Материал: Доманская. Строительные материалы и изделия. Учебное пособие

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

После этого конус снимают и, поворачивая штатив, опускают стальной диск 4 на бетонную смесь. Общая масса диска с шайбой и штангой составляет около 2750 г, что создает при уплотнении пригруз 0,9 кПа. Включив виброплощадку, смесь подвергают вибрации до тех пор, пока цементное тесто не начнет выделяться из всех отверстий диска. В этот момент вибратор выключают. Время, необходимое для уплотнения смеси в приборе, называют показателем жесткости бетонной смеси (Ж) и выражают в секундах.

Рис. 6. Методики определения подвижности (а)

ижесткости (б) бетонной смеси:

1— конус Абрамса; 2 — жесткая бетонная смесь (ОК = 0); 3 — подвижная бетонная смесь (ОК > 0); 4 — прибор для определения жесткости бетонной

смеси; 5, 6 — начальный и конечный моменты испытаний

Классификация бетонных смесей по подвижности приведена в ГОСТ 7473–2010 «Смеси бетонные. Технические условия» (см. табл. 14). Бетонные смеси марок Ж1–Ж4 имеют

154

17. Материалы и изделия на основе минеральных вяжущих веществ

ОК = 0, а бетонные смеси марок П2–П5 имеют показатель жесткости Ж = 0, т. к. оседают и заполняют форму без включения виброплощадки.

17.5. Структура бетона

Структура бетона как и любого композитного материала на природных сырьевых компонентах является крайне неоднородной и отдельные объемы материала могут значительно отличаться друг от друга по свойствам (см. рис. 7). Эти различия характерны для отдельных микрообъемов цементного камня, а особенно для сыпучих каменных материалов крупного и мелкого заполнителей. Особыми свойствами обладает контактная зона — прослойки цементного камня на границе с зернами щебня или гравия, дополнительно уплотненные самим заполнителем, содержат микродефекты, зерна вяжущего, не всту-

155

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

пившего в реакцию с водой, и др., что снижает однородность материала.

Наибольшее влияние на свойства бетона оказывает плотность. С учетом количества пор и воздушных пустот в структуре бетона профессор Ю. М. Баженов предложил общепринятую классификацию макроструктуры, разделив ее на четыре типа (см. рис. 8).

Плотная структура практически не содержит воздушных пор (не более 5 % объема), а состоит из сплошной матрицы растворного камня с прочно связанными зернами плотного крупного заполнителя. В случае, когда между зернами щебня или гравия много растворного слоя, макроструктуру называют «с плавающим заполнителем», а ее прочностные характеристики определяются растворным камнем. В противоположном случае малой толщины растворного слоя зерна крупного заполнителя контактируют между собой и при этом прочность бетона в большей степени зависит от характеристик заполнителя, а от матрицы цементного камня — в меньшей.

1 — зерна заполнителя; 2 — контактная зона; 3 — зона ослабленной структуры вследствие седиментации; 4 — воздушные пузырьки;

5 — зона уплотненной структуры; 6 — крупные седиментационные поры

156

17. Материалы и изделия на основе минеральных вяжущих веществ

Рис. 8. Макроструктура бетонов:

I — плотная; II — плотная с пористым заполнителем;

III — ячеистая; IV — зернистая

1 — матрица из цементного камня; 2 — заполнитель

Структура с пористым заполнителем состоит также из сплошной матрицы, но в нее вкраплен пористый заполнитель с шероховатой поверхностью, обеспечивающей прочное сцепление с растворной матрицей за счет проникновения цементного камня в поры и неровности заполнителя. При этом большая часть пористости является закрытой и располагается внутри заполнителя. В таком типе структуры основным определяющим прочностные характеристики фактором является прочность растворной матрицы, выступающей в системе структуры композита в качестве каркаса.

В ячеистой структуре замкнутые, не соединенные друг с другом поры и пустоты равномерно распределены по всему объему композита. В зависимости от содержания и размеров пустот дополнительно могут быть разделены на крупно– и мелкопористые ячеистые бетоны. В данной структуре единственный компонент, определяющий прочностные характеристики композита, — это ячеистая матрица растворного или цементного камня.

Зернистая структура состоит из совокупности зерен твердого материала, скрепленных между собой цементной матрицей. При этом пористость является непрерывной (поры сообщаются друг с другом по всему объему) и максимальной из всех четырех структур. Прочность и долговечность структуры определяется величиной адгезии цементного камня с заполнителем.

157

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

17.6. Свойства бетона

Основной определяемой характеристикой конструкционных видов бетона является прочность при сжатии или изгибе.

Прочность при сжатии характеризует максимальное сжимающее усилие, которое необходимо для разрушения образцов стандартных форм и размеров (кубов 150×150×150 мм), рассчитывают по формуле:

где α — масштабный коэффициент; Р — разрушающее усилие, кН;

S — площадь сечения материала, перпендикулярного прилагаемой нагрузке, мм 2.

В соответствии с требованиями ГОСТ 10180–2012 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам» допускается испытывать образцы-кубы других размеров, которые выбирают в зависимости от максимальной крупности примененного заполнителя, с учетом масштабного коэффициента α (см. табл. 15).

Предел прочности при изгибе определяют при нагружении образца-призмы длиной в 4 раза больше ребра прямоугольного сечения (100×100, 150×150, 200×200, 250×250 и 300×300 мм) и рассчитывают по формуле:

a Чb

где σ — масштабный коэффициент (см. табл. 15); Р — разрушающая нагрузка (усилие), Н;

l — расстояние между осями опор, мм; a — ширина образца, мм;

b — высота образца, мм.

158