Файл: Черкасов, Г. И. Введение в технологию бетона.pdf

Большое влияние на удобоукладываемость оказывают и физические свойства заполнителей. Уменьшение крупности заполнителей, присутствие пылеватых и глинистых примесей увеличивает их удельную поверхность и ухудшает удобоукла- дывае-мость. Так же отрицательно влияет неокатанность, ше­ роховатость поверхности, лещадность и игловатость зерен заполнителей.

При заполнителях определенного качества и установлен­ ном г удобоукладываемость бетонной смеси будет рднозначно определяться ее водосодержанием. Эта однозначная зависи­ мость легла в основу построения различных графиков и таб­ лиц. На рис. 5 приведены широко распространенные графики, разработанные С. А. Мироновым, Б. Г. Скрамтаевым _и др., для определения водопотребности бетонных смесей.

График построен для бетонных смесей на гравии с песком средней крупности при значении г= 0,4; параллельные кривые выражают водопотребность смеси при гравии соответствую­ щей крупности. Использование графика для определения во­ допотребности бетонных смесей с другими заполнителями ясно из примечания.

По данному графику можно определить как водопотреб­ ность бетонной смеси для обеспечения заданной удобоукладываемости, так и удобоукладываемость смеси при опреде­ ленном водосодержании."

Затвердевший бетон представляет собой конгломератный материал, состоящий из заполнителей и цементного камня (рис. 6). Прочность тркого материала зависит от прочности заполнителей, прочности цементного камня и сцепления меж­ ду ними (адгезии):

Re — f (Кзап, Ru. к., Адг).

Можно выбрать заполнители, прочности которых гораздо больше прочности бетона, и поэтому исключить R:taiI из при­ веденной функции, а влияние повышенной прочности запол­ нителей на распределение напряжений учесть введением соот­ ветствующего коэффициента.

Прочность цементного камня зависит от марки це­ мента и отношения количества воды в бетоне к количеству цемента.

Изменение прочности цементного камня связано с повы­ шением его пористости при увеличении В/Ц, так как на хими­ ческие реакции твердения цемента воды расходуется только

25

ти бетона приобретает линейный характер, и предложил более удобную для практического пользования формулу

'Rr>— A-R4(-^— С).

Исследования, проведенные в нашей стране под руковод­ ством Б. Г. Скрамтаева и др., позволили установить, что за­ висимость прочности бетона от цементоводного отношения, имеющая криволинейный характер, может быть без больших погрешностейг заменена двумя прямыми линиями (рис. 7).

R5/Rn

Рис. 7. Зависимость прочности бетона от водоцементного отношения:

А — зона обычных бетонов; Б — зона высокопрочных бетонов.

При использовании заполнителей, отвечающих требова­ ниям ГОСТ, прямые пересекаются в точке, примерно соответ­ ствующей Ц/В=2,5. Для прочности бетонов со значениями Ц/В от 1,4 до 2,5 предложена формула

Re = A 1-Ru(-y— 0,5).

Для прочности бетонов со значениями Ц/В больше 2,5, так называемых высокопрочных, предложена формула

R6 = A 3-Ru(4 + 0 ,5 ) .

28

Значения коэффициентов Ai и А2, используемых в указан­ ных формулах, приведены в табл. 5^

Цементоводное отношение, равное 2,5, соответствующее точке пересечения прямых линий на графике, носит название критического цементоводного отношения.

Как следует из расчетных формул, бетоны на заполните­ лях среднего качества, имеющие В/Ц ниже критического, будут иметь прочности менее 1,2 марки цемента. При Ц/В меньше критического действует правило постоянства водосодержания и водопотребность смесей может быть определена по графикам и таблицам. При значениях Ц/В больше крити­ ческого содержание воды нужно увеличивать на 1—2% на каждую десятую долю Ц/В сверх критического.

Из приведенных формул и графика (рис. 7) видно, что вы­ сокопрочные бетоны при увеличении Ц/В имеют меньшую интенсивность нарастания прочности и гораздо больший рас­ ход цемента, чем обычные бетоны. Большое количество це­ ментного камня в этих бетонах делает их не только неэконо­ мичными, но и менее долговечными1.

