Подвижность бетона

Удобоукладываемость бетонной смеси – показатель ее способности эффективно заполнять форму и не расслаиваться при транспортировке и хранении. Эта характеристика является одной из основных при определении возможности использовать пластичный материал в строительстве. Требования к этому показателю указаны в ГОСТе 7473-2010.

Подвижные (текучие) бетоны заполняют опалубку под действием собственной силы тяжести. Применительно к ним удобоукладываемость характеризуется показателем подвижности (П1-П5). Смесь хорошей текучести заполняет форму с образованием минимального количества пор или с их полным отсутствием. Это важно, поскольку поры, занимающие 2% от объема, снижают прочность строительной конструкции на 10%, занимающие 5% – на 30%.

Что такое подвижность пластичной смеси бетона? Какие факторы на нее влияют?

Консистенция бетонной смеси меняется от жесткой до легко подвижной. В соответствии с ГОСТом 7473-2010 она обозначается буквой П и цифрами 1-5. Чем больше цифра, тем выше текучесть пластичной массы. Бетоны П1-П3 относятся к материалам малой подвижности, П4-П5 – к очень подвижным.

Параметры, увеличивающие и снижающие текучесть смеси:

• Самопроизвольному заполнению опалубки препятствует сцепление частиц наполнителя между собой и со стенками формы. Гравий с гладкой поверхностью снижает трение смеси с поверхностью опалубки и повышает подвижность раствора. Однако прочность бетонных и железобетонных элементов на гравии значительно ниже, чем прочность конструкций, изготовленных с применением щебня.
• Текучесть снижают глинистые и пылевидные включения в заполнителях. К тому же они становятся причиной появления дефектов в готовом отвердевшем продукте.
• Подвижность повышают путем увеличения количества воды и цемента, добавления пластификаторов. Увеличение объема цементного теста и уменьшение количества заполнителей при неизменном водоцементном соотношении приводит к повышению текучести смеси с сохранением прочности затвердевшего продукта.
• На показатель текучести влияет тип используемого цемента. Бетонные смеси с пуццолановым портландцементом, особенно если они имеют кремнеземистую присадку, показывают большую осадку конуса, по сравнению с осадкой конуса бетона, изготовленного на обычном портландцементе.
• Недостаточную подвижность компенсируют штыкованием и вибрированием.

У смесей со слишком высокой текучестью тоже есть недостатки. Слишком подвижный бетон, уложенный на щебневую подушку, не держится на ее поверхности, а уходит вглубь. При заливке в дощатую опалубку высокоподвижная смесь начнет выливаться сквозь щели.

Регуляторы подвижности бетонных смесей

Простейший способ повышения текучести пластичной массы – добавление воды – приводит к снижению прочности отвердевшего продукта. Нарушение оптимального водоцементного соотношения становится причиной недобора марочной прочности на несколько классов. Такой вариант применим только при устройстве монолитных конструкций, не запланированных для серьезных нагрузок.

Для регулирования подвижности бетонной смеси и экономии цемента в ответственных конструкциях применяют химические присадки, вводимые в малых количествах (0,1-2,0%), и тонкомолотые лигатуры (до 20%), позволяющие сократить расход вяжущего с сохранением нормативного качества пластичной массы и готового продукта. Наиболее эффективными химическими добавками являются пластификаторы и суперпластификаторы, которые обеспечивают:

• увеличение подвижности с одновременным снижением водопотребности;
• снижение времени вибрирования, что сокращает расход электроэнергии;
• возможность применения смеси в литьевом методе;
• экономию цемента;
• повышение прочности отвердевшего продукта – актуально не для всех химических присадок;
• продление времени технологической текучести материала;
• возможность бетонирования строительных конструкций сложных форм;
• улучшение технологических свойств бетона.

