочность. Чтобы однородность соответствовала лучшим показателям, необходимо в точности соблюдать все пропорции для создания бетонного раствора, тщательно перемешивать его и создавать нужные внешние условия для его затвердения.
  3. Прочность бетонного раствора в готовом виде также является характеристикой бетонного раствора. Она зависит от точности соблюдения всех пропорций во время приготовления бетонной смеси и обеспечения необходимых условий в период ее затвердевания. Очень важно контролировать температурный режим, влажность воздуха и все взаимодействия с водой. Качество бетона уменьшается при его преждевременном затвердении.

По этим трем критериям можно определить насколько качественный и прочный бетон получился в итоге работы.

Общие характеристики бетона

Готовый бетон можно классифицировать по разным признакам. Обязательно нужно учитывать их в соответствии с особенностями того или иного строительного объекта, для чего необходим бетон, в каких условиях он будет эксплуатироваться и каким нагрузкам подвергаться. Водонепроницаемость проверяется на образце 28-дневного возраста, необходимо, чтобы вода не просачивалась при разном ее давлении.

Бетон можно разделить на несколько классов по его объемной массе:

  • особо легкий, его масса не превышает 500 кг/м3;
  • легкий весит в пределах 500−1800 кг/м3;
  • тяжелый бетон имеет массу 1900−2400 кг/м3;
  • особо тяжелый весит 2500 кг/м3 и более.

Морозостойкость бетона проверяют несколькими циклами попеременного оттаивания и замораживания. Бетоны подразделяются на марки по степени морозостойкости:

  • Мрз — 300; Мрз — 200; Мрз — 150; Мрз — 100; Мрз — 50; Мрз — 35; Мрз — 25; Мрз — 15; Мрз — 10.

Бетоны подразделяют на марки, цифра в каждой из которых определяет наименьшую степень давления воды, которую выдерживает данный бетон (в кгс/с2).

  • В — 2; В — 4; В — 6; В — 8.

Прочность является самой важной характеристикой бетона, классифицируется он по маркам. Каждая из них определяет прочность бетона при сжатии:

  • М — 600; М — 500; М — 400; М — 300; М — 250; М — 200; М — 150; М — 100; М — 75; М — 50; М — 35.

Факторы влияющие на марку бетона

  1. Разновидность цементов.
  2. Заполнение бетонной смеси различными добавками.
  3. Качество воды.
  4. Однородность консистенции.
  5. Точность пропорций всех строительных материалов.

В связи с тем, что эти данные могут изменяться, прочность бетона каждой марки перед использованием в ответственных строительных конструкциях (таких как плиты-перекрытия, колонны, блок массивы и другое) необходимо проверять в строительных лабораториях. Запрещается определять марку бетона только по графикам и таблицам или расчетно-термическим путем, также это относится к водонепроницаемости. Важно провести опытную проверку в специальной лаборатории.

Содержание цемента в бетоне влияет на его прочность, но увеличение данной составляющей дает положительный результат до некоторых пределов. При высоком содержании цемента, он оказывает мало влияния на прочность бетона, но при этом может значительно ухудшать его другие свойства, что немаловажно. Для нахождения идеальных пропорций проводятся эксперименты в лаборатории, учитывающие не только необходимые пропорции, но и внешние факторы, которые влияют на затвердение раствора.

Подвижность бетонной смеси и ее жесткость

Подвижность бетонной смеси, по-другому удобоукладываемость смеси, всегда характеризует осадка ее конуса. Чем она больше, тем выше подвижность смеси. Подвижность бетонной смеси всегда взаимодействует с ее жесткостью, что можно увидеть в следующей таблице.

Вид бетонной смеси Осадка конуса, см Жесткость, С
Литая 15 — 18 -
Подвижная 3 — 8 10 и меньше
Малоподвижная 0 — 2 45 — 15
Жесткая 0 50 — 150
Особо жесткая 0 200 и больше

Подвижность бетонной смеси должна быть выбрана исходя из того, какой вид строительных работ будет проводиться.

Различные добавки в бетонный раствор влияют на его плотность, тяжесть и качество. Песок является обязательной составляющий цементного раствора, так же как и вода. Часто в смесь добавляется щебень, именно эта составляющая повышает прочность бетона.

Во время подготовки раствора можно добавлять в него воду, чтобы улучшить подвижность и довести до нужной консистенции. Но всегда стоит помнить, что после начала затвердения, то есть спустя 30−45 минут воду в раствор добавлять нельзя. В любом случае она уменьшает прочность бетона, поэтому нужно соблюдать пропорции. Добавлять воду дополнительно можно только в растворы, приготовленные из цемента высокой марки.

Подвижность бетонного раствора — это очень важное свойство, так как для различных строительных работ используют растворы разной подвижности для достижения наилучшего результата.

plita.guru


Смотрите также