БЕТОН – затвердевшая смесь из цемента, заполнителя и воды.
Бетоны подразделяются на лёгкие, нормальные и тяжёлые, в заисимости от заполнителя.
Мы поговорим о нормальном, т.е. заполнителем которого являются песок и граий.
В процессе приготовления бетонной массы смесь уменьшается в объёме и при этом увеличивается плотность. Из 1 м3 сухой смеси можно получить до 0,8 м3 бетонной массы. Для приготовления 1 м3 бетонной массы надо брать больше сухих материалов, например для приготовления бетона класса В12,5 (пластичная консистенция) надо приблизительно соотношение: 4,2 : 2,2 : 1 то есть: 0,71 м3 гравия (зерно 20мм), 0,37 м3 песка (крупный песок), 0,17 м3 цемента М400 (270кг), 189л воды (70% от веса самого портландцемента).
Заполнитель
Важно умело подобрать зерновой состав заполнителя, чтобы получить бетон одной и той же марки, но с разным содержанием цемента.
Песок, гравий, вода должны быть чистыми, иначе уменьшится прочность бетона.
Наибольший размер крупного заполнителя в бетонной смеси в армированных конструкциях не должен превышать 3/4 наименьшего растояния в свету между стержнями арматуры.
для неармированых и малоармированых фундаментов – 10-30мм
для массивных армированных фундаментов и плит – 30-60мм.
Водоцементное отношение
Водоцементное отношение определяют текучестью цементного клея, твердеющего и превращающегося в цементный камень. Наиболее прочная структура образуется при водоцементном отношении равном 0,4 (масса воды равна 40% массы цемента ).
Густота бетонной смеси зависит от количества воды.
! Если её очень много, пространство между двумя зёрнами так велико, что оно не может быть заполнено при полной гидратации. Остаточная избыточная вода испаряется, оставляя пустоты-поры. Этим самым уменьшается прочность бетона на сжатие и повышается его капиллярность. Из-за повышеной капиллярности, прибавляется способность всасывть влагу, что пиводит к опасности коррозии арматуры.
! Слишком высокое содержание цемента во-первых не экономично, во-вторых лишний цемент усаживается, повышая опасность образования осадочных трещин.
Если необходимо улучшить удобоукладываемость свежего бетона, то в бетонную смесь нельзя просто добавить воду, так как при этом повышается водоцементное отношение и уменьшается прочность на сжатие. Необходимо одновременно добавлять ещё и цемент, чтобы выдержать необходимое водоцементное отношение.
Консистенция
Консистенция (жёсткость) служит характеристикой способности бетона не расслаиваться и легко укладываться. Необходимое количество цементного клея (цемент и вода) зависит от размера и формы гранул заполнителя. Чем заполнители более богаты на песок, тем больше цементного клея необходимо для достижения опрделённой консистенции. Улучшение подвижности бетонной смеси только за счёт повышенного добавление цементного клея, отрицательно сказывается на бетон, повышая вероятность образования усадочных трещин.
Консистенцию бетонной массы измеряют несколькими способами.
испытание на растекание
испытание на уплотнение
испытание осадки конуса
испытание Вебе
При испытании на растекание устанавливается коэффициент растекания а. При испытании резервуар в форме усечённого конуса с отверстиями с двух сторон заполняют бетоном в два слоя, каждый из которых уплотняется. После этого резервуар снимается вверх. Площадка (размерами не менее 700х700мм), на которой проводится испытание, несколько раз поднимается верх и резко опускается вниз. При этом бетон растекается подобно блину. Средня величина из двух перепендикулярно измеряных диаметров лепёшки даёт величину расстекания а. По результатам испытний бетон приписывается к соответствующему классу.Испытания подходят для бетонов от пластичной консистенции.
При испытании на уплотнение устанавливается коэффициент уплотняемости v. При проведении испытания бетоном свободно наполняется резервуар высотой H =400мм и сечением 200х200мм. Бетон уплотняется, затем по 4 углам измеряется величина осадки s, расчитывают среднюю величину из них и определяют высоту заполнения h=H-s. Коэффициент уплотнения получают из отношения высоты резервуара к высоте заполнения v=H/h. Испытания подходят для мягки, пластичных и жёстких бетонов, но не для текучих.
При испытании подвижности бетонной смеси ( осадка конуса) для установления классов величины осадки, используют резервуар в форме усечённого конуса.
