Главная → Статьи

Производственные факторы, определяющие качество бетона

Качество бетона может изменяться под воздействием ряда объективных и субъективных производственных факторов, которые можно условно разделить на группы, охватывающие все этапы бетонных работ.

Первый этап — оценка качества исходных материалов и определение состава бетона. В число факторов, оказывающих решающее влияние на показатели качества бетона (прочность, долговечность, экономичность), входит качество цемента, заполнителей и воды.

Качество цемента влияет на получение бетона заданной прочности и долговечности. Поэтому марку цемента выбирают в зависимости от проектной прочности бетона, а вид цемента — в соответствии с условиями эксплуатации конструкции.

Как правило, марка цемента должна быть выше требуемой прочности бетона в 1,25…2 раза. Отношение Rn\Rб, близкое к 1, допускается только, если необходимо получить бетон высокой прочности — более 50 МПа. Если марка цемента намного превышает прочность бетона, то расход цемента, рассчитанный из Условия прочности, оказывается меньше необходимого По условию плотности бетона. Чтобы избежать перерасхода высокомарочного цемента, вводят в состав бетона тонкомолотую минеральную добавку.

Снижение расхода цемента как наиболее дорогостоящего компонента бетона важно не только по экономическим причинам. При сокращении количества цемента уменьшается усадка бетона, возрастает его тре-щиностойкость. В массивных конструкциях, например гидротехнических сооружениях, большой расход цемента вызывает значительное тепловыделение, которое может привести к растрескиванию бетонного массива в результате неравномерного разогрева бетона.

Вид цемента выбирают, учитывая особенности изготовления и условия эксплуатации бетона. Например, быстротвердеющие цементы целесообразно использовать при производстве сборных железобетонных изделий, так как при быстром наборе прочности ускоряется оборачиваемость металлических форм. Однако из таких цементов вследствие большой экзотермии не рекомендуется изготовлять бетонные массивные конструкции гидротехнических сооружений. Для этих целей больше подходят смешанные цементы (пуццолановый и шлакопортландцемент). Чтобы повысить морозостойкость бетона, рекомендуется использовать цементы с органическими добавками — гидрофобный и пластифицированный.

Качество заполнителей оценивают зерновым составом, содержанием пылевидных и глинистых примесей, органических растительных остатков, вредных примесей. Загрязненные заполнители промывают и рассеивают на отдельные фракции.

Качество воды для изготовления бетона зависит от содержания примесей.

Второй этап — приготовление бетонной смеси и укладка ее в конструкцию. На данном этапе необходимо обеспечить приготовление однородной, хорошо перемешанной бетонной смеси, обладающей заданной удо-боукладываемостью, и плотную укладку смеси в опалубку. Здесь к главным факторам, определяющим качество бетона, относятся однородность смешивания компонентов и качество уплотнения бетонной смеси. Приготовление бетонной смеси включает в себя операции дозирования и перемешивания составляющих материалов.

Дозирование компонентов бетона осуществляют по массе, как правило, с помощью автоматических дозаторов. Отклонения от заданной массы при дозировании на замес не должны превышать ±2% для цемента, воды и водных растворов добавок и ±2,5% для заполнителей.

Однородность смешивания компонентов достигается выбором типа смесителя и режима перемешивания в соответствии с удобоукладываемостью приготовляемой бетонной смеси. При смешивании материалов приходится преодолевать силы сцепления между частицами, сопротивление смеси сдвигу, а также силы тяжести. Подвижные смеси с повышенным содержанием воды и вяжущего вещества, обладающие малым сопротивлением сдвигу, перемешиваются значительно легче, чем жесткие.

В бетоносмесителях используют гравитационный или принудительный способ перемешивания. При вращении барабана гравитационного бетоносмесителя вокруг горизонтальной оси частицы смеси поднимаются на некоторую критическую высоту. Как только сила тяжести становится больше суммы центробежной силы и сил сцепления между частицами, частицы падают со значительной кинетической энергией и внедряются в бетонную смесь в нижней части смесительного барабана. Тем самым достигается эффект перемешивания.