1 В последнее время исследованиями, проведенными в НИИЖБ под руководством С. А. Миронова и И. М. Френкеля, установлена линейность и непрерывность функции Ro = f(U/B) при значениях Ц/В от 1,43 до 3,3 для неизменных заполнителей и цемента. При Этом только одно значение Ro, примерно соответствующее (Ц /В)Кр = 2,5, может находиться выше общей прямой, что'связано с наиболее благоприятными условиями гидра­ тации цемента при данном Ц/В. В то же время отмечено большое влияние вида цемента на размещение прямой в координатах R6—Ц/В. С. А. Ми­ ронов -считает, что принятые ® настоящее время расчетные формулы и коэф­ фициенты пригодны лишь для ориентировочных расчетов бетонов невысо­ ких марок. Высокопрочные бетоны следует рассчитывать по формулам, устанавливаемым экспериментально для каждых заполнителей и цементов. Эти замечания учтены нами при описании экспериментального метода под­ бора состава бетона.

29

Жесткие бетонные смеси и бетоны из них

Жесткие бетонные смеси характеризуются малым содер­ жанием цементного теста. У подвижных смесей прослойки теста между зернами заполнителя имеют величину более 30 мк, у жестких смесей она может составлять всего 2—3 мк, что обусловливает некоторые особенности свойств смесей н затвердевшего бетона. Жесткие смеси имеют плохую удобоукладываемость, определяемую показателем жесткости, и требуют повышенных затрат работы для их уплотнения ин­ тенсивным вибрированием с применением иногда дополни­ тельной нагрузки в виде различных пригрузов и штампов.

Удобоукладываемость жестких смесей зависит в основном от тех же факторов, что и подвижных, но влияют они сильнее из-за малого водосодержания.'

Зависимость между водосодержанием и жесткостью при

Для жестких смесей, так же как для подвижных, прием­ лемо правило постоянства водосодержания, однако верхний предел расхода цемента, определяющий применимость пра­ вила, меньше, чем у подвижных смесей, и уменьшается с по­ вышением жесткости.

Удобнее связывать применимость правила постоянства водосодержания со значениями критического Ц/В, которое для смесей на определенных материалах почти не меняется. ^Значение критического Ц/В для жестких смесей составляет Ъколо 2,2.

Оптимальная доля песка в смеси заполнителей г для обес­ печения минимальной жесткости колеблется в пределах 0,2— 0,3.

Изменение физических свойств заполнителей — крупности, состояния поверхности, окатанности, количества примесей — 'на удобоукладываемость жестких смесей влияет сильнее, чем на удобоукладываемость подвижных. Так, в опытах М. Кап­ лана изменение угловатости крупного заполнителя повышало жесткость смеси постоянного состава с 35 до 100 сек. При применении в бетонных смесях песков разной крупности водо­

30

потребность, необходимая для обеспечения определенной жесткости, изменялась на 30—35%•

Учитывая однозначную зависимость между жесткостью si водопотребностью в смесях на определенных материалах, при определенном г и в пределах применимости правила постоян­ ства водосодержання, можно составить таблицы и графики, выражающие эту зависимость. Такой график приведен на рис. 5 (внизу). Однако данные этих графиков и таблиц менее точны, чем для подвижных смесей.

Хотя укладка жестких бетонных смесей до обеспечения требуемой плотности 97—98% трудоемка, свежесформованное изделие обладает уже некоторой прочностью (5—

10кГ/см2), позволяющей его немедленное распалубливание. Бетоны из жестких смесей твердеют быстрее, и их конеч­

ная прочность1больше, чем прочность бетонов из подвижных смесей при тех же значениях Ц/В. Повышение прочности при увеличении жесткости смесей в бетонах с одинаковым Ц/В объясняется повышенной когезией цементного камня в тон­ ких прослойках и вовлечением скелета почти соприкасающих­ ся между собой зерен заполнителя в восприятие основной на­ грузки. Относительное увеличение прочности при увеличении жесткости больше у бетонов с малыми значениями Ц/В, так как при малых Ц/В вязкость цементного теста мала и прослой­ ки его тоньше, чем у бетонов с повышенными Ц/В.

Для прочности бетонов, полученных из жестких смесей, справедлива зависимость типа зависимости Боломея — Скрамтаева

Re = AR4(-j±+c).

С увеличением жесткости смеси прочность бетона будет

повышаться, что в общем виде может быть представлено фошь. мулой

цементного камня и изменяющийся с изменением Ц/В;

Цо — -количество цемента, применяемое в подвижных сме­ сях.

31