Вопрос 62. Основы технологии цементных бетонов. Способы зимнего бетонирования

Бетоном называют искусственный камень, получаемый в результате твердения рационально подобранной смеси, которая состоит из вяжущего вещества, воды и заполнителей (песка и щебня). Смесь этих материалов до затвердевания называют бетонной смесью.

Основные технологические операции приготовления бетонной смеси – дозирование исходных материалов и их перемешивание.

Материалы дозируют дозаторами периодического или непрерывного действия. Первые могут иметь ручное, полуавтоматическое или автоматическое управление. Наиболее совершенны автоматические весовые дозаторы, обладающие высокой точностью дозирования, малой продолжительностью цикла взвешивания и легкостью управления.

По существующим нормам допускаемое отклонение и дозирование должно быть не более 1% для цемента и воды по массе и не более 2% для заполнителей. Такая точность может быть обеспечена только при дозировании по массе.

Расход воды:

Оптимальное количество воды, л, на 1м³ бетонной смеси должно обеспечивать необходимую подвижность или жесткость бетонной смеси. Водосодержание бетонной смеси зависит от осадки конуса, удобоукладываемости смеси, а также крупности заполнителя. Чем больше осадка конуса, меньше жесткость и мельче заполнитель, тем выше водосодержание бетонной смеси.

Расход цемента.

По определенному значению Ц/В и принятой водопотребности бетонной смеси рассчитывают ориентировочный расход цемента, кг, на 1м³ бетона

Ц/В= R_б/AR_ц + 0,5 – для бетонов с водоцементным отношением, равным или большим 0,4 (Ц/В<2,5);

Ц/В= R_б/A₁Rц - 0,5 – для бетонов с водоцементным отношением, меньше 0,4 (Ц/В>2,5);

Ц=Ц/В х В

Расход заполнителей.

Для определения расхода песка и щебня (гравия) задаются двумя условиями:

1) Сумма абсолютных объемов всех составных частей бетона, л, равна 1м³ (1000л), уплотненной бетонной смеси:

Ц/р_ц + П/р_п + Щ(Г)/р_щ(г) +В = 1000

Ц, П, Щ(Г) – содержание цемента, воды, песка и щебня (гравия),кг, в 1м³ бетонной смеси; р_ц, р_п,р_щ(г) – плотность этих материалов, кг/м³.

2) Цементно-песчаный раствор заполнит пустоты в крупном заполнителе с некоторой раздвижкой зерен, т.е.

Ц/р_ц + П/р_п +В = V_{пуст. Щ(Г)} Щ(Г)/р_н.щ(г) α,

Где V_{пуст. Щ(Г)} – плотность щебня (гравия) в стандартном рыхлом состоянии; р_н.щ(г) – насыпная масса щебня (гравия);

а – коэффициент раздвижки зерен щебня: для жестких смесей 1,05-1,1; для подвижных смесей 1,25-1,4 и более. Коэффициент а еще называют избытком раствора.

Решая совместно эти два уравнения, находим формулу для определения потребности в щебне:

Щ(Г) = 1000/(V_{пуст. Щ(Г)} х а/ р_н.щ(г) + 1/ р_щ(г).

П = [ 1000 – (Ц/р_ц + Щ(Г)/р_щ(г) +В)] р_п.

Перемешивают бетонную смесь в бетоносмесителях периодического и непрерывного действия. В системах периодического действия рабочий циклы машины протекают с перерывами, т.е. в них периодически загружают отвешенные порции материалов, перемешивают и выгружают бетонную смесь. В смесителях непрерывного действия все три операции проходят непрерывно. Продолжительность б/с зависит от ее подвижности и объема бетоносмесителя: чем меньше подвижность смеси и больше объем смесителя, тем больше оптимальное время перемешивания. Так, для бетоносмесителя объемом до 400л оно равно 1мин., объемом 4500л – около 30мин. Время перемешивания жестких бетонных смесей должно быть увеличено примерно в два раза по сравнению со временем перемешивания подвижных бетонных смесей.

Способы зимнего бетонирования.

Бетон, укладываемый зимой, предохраняют от замерзания в течение срока твердения, необходимого для приобретения им 50% проектной прочности. Нормальные условия твердения бетона зимой обеспечиваются двумя способами: использованием внутреннего тепла бетона и дополнительной подачей к бетону тепла извне.

Внутренний запас тепла создают путем подогрева составляющих бетонной смеси (воды, песка, щебня и гравия). Их нагревают до такой степени, чтобы температура бетонной смеси, выходящей из бетономешалки, не превышала 30°С, так как при более высокой температуре смесь быстро густеет и теряет удобоукладываемость.

Чтобы сохранить запас тепла в течение определенного срока, конструкции со свежеуложенной бетонной смесью покрывают теплоизоляционными материалами. Это способ носит название «ТЕРМОС» и применяют его для массивных конструкций, имеющих модуль поверхности (отношение охлаждающей поверхности бетона к его объему) не более 6.

В тонких, а иногда и в массивных конструкциях свежеуложенную бетонную смесь подогревают снаружи паром ил электрическим током (электропрогрев). Пар обычно вводят в промежутки между стенками двойной опалубки или в каналы, вырезанные с ее внутренней стороны; иногда пар пропускают по трубам, уложенным внутри бетона. Такой способ дает возможность получить через 1-2суток прочность, равную 60-70% марочной.

При электропрогреве бетона используют переменный ток. Его передают электродами двух типов: поверхностными (в виде стальных пластинок, укладываемых на поверхность) и внутренними (в виде стальных стержней, уложенных в горизонтальном или вертикальном направлении). При изготовлении ж/б конструкции в качестве одного из электродов используют арматуру. Однако температура не должна превышать 60°С, так как иначе возможна местная пересушка бетона.