Подвижность бетонной смеси (бетона): что это такое, как измеряется, основные способы определения

Текучесть (подвижность) бетонной смеси является одним из основных факторов, которые влияют на формование материала в опалубке, и определяется соотношением главных компонентов смеси, наличием добавок-пластификаторов, количеством воды и качеством бетона.

Подвижность определяется как опытным путем, исходя из состава и размера частиц наполнителей, так и экспериментальным — с помощью лабораторных испытаний и измерения в формах.

Подвижность смеси из бетона.

Подвижность — что это такое

Основным технологическим параметром свежей бетонной смеси является удобоукладываемость — способность раствора заполнять опалубку и принимать ее форму, не теряя однородности и монолитности.

Формуемость влияет не только на скорость работы с материалом на стройплощадке, но и на его конструктивные характеристики. При высокой вязкости в бетоне будут образовываться пустоты и поры, а при сильной текучести — будет снижена прочность конструкции.

Удобоукладываемость зависит от способности смеси деформироваться без изменения структуры (пластичности) и склонности к растеканию под собственным весом (подвижности). За счет двухфазной структуры — матрицы из цементного теста и наполнителей — свежий бетон образует вязкую массу, которая одновременно проявляет свойства твердого и жидкого тела.

При большом содержании воды в цементном тесте матрица будет иметь аморфную структуру. Связей, которые будут образованы при гидратации цемента, окажется недостаточно для обеспечения нужной вязкости. Водянистая смесь будет хорошо заполнять емкость и растекаться по поверхности.

Большое количество наполнителя сделает раствор неподатливым, малоподвижным и жестким. Жесткость бетона определяется не только содержанием частиц наполнителя (песок, гравий и др.), но и их дисперсностью.

Если в разведенный цемент добавить наполнитель со слишком крупными частицами, то сил адгезии не хватит для удержания вязко-жидкой структуры в стабильной форме. Жидкая основа будет относительно свободно растекаться между частицами наполнителя, что негативно повлияет на однородность бетона.

Жесткие бетонные растворы являются наиболее выгодными для застройщиков, т.к. позволяют добавить пыль и некондиционный мелкий наполнитель. Это позволяет сэкономить на дорогом цементе, но сказывается на свойствах будущей конструкции. Чтобы получить заданную прочность, перед заливкой опалубки бетонщик проверяет подвижность смеси.

Способы определения

Определение подвижности бетонной смеси может проводиться как непосредственно на площадке, так и в лабораторных условиях.

Определение эластичности конусом

Наиболее простой и часто применяемый метод измерения — это проверка осадки бетонного конуса.

Способ определения эластичности конусом.

Проверка выполняется в следующей последовательности:

1. Берется деревянная площадка, обшитая оцинкованным металлом, и оцинкованный срезанный конус высотой 30 см и диаметрами 10 см и 20 см (верхней и нижней части соответственно).
2. Внутренняя поверхность формы и площадка смачиваются водой, чтобы исключить адсорбцию воды из раствора.
3. Конус переворачивается широкой частью вниз.
4. Форма в несколько этапов заполняется свежей бетонной смесью через воронку (после каждого этапа необходимо тщательно штыковать слой металлическим стержнем для удаления излишков воздуха).
5. Воронка снимается, уровень бетона равняется по краю формы.
6. Металлический конус аккуратно снимается и ставится рядом с бетонным.

Под действием собственного веса материал оседает, пока не будет достигнуто равновесие между усилиями адгезии и растекания.

С помощью перекрестья линеек измеряется разница между высотой двух конусов, которая определяет подвижность.

При недостаточной текучести бетонщик может прибегнуть к методу разбавления раствора. Отступление от нормативов содержания воды (0,4-0,5 от массы цемента) чревато снижением прочности материала.

Определение эластичности путем анализа монолита

Проверка выполняется следующим образом:

1. Подготавливается несколько деревянных ящиков-кубиков с длиной стороны 10-15 см.
2. Каждый куб устанавливается на ровную площадку, внутренняя поверхность форм тщательно увлажняется.
3. Свежий бетон заливается в ящики, а затем уплотняется штыкованием. Для дополнительной усадки можно слегка постучать по стенкам форм молотком, обеспечивая слабый эффект виброуплотнения.
4. Образцы-кубики сохнут 28-30 суток. Влажность воздуха должна быть не меньше 90%, а температура — не ниже 20°С.
5. После отвердения образцы отправляются в лабораторию для проверки конструктивной прочности, однородности и наличия дефектов.

С помощью лабораторного вибростола

При строительстве ответственных конструкций могут проводиться лабораторные измерения текучести смеси. Для этого применяются вибростолы, которые уплотняют свежий бетон.

Для определения подвижности используют вибростол.

Подвижность материала может оцениваться двумя методами:

1. Измерение времени снижения до метки на шкале. На вибростоле формуется бетонный конус. В его середину устанавливается штатив, на который наносится метка и надевается диск. Диск не закреплен и лежит на поверхности бетона. После включения вибростола высота бетонной формы начинает уменьшаться. Когда диск достигает нужной отметки, виброустройство выключают и фиксируют время.
2. Измерение времени заполнения формы. В этом случае сформированный конус заключается внутрь металлического куба со стороной 20 см. После включения вибрации бетон будет уплотняться и заполнять форму. Время фиксируют, когда поверхность материала становится горизонтальной, а смесь заполняет куб.

Классификация и как обозначается

Подвижность бетона обозначается буквой «П». По этому критерию бетонные растворы классифицируются на 5 групп от П-1 до П-5. Чем выше текучесть материала, тем больше цифра, указанная в марке подвижности.

Таблица подвижности смеси из бетона

Жесткие и сверхжесткие смеси, которые имеют нулевую осадку конуса, обозначаются Ж и СЖ (например, СЖ-2). Из-за технологических сложностей укладки в опалубку они применяются в ограниченном диапазоне работ.

Зависимость подвижности от состава смеси

Подвижность бетона определяется его составом, дисперсностью наполнителей, долей матрицы и твердых частиц. Глинистые включения, грязь, пыль и тонкая фракция наполнителя изменяют текучесть по-разному, но однозначно ухудшают качество смеси.

Регуляторы консистенции смесей

Основными регуляторами консистенции бетона являются:

1. Вода. Повышает подвижность бетона, но снижает его прочностные характеристики и замедляет твердение. Чтобы не потерять в прочности, нужно разбавлять смесь цементным тестом.
2. Цемент. За счет адгезии и гидратации разведенный цемент делает раствор пластичным, но прочным. Для получения нужной консистенции следует использовать правильную марку цемента: смеси от П-1 до П-3 готовятся на основе портландцемента, а П-4 и П-5 — на основе цемента с пуццоланом.
3. Пластификаторы. Пластифицирующие добавки повышают текучесть смеси, сохраняют ее вязко-жидкую структуру при длительной транспортировке и позволяют заполнить сложные опалубки. Парафин, ПАВ, фосфаты, эфир фталевой кислоты и другие пластификаторы позволяют исключить вибрационную утрамбовку смесей средней подвижности (П-2 и П-3).

Размер частиц наполнителей также влияет на консистенцию раствора, поэтому при выборе состава рекомендуется придерживаться оптимальных параметров дисперсности. Для армирования бетона применяется средний и крупный песок (2-3,5 мм), крупный гравийный щебень (40-70 мм) и гранитный щебень фракций 5-20 мм, 20-40 мм и 40-70 мм.