Метод вибропрессования

Так что же такое жесткая бетонная смесь? Начнем с того, что же такое бетон? Бетон это искусственный каменный материал, получаемый в результате твердения рационально подобранной, тщательно перемешанной и уплотненной смеси минерального вяжущего вещества, воды, заполнителей и в необходимых случаях специальных добавок. Смесь указанных компонентов до начала ее затвердения называют бетонной смесью. Вяжущее вещество и вода – активные составляющие бетона. В результате химического взаимодействия между ними образуется новое соединение в виде клейкого теста (цементное тесто, цементное молоко), которое обволакивает тонким слоем зерна мелкого и крупного заполнителя, а затем со временем затвердевает и связывает их, превращая бетонную смесь в прочный монолитный камень – бетон.

 Заполнители (песок, щебень, гравий и т.д.) занимают до 80…85% объема бетона и образуют его жесткий скелет, препятствующий усадке. Применяя заполнители с различными свойствами, можно получать бетоны с разнообразными физико-механическими показателями, например легкие, тяжелые, жароупорные и пр. Таким образом, бетон, до начала его твердения – это бетонная смесь — рационально подобранные и тщательно перемешанные минеральное вяжущее (цемент), вода, заполнитель и в необходимых случаях добавки (пластификаторы и ускорители твердения). Как и всякое вещество, бетонная смесь обладает различными физико-механическими и химическими свойствами, которые в значительной мере предопределяют качество и свойства получаемого из неё бетона. Остановимся на некоторых из них. Удобоукладываемость — характеризует способность бетонной смеси заполнять форму бетонируемого изделия и уплотняться в ней под действием силы тяжести или в результате внешних механических воздействий. Это свойство бетонной смеси оценивают подвижностью или жесткостью. Удобоукладываемость бетонной смеси зависит от ряда факторов: вида цемента, количества воды и цементного теста, крупности и формы зерен заполнителей, содержания песка.

Бетонные смеси одного и того же состава, но приготовленные на разных цементах имеют различную удобоукладываемость, что объясняется различной водопотребностью цемента. Например, пуццолановый портландцемент и шлакопортландцемент по сравнению с портландцементом обладают большей водопотребностью, а приготовленные на них бетонные смеси оказываются более жесткими. Подвижность- способность бетонной смеси растекаться под действием собственного веса. Степень подвижности бетонной смеси П оценивают величиной осадки (в см) конуса, сформованного из данной смеси. Подвижность бетонной смеси определяют на стандартном конусе (высота – 300 мм, диаметр основания – 200 мм, диаметр вершины – 100 мм). Величину осадки конуса (ОК) измеряют линейкой. Чем больше осадка конуса, тем более подвижна бетонная смесь. Практически все, кто когда-либо  сталкивался с применением бетона в быту, работали с подвижными (жидкими) бетонными смесями, которые легко заполняют даже самую сложную опалубку. Однако прежде чем снять опалубку необходимо какое-то время для того, чтобы бетон затвердел. При изготовлении камней методом вибропрессование на вибропресс, использование подвижных бетонных смесей становиться невозможным из-за того, что сразу после завершения процесса уплотнения (виброуплотнения) снимается с изделия форма тротуарной плитки.

Жесткость бетонной смеси — способность ее растекаться и заполнять форму под действием вибрации. Показатель жесткости определяют на приборе, который представляет собой металлический цилиндр диаметром 240 мм и высотой 200 мм. Цилиндр устанавливают на стандартную лабораторную виброплощадку. Затем в цилиндр вставляют стандартный конус и заполняют его бетонной смесью так же, как и при определении подвижности. После этого конус снимают и на бетонную смесь опускают стальной диск. Включив виброплощадку, вибрируют смесь до тех пор, пока цементное тесто не начнет выделяться из двух отверстий диска. В этот момент вибратор выключают. Время, необходимое для уплотнения смеси в приборе, называют показателем жесткости бетонной смеси (Ж) и выражают в секундах.

Для жесткой бетонной смеси нет нужды устанавливать выдержку между уплотнением и съемом опалубки, сразу после уплотнения опалубка снимается, а изделие сохраняет свою форму и может транспортироваться (с соблюдением некоторых мер предосторожности).

Изготовление тротуарной плитки (вибропрессование) использует бетонные смеси марки Ж3, Ж4, СЖ1. Связность — способность бетонной смеси сохранять однородную структуру, т.е. не расслаиваться в процессе транспортирования, укладки и уплотнения. В результате уплотнения частицы, составляющие смесь, сближаются, а часть воды как наиболее легкого компонента отжимается вверх, образуя капиллярные ходы и полости под зернами крупного заполнителя.

 Крупный заполнитель, плотность которого отличается от плотности растворной части (смеси цемента, песка и воды), также перемещается в бетонной смеси. Если заполнитель плотный и тяжелый, например гранитный щебень, частицы его оседают, пористые легкие заполнители – керамзит, аглопорит – всплывают. Все это ухудшает структуру бетона, делает его неоднородным, увеличивает водопроницаемость и снижает морозостойкость. Чтобы повысить связность и предотвратить расслоение бетонной смеси, необходимо правильно назначать количество мелкого заполнителя в составе бетона, а также сокращать расход воды затворения, используя пластифицирующие добавки. Свойства бетона — к основным свойствам бетона относят прочность, плотность, водонепроницаемость, морозостойкость, усадку, расширение и т.д.

