Легкоукладальність – технологічна властивість бетонних сумішей різної консистенції (жорсткої, густої, рідкої), яка характеризує здатність суміші заповнювати форму (або опалобку) та ущільнюватися під час бетонування виробів і конструкцій.
Марка бетонної суміші за легкоукладальністю– умовне позначення ступення рухливості суміші за осадкою конуса (ПІ, П2, П3, П4, П5) і ступення жорсткості (ЖІ, Ж2, Ж3, Ж4) за часом вібрування (в секундах) при випробуванні в стандартному приладі.
Жорсткість бетонної суміші (Ж)– ступінь легкоукладальності бетонної суміші, яка не має рухливості. Характеризується часом вібрації в секундах, потрібним для вирівнювання і ущільнення попередньо сформованого конуса бетонної суміші з використанням приладу для визначення жорсткості (рис. 1). Загальна маса диска, штанги і шайби приладу повинна бути (2750 ± 50) г. Диск має отвори діаметром 10 мм. Прилад встановлюють і жорстко закріплюють на лабораторному вібростолі, який створює вертикально направлені коливання з частотою (2900 ± 100) коливань за хвилину і амплітудою (0,50 + 0,01) мм. Фланець циліндричного кільця приладу повинен щільно прилягати до поверхні вібростола, щоб не витікало цементне тісто.
Тривалість вібрування в секундах і характеризує жорсткість бетонної суміші.
Рис. 1. Прилад для визначення жорсткості бетонної суміші:
Випробування проводять двічі. Жорсткість бетонної суміші визначають з округленням до 1с як середнє арифметичне двох визначень з однієї проби суміші, які різняться між собою не більш як на 20%. При більшій розбіжності результатів випробування повторюють на іншій пробі бетонної суміші.
Залежно від легкоукладальності бетонну суміш за ДСТУ Б В. 2.7-96-2000 поділяють на марки (табл. 1).
Марки бетонної суміші за легкоукладальністю
Марка
Норма легкоукладальності за показником
жорсткості, с
рухливості, см
Ж4
31 і більше
-
ЖЗ
21...30
-
Ж2
11...20
-
Ж1
5...10
-
ПІ
1...4
4 і менше
П2
-
5...9
ПЗ
-
10...15
П4
-
16...20
П5
-
21...25
Важкі і легкі бетонні суміші різних марок за легкоукладальністю повинні мати задані показники міцності (клас бетону В), середньої густини для легких бетонів (марка D), морозостійкості (марка F) і водонепроникності (марка W). Умовне позначення бетонної суміші при замовленні повинно складатися із скороченого позначення виду бетонної суміші, ступеня готовності, класу або марки за міцністю бетону, марки за легкоукла-дальністю, морозостійкістю, середньою густиною і позначення ДСТУ Б В.2.7-96-2000.
Бетонна суміш готова (БГС) –багатокомпонентна багатофазна полідисперсна система, яку виготовляють, ретельно змішуючи з водою в´яжуче, заповнювачі та добавки.
Бетонна суміш суха (БСС) –виготовлена в бетонозмішувачі однорідна суміш здозованих сухих компонентів – в´яжучого, заповнювачів і мінеральних добавок. БСС пакують у спеціальну тару, доставляють на будівельний майданчик або полігон і в звичайних бетонозмішувачах змішують з водою.
Наприклад, умовне позначення БСГ.Т. В25. ПІ. F200. W4. за ДСТУ Б В.2.7-96-2000 вміщує таку інформацію:
БСГ - бетонна суміш готова,
Т – важка (тяжка),
В25 - клас бетону за міцністю на стиск,
ПІ - марка бетонної суміші за леткоукладальністю (рухливістю),
F200 - марка за морозостійкістю;
W4 - марка бетону за водонепроникністю.
Якщо замовляють суху бетонну суміш, то позначення буде БСС. Для легких бетонів указують потрібну середню густину, наприклад р = 1600 кг/м3
Чинники, які впливають на легкоукладальність бетонної суміші:
Вид, мінералогічний склад і нормальна густина в’яжучого;
Від співвідношення крупного і дрібного заповнювача;
Від форми зерна заповнювача;
Від складу бетонної суміші;
Від наявності в бетонній суміші хімічних і мінералогічних добавок;
Від температури навколишнього середовища;
Часовий фактор.
Розшарування бетонної суміші –технологічна характеристика, яку визначають за показниками водовід ділення і розчиновідділення.
Розшарування важкої бетонної суміші повинно бути не більше ніж 5%, легкої - не більше ніж 10%. Стандартом установлено обов'язкове застосування добавок для бетонної суміші окремих марок. Так, важкі суміші марок ПЗ, П4 і П5 слід готувати тільки з використанням добавок-пластифікаторів, легкі суміші ЖІ і Ж2 - тільки з використанням повітровтягувальних добавок, аби уникнути розшарування.