Продолжительность перемешивания определяют опытным путем в строительной лаборатории. Для этого отбирают из смесителя пробы бетонной смеси с интервалом 15…30 с и изготовляют контрольные образцы. После затвердевания бетона определяют прочность и рассчитывают коэффициент вариации прочности бетона. Чем меньше коэффициент вариации, тем однороднее бетон. Продолжительность перемешивания назначают по времени, при котором коэффициент вариации прочности бетона не превышает 4…5%.

Гравитационные смесители малопригодны для приготовления жестких бетонных смесей. Их получают в бетоносмесителях принудительного перемешивания, где компоненты смеси перемещаются по сложным траекториям. Благодаря этому образуется однородная бетонная смесь. Продолжительность смешивания крупнозернистых смесей 2…3 мин, мелкозернистых—3… 5 мин.

Качество уплотнения бетонной смеси должно быть таким, чтобы уложенный в опалубку или форму бетон обладал однородным строением с минимальным объемом вовлеченного воздуха — не более 2%. Энергетические затраты на уплотнение тем больше, чем выше жесткость бетонной смеси. Основной способ уплотнения — вибрирование, при котором частицы бетонной смеси совершают вынужденные колебания. В результате этого ослабляются силы внутреннего трения и сцепления между частицами, бетонная смесь переходит в состояние пластично-вязкого течения и, подобно тяжелой жидкости, равномерно укладывается в форму.

Монолитный бетон на строительной площадке уплотняют переносными поверхностными и глубинными вибраторами. На заводах железобетонных изделий используют эффективные комбинированные способы уплотнения бетонных смесей: вибрирование под нагрузкой, виброштампование, вибропрокат, вибротрамбование. Для изготовления полых железобетонных изделий, форма которых приближается к поверхности вращения (трубы, опоры ЛЭП), применяют уплотнение с помощью центробежных сил — центрифугирование.

Третий этап — твердение бетона. Уложенная в опалубку бетонная смесь благодаря гидратации цемента самопроизвольно затвердевает. Заданная проектом прочность достигается при определенном уходе за твердеющим бетоном, т.е. при создании оптимального температурно-влажностного режима твердения и за щите бетона от ударов и сотрясений, которые могут нарушать еще не сложившуюся структуру.

К важнейшим факторам, влияющим на качество бетона на данном этапе, относятся условия и длительность твердения.

Условия твердения считают нормальными, если бетон находится в теплой и влажной среде. При преждевременном высыхании или замерзании взаимодействие цемента с водой прекращается, что отрицательно сказывается на строении и свойствах бетона.

Длительность твердения учитывают при назначении сроков достижения бетоном проектной прочности В нормальных условиях, т.е. во влажном воздухе с температурой (20±2) °С, прочность бетона на сжатие нарастает пропорционально логарифму времени твердения.

Часто возникает необходимость ускорить твердение бетона. Для этой цели используют преимущественно тепловую обработку, позволяющую повысить температуру бетона при обязательном сохранении его влажности. В результате скорость взаимодействия цемента с водой значительно возрастает и прочность бетона в начальные сроки увеличивается. В качестве теплоносителя применяют пар или паровоздушную смесь с температурой 60…90 °С. Прочность бетона после про-паривания в течение 10…14 ч достигает 70…75% марочной. Еще более ускоряет твердение бетона обработка в автоклавах насыщенным паром при давлении 0,8…1,2 МПа и температуре 175… 190 °С. Однако такую обработку можно использовать только в заводских условиях, например для изделий из силикатных и ячеистых бетонов. Кроме тепловой обработки пропарива-нием для ускорения твердения бетона применяют электропрогрев изделий.

На строительных площадках широко используют тепловую обработку с помощью инфракрасного излучения. Излучатели инфракрасных лучей нагреваются электрическим током или газом. Выделяемая ими лучистая энергия поглощается стенками опалу‘бки либо непосредственно изделием и аккумулируется в бетоне в виде теплоты.

Для ускорения твердения бетона применяют также добавки-ускорители. Введение в бетонную смесь таких добавок повышает прочность бетона в возрасте 3 сут в 2…4 раза, а к 28 сут прочность оказывается такой же, как и у бетона без добавки.

Ваш отзыв