 Прочность при сжатии — основной показатель механических свойств бетона. Она определяется пределом прочности при сжатии стандартных образцов – кубов размером 150х150х150 или готовых изделий (камней), изготовленных из данной бетонной смеси и выдержанных до испытания в течение 28 суток в нормальных условиях. По пределу прочности на сжатие для стеновых камней установлены следующие марки: М25, М35, М50, М75, М100, М125, М150, М200, для тротуарных плит следующие классы: В22,5, В25, В30, В35. Цифры в обозначении марки соответствуют пределу прочности бетона на сжатие, измеренному в кг/см², а цифры в обозначении класса соответствуют пределу прочности бетона на сжатие измеренному в МПа.

Прочность бетона при сжатии зависит от активности цемента (марки прочности), соотношения массы воды и цемента, прочности и качества заполнителей, их зер-нового состава, длительности твердения, температуры и влажности окружающей среды и др. Основные факторы, влияющие на прочность бетона, — активность цемента и соотношение массы воды и цемента в составе бетонной смеси (водоцементное отношение В/Ц или обратное ему цементоводное отношение – Ц/В). На прочность бетона определенное влияние оказывает и зерновой состав заполнителей.

 Наиболее прочные бетоны получают, используя заполнитель с крупными зернами. Зерна крупного заполнителя должны быть достаточно прочными и иметь шероховатую поверхность, обеспечивающую хорошее сцепление цементного камня с заполнителем. Прочность бетона зависит и от правильного перемешивания его составляющих в смесителе, когда все зерна заполнителя полностью покрыты слоем цементного теста. Значительное влияние на прочность бетона оказывает степень уплотнения бетонной смеси, продолжительность и условия твердения бетона. Хорошо уплотненный бетон в благоприятных температурных и влажностных условиях непрерывно набирает прочность в течение ряда лет. При этом в первые 10 суток прочность бетона растет довольно быстро, затем рост прочности к 28 суткам замедляется и, наконец, в возрасте свыше 1 года постепенно затухает. Например, бетонные образцы при хранении в нормальных условиях в 7 суточном возрасте имеют среднюю прочность, равную 60…70% от 28 суточной (марочной) прочности, в возрасте 180 суток, 1 года и 2 лет их прочность соответственно составляет 150, 175 и 200% марочной прочности.

Большое влияние на скорость нарастания прочности бетона оказывает температура окружающей среды. При 70…85 С⁰ в атмосфере насыщенного пара (в пропарочной камере) бетоны через 10…12 часов набирают прочность 60…70% марочной. При низких положительных температурах (5…7 С⁰) окружающего воздуха скорость нарастания прочности бетона замедляется, а при температуре ниже 0 С⁰ твердение бетона прекращается. Плотность — обычный бетон не является однородным монолитным материалом. В нем всегда имеются поры, образовавшиеся вследствие испарения излишней воды, а также неполного удаления воздушных пузырьков при уплотнении бетонной смеси.

 Плотность бетона повышается при тщательном подборе зернового состава заполнителей, уменьшении водоцементного отношения и применения пластификаторов, снижающих водопотребность смеси при той же подвижности, а также за счет тщательного уплотнения бетонной смеси. С возрастанием плотности бетона повышаются его свойства. Особенно высокие требования по плотности бетона предъявляются при изготовлении тротуарных плит и бордюрных камней. Морозостойкость — способность насыщенного водой материала выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание. Марка по морозостойкости F обозначает наибольшее число циклов замораживания – оттаивания, которое выдерживают образцы материала без снижения прочности на сжатие более 15%; потеря массы при этом не должна превышать 5%.

В наружных конструкциях, подверженных действию воды и переменных температур, морозостойкость – основной определяющий фактор долговечности. Проектную марку материалов по морозостойкости устанавливают в зависимости от условий эксплуатации конструкции и климата. Например, для производство шлакоблок установлены марки F 15, F 25, F 35, F 50. Для производство брусчатки – F100, F150, F200, F300. Морозостойкость бетона зависит от вида применяемого цемента, водоцементного отношения, качества заполнителей, плотности бетона и других факторов.

 Высокой морозостойкостью обладают бетоны с плотной структурой на низкоалюминатном портландцементе и высококачественном щебне. Как видно такие свойства бетона как прочность, плотность и морозостойкость напрямую зависят от водоцементного соотношения, чем меньше воды, тем прочнее, плотнее бетон, тем выше его морозостойкость. А чем меньше воды в бетонной смеси, тем выше ее жесткость. Таким образом, изделия полученные методом вибропрессования из жестких бетонных смесей обладают более высокой прочностью, плотностью и морозостойкостью.

07.06.2011

Все Статьи