Вид металлического конуса: высота конуса – 30,5 см, ширина в нижнем основании – 20,3 см, в верхнем – 10,2 см. Сбоку конуса – две ручки, он становится на горизонтальную площадку: фанеру, широкую доску, лист стали или пластмассы. Процедура измерения консистенции состоит в следующем. Конус устанавливают и заполняют тремя слоями бетона, каждый из которых протыкают стержнем диаметром 1,5 см по 25 раз каждый. Этот процесс называется штыкованием. Затем лишнюю бетонную массу срезают вровень с краями и форму снимают. Время от заполнения формы до её снятия должно составлять не более 150 секунд. Бетонная масса начинает медленно оседать и менять свою форму. К верхнему краю конуса приставляют линейку с сантиметровыми делениями и измеряют расстояние до осевшей массы. Чем меньше расстояние, тем меньше усадка, а следовательно, гуще консистенция. Испытания подходят для мягких и пластичных бетонов.
При испытании ВЕБЕ (испытание времени осадки) для определения класса по времени осадки металлическая форма в виде усечённого конуса заполняется, как при испытаниях подвижности бетонной смеси, после чего она снимается с образца. Образец стоит в сосуде. Стеклянная пластина, которая двигается вертикально, устанавливается на верхушку бетона. Включается вибростол. Время осадки – это время до того, как стеклянная пластина будет полностью соприкасаться с поверхностью бетона. Испытания подходят для бетона с жёсткой и жёсткопластичной консистенцией.
Фазы твердения
При смешивании составных частей бетона – из воды и цемента образуется бетонный клей, который полностью обвалакивает зёрна заполнителя и заполняетпространство между ними. Процесс твердения бетона происходит в 3 фазы:
хватывание
затвердевание
набор прочности.
Схватывание начинается непосредственно после смешивания составляющих частей, при реакции цемента с водой – гидратацией .
Затвердевание представляет собой сращивание гидратов (связанных зерен цемента с водой) друг с другом, образуя шестиугольные кристалы. Затвердевание происходит не ранее 1 часа после смешивания. Твердение уже начинается через 12 часов после смешивания.
Набор прочности начинается с образования игольчатых кристалов, которые соединяются волокнами друг с другом, образуя прочную структуру. При наборе прочности зёрна заполнителя фиксируются в своём положении. Набор прочности или гидратация оканчиваются, когда все цементные зерна превращаются в цементный камень.Набор прочности (гидротация) при высоких температурах протекает ускоренно, вследствие болеепрочная начальная прочность. При низких температурах гидратация замедляется, поэтому начальная прочность достигается позже. Ниже 5°С гидратация происходить не может. При досрочном высыхании бетон «усыхает от обезвоживания». Он не достигает требуемой конечной прочности. Более того могут образоваться трещины от изменения объема.
Через 3 суток при температуре воздуха 20°С бетон набирает около 50% своей прочности. После 7 суток прочность состовляет около 70%. Через 28 суток бетон достигает минимально допустимой прочности на сжатие. Далее прочность может увеличиваться, но она не учитывается при предварительных расчётах.
Транспортировка и укладка
Бетонная масса не должна выделять воду и расслаиваться.
Транспортирование готового бетона от места приготовления до места укладки производится в автобетоновозах или как их еще называют – миксерах, которые имеют различный объем заполнения основные – 5 м.куб., 7м.куб., 10 м.куб. Нельзя чтобы бетонная смесь находилась долгое время в таре. Продолжительность транспортирования бетонной смеси от места приготовления до места укладки не должна превышать срок установленный лабораторией (как правило это не более 2-ух часов ).
Высота свободного падения бетонной смеси не должна превышать 2м, чтобы бетон не отслаивался.
Фундаменты, воспринимающие динамическую нагрузку, бетонируются без перерыва (допустимый разрыв должен быть предусмотрен проектом, рабочие швы могут быть горизонтальными и вертикальными, но никогда их не делают наклонными). Бетонную смесь в углах опалубки уплотняют особенно тщательно с применением внутренних вибраторов. Прочность бетона на сжатие и водонепроницаемость зависят от хорошего уплотнения. Тромбование может быть окончено, когда бетон станет мягким и образуется сплошная поверхность.
Для уложенного бетона необходим последующий уход при температуре воздуха 20°С около 3 суток.
Свежеуложенный бетон нужно прикрыть рогожей, мешковиной или другой плотной тканью, которую поддерживают во влажном состоянии, периодически смачивая водой. После этого опалубку можно снимать.
Фундаментные работы