Чинники, які впливають на розшарування бетонної суміші:
Вид та мінералогічний склад і нормальна густина в’яжучого;
В/Ц;
Наявність в бетонній суміші дисперсної фази;
Наявність в бетонній суміші хім.. і мінеральних добавок.
Рухливі суміші пластичні за своєю природою (тобто здатні деформуватися без розривів і тріщин), треба тільки зберегти цю властивість до укладання і ущільнення суміші у формі при виготовленні виробів. Жорсткі суміші стають рухливими під час ущільнення і змінюють форму внаслідок силових і динамічних дій. Таким чином, головна вимога до бетонної суміші - пластичність під час формування - може бути дотримана при використанні як рухливих, так і жорстких сумішей. Необхідною умовою формування і ущільнення суміші є відповідність параметрів використовуваного обладнання технологічним властивостям сумішей.
Показники рухливості в сантиметрах по осадці конуса і жорсткість суміші в секундах є умовними, фізично не обґрунтованими величинами, які, як і самі методи, умовно, непрямо характеризують технологічні властивості бетонної суміші.
Щоб дістати об'єктивні, науково обґрунтовані характеристики бетонної суміші, користуються методами реології - науки про процеси деформування і плину речовини. На цій основі в Україні в останні десятиріччя виникло і успішно розвивається нове відгалуження науки - технологічна механіка бетону. В коло її завдань входять дослідження та розрахунок режимів і оптимальних параметрів технологічних процесів приготування, ущільнення та інших видів обробки бетонної суміші, а також керування її властивостями.
З позицій реології бетонну суміш розглядають як пружно-в'язко-пластичне тіло зі специфічними властивостями. Ці властивості залежать не тільки від складу бетонної суміші, її структури і властивостей її компонентів, а й від характеру та інтенсивності зовнішніх впливів під час технологічної обробки. Пружні, в'язкі і пластичні властивості проявляються при різних станах структури бетонної суміші. Властивості пружного тіла бетонна суміш проявляє тільки при напруженнях, що не перевищують границю текучості, тобто коли структура суміші не порушена. Подальше збільшення напруження викликає руйнування структури і пластичну деформацію, суміш тече, як рідина, в'язкість якої залежить від ступеня руйнування структури. Найменша в'язкість відповідає гранично зруйнованій структурі бетонної суміші. Такий стан структури, коли суміш проявляє властивості важкої рідини, є необхідною умовою її ефективного ущільнення і формозмінювання при виготовленні залізобетонних виробів.
Чим вище граничне напруження зсуву (структурна міцність) бетонної суміші, тим інтенсивнішими повинні бути зовнішні механічні дії, щоб викликати граничне зруйнування її структури. Високорухливі, литі суміші мають досить низький граничний опір зсуву, для деформування їхньої структури і розпливання достатньо дії сили тяжіння - такі суміші подібні до рідини і легко заповнюють форму. Щоб викликати руйнування структури і пластичний плин малорухливих і жорстких бетонних сумішей, потрібні інтенсивніші статичні (пресування), динамічні (вібрування) або комбіновані механічні дії.
Для аналізу напруженого стану бетонної суміші і вивчення зв'язку між напруженнями і деформаціями під час її технологічної обробки використовують реологічні моделі, які звичайно складаються з таких трьох елементів:
1) моделі пружного тіла (тіла - Гука) - абсолютно пружної пружини, яка після зняття напруження повертається у вихідне положення;
2) моделі в'язкого тіла (тіло Ньютона, ньютонівська рідина) у вигляді циліндра з рідиною, у який з деяким зазором вставлено перфорований поршень, що переміщується під дією сили F.
Переміщення відбувається при мінімальних значеннях сили Р зі швидкістю, пропорційною силі; залежність між прикладеною зсувною силою і швидкістю плину - пряма, що проходить через початок координат;
3) моделі пластичного тіла (тіла Сен-Венана) у вигляді площини, по якій під дією сили Р через пружину переміщується тіло. Переміщенню перешкоджають сили тертя, і тіло починає рухатися тільки після досягнення певного значення напруження т0 - граничного опору зсуву; залежність між прикладеною силою Р і швидкістю зсуву також пряма, але вона не проходить через початок координат - на осі напружень відсікає відрізок, який відповідає значенню граничного зсуву середовища.
Властивості бетонної суміші після її приготування змінюються з часом у зв'язку з процесами гідратації і структуроутворення в'яжучого - суміш поступово густішає. На кінетику цих процесів, крім фактора часу впливають вид і особливості мінералогічного складу в'яжучого, водоцементне відношення, наявність у складі суміші хімічних речовин, зокрема добавок ПАР, температура навколишнього середовища тощо.