Суперпластификаторы – полимерные вещества, вводимые в количестве 0,1-1,2% от общего объема вяжущего. Активное действие присадки продолжается в течение 2-3 часов с момента ее введения. В индивидуальном строительстве часто вместо дорогостоящих промышленных пластификаторов применяют жидкое мыло или моющее средство для посуды в пропорции: примерно столовая ложка на ведро бетонной смеси.

Способы определения подвижности бетонной смеси

Определение этого показателя на месте ведения строительства позволяет оперативно регулировать технологические свойства бетонов. Существует несколько вариантов установления степени текучести. Наиболее распространенный, простой и не требующий использования сложных специальных инструментов, – проверка осадки конуса бетонной смеси. Для проведения испытаний понадобятся:

• конус из оцинкованного или нержавеющего стального листа, высотой 30 см, диаметром нижней части – 20 см, верхней части – 10 см, оснащенный упорами и ручками;

• загрузочная воронка, которая вставляется в верхнюю часть конуса, или совмещенная с конусом;
• дощатое основание 70х70 см, обитое оцинкованным стальным листом, в домашних условиях используют оргалит или фанеру;
• стальной стержень диаметром 16 мм и длиной 600 мм с закругленным концом;
• две деревянные или стальные линейки длиной 700 мм;
• кельма.

Как определяется подвижность бетонной смеси:

• Дощатое основание увлажняют.
• В середину основания устанавливают конус и фиксируют его с помощью упоров.
• Конус заполняют бетонной смесью в три слоя. Каждый загруженный слой штыкуют с помощью стального штыря не менее 25 раз.
• Излишки пластичной массы срезают по верхнему основанию конуса.
• Стальную форму медленно снимают с бетонного конуса в течение 3-7 секунд. После этого конус начинает медленно осаживаться.
• Стальной конус устанавливают рядом с осевшим бетонным. С помощью двух линеек измеряют разницу их высот в сантиметрах.

Еще один способ проверки на класс подвижности бетона, в котором фракции крупного заполнителя находятся в пределах 5-40 мм, – испытания с помощью вискозиметра. Стальной конус с загруженной в него смесью (по технологии, описанной выше) устанавливают на вибростол. В форму втыкается штатив с делениями и надетым на него металлическим диском. Одновременно активируются виброплита и секундомер. Груз под действием вибрации должен опуститься до установленной отметки. Время, в течение которого проходит этот процесс, и определяет подвижность пластичной массы.

Измерения проводят дважды и находят среднее арифметическое значение результатов. Осадка конуса в сантиметрах соответствует определенной марке подвижности.

Таблица соответствия осадки конуса маркам подвижности бетона

Области применения бетонных смесей различных степеней подвижности

Необходимая марка удобоукладываемости определяется на стадии проектирования строительной конструкции и зависит от ее назначения. Чем выше текучесть бетона, тем лучше он заполняет опалубки сложных форм с густым расположением арматуры. В случае густого армирования вибрирование смеси невозможно или затруднительно.

Необходимая текучесть состава в зависимости от области применения:

• Малоподвижные составы марки П1 и жесткие Ж1. Устройство бетонных подушек под фундаменты и стяжек для пола.
• П1. Покрытия дорог и аэродромов, плитные железобетонные фундаменты с редким расположением арматурных стержней или плиты без армирования.
• П1, П2. Железобетонные балки и плитные фундаменты с умеренным количеством стальной арматуры.
• П2. Крупногабаритные колонны.
• П2, П3. Горизонтально расположенные железобетонные конструкции с плотным армированием.

• П3, П4. Вертикально расположенные строительные конструкции с густым расположением арматурных прутьев – колонны, высокие фундаменты.
• П5. Производство плит перекрытий и монтаж трубопроводов. Смеси с таким высоким показателем подвижности можно заливать только в полностью герметичные опалубки.

Оптимальная удобоукладываемость бетона не только облегчает бетонные работы, но и оказывает непосредственное влияние на качество отвердевшего бетона.