Методы определения свойств бетонной смеси и бетона. - Исследование свойств бетонных смесей и бетонов на основе тонкомолотых вяжущих в условиях сухого жаркого климата

Основные сведения о принятых методах испытания бетонной смеси и бетона.

Для производства работ и обеспечения высокого качества бетона необходимо, чтобы бетонная смесь имела консистенцию, соответствующую условиям ее укладки в формы. Для оценки консистенции бетонной смеси и ее технологических свойств, определяющих способность заполнять данную форму и уплотняться в процессе укладки, в данной работе определяли показатели подвижности и жесткости смеси, расслаиваемость, коэффициент тиксотропии и другие свойства.

Бетонные смеси на основе ТМЦ различных модификаций могут по разному пластифицироваться и снижать свою водопотребность, меняя кинетику твердения, структуру и состав цементирующий новообразований, что влияет на свойства бетона, особенно учитывая технологию производства бетонных работ и влияние специфических условий районов сухого жаркого климата.

Экспериментальная часть работы выполнена с применением ряда стандартных методов. Для определения технологических свойств бетонных смесей, при различных температурах, проводился эксперимент следующим образом.

Смесь объемом 7 дм3 получали виброперемешиванием до стандартной консистенции, закладывали в специальный прибор объемом 6 дм3, а затем с помощью электроразогрева нагревали бетонную смесь до фиксированной температуры.

Закладывали смесь в стандартные конуса или в технический вискозиметр, с тремя равными слоями, при уплотнении каждого слоя 25-кратным стыкованием металлическими стержнями d = 16 мм и длиной 60 мм с округленными концами. Для приготовления бетонной смеси использовали сухие материалы, дозированные по массе, воду - по объему. Пластифицирующие добавки в смесь вводились с водой затворения. Перемещение смеси осуществляли ручным и механическим способом (виброперемешивание). Уплотнение образцов бетонной смеси производили на лабораторной виброплощадке с частотой колебаний 50 0,05 мм. Образцы после формования хранились до момента испытаний в нормальных температурно-влажностных условиях или в условиях с различными фиксированными температурами. Определение прочностных характеристик образцов проводили по стандартным методикам. Так как при введении СП в смеси на основе ТМЦВ разных составов наблюдается тиксотропное разжижение, к бетонным смесям на ВНВ и ТМЦ разного состава применяется очень энергичное перемешивание и механическое (вибрационное) воздействие, с целью более быстрого проявления тиксотропного эффекта разжижения, проявление этого эффекта ускоряется во время виброперемешивания. Вместе с тем, отмечены значительные изменения показаний подвижности при незначительном изменении В/Ц, что затрудняется сравнительные оценки. Целесообразно для данных исследований с целью получения сравнительных результатов проводить более глубокою гомогенизацию бетонных смесей. Это можно осуществить виброперемешиванием, которое позволит также проводить измерения технологических характеристик бетонной смеси в процессе вибрирования.

Бетонные смеси на основе ВНВ и ТМЦ обладают некоторыми особенностями механических и реологических свойств. Более глубокое изучение свойств бетонных смесей на основе ВНВ и ТМЦ осуществлялось с помощью новых приборов, позволяющих определить:

- истечения и уплотнение бетонных смесей при различных температурах; - коэффициент тиксотропии бетонных смесей; - расслаиваемость бетонных смесей при различных температурах; - отношение сопротивление сдвигу уплотненных структур при статических нагрузках и сопротивлению на сдвиг предельно напряженной структуры при различных температурах под воздействием вибрации.

Применение новых методов, по сравнению с традиционными для определения подвижности по осадке конуса (ОК) и жесткости по техническому вибровискозиметру позволяет более точно оценить особенности свойств структуры бетонных смесей на основе ВНВ и ТМЦ и получить рабочие зависимости от влияния составов бетонных смесей и их температур на укладываемость (формуемость) бетонных смесей и установить граничные условия, гарантирующие получение нерасслаиваемых и качественных бетонных смесей;

- жизнеспособность или водопотери бетонных смесей.

Исследования проводили при фиксированных температурах Т=25єС; Т=35єС; Т=45єС, на бетонных смесях различного состава.

Для более всесторонней оценки поведения бетона и бетонной смеси в условиях сухого жаркого климата необходимо наряду со стандартными методами испытаний использовать методики и приборы, позволяющие получить количественные показатели особенностей поведения материала в этих условиях. Это в первую очередь касается бетонной смеси, так как на ее свойствах условия сухого жаркого климата сказываются в большей мере.

Методика определения удобоукладываемости бетонной смеси по показателю истечения на специальном приборе.

Удобоукладываемость по истечению бетонных смесей определяли на специальном приборе, удобоукладываемость характеризовалась временем истечения смеси через калиброванное отверстие прибора, определяемым в секундах. Прибор позволяет производить быстрый разогрев бетонной смеси до температуры испытания с помощью электрического тока.

Прибор состоит из пластмассового цилиндра высокой 450 мм и диаметром 132 мм (1), в котором имеется в нижней части отверстие 100х100 мм, для истечения смеси, с плотно закрывающимся шибером (2), следящего устройства (3), показывающего уровень бетонной смеси. Подача напряжения для электроразогрева смеси до нужной температуры осуществляется с помощью подвижного диска, выполненного в виде штока имеющим 6 отверстий до 10 мм (4) и основания (5), величина напряжения регулируется патроном. Термометр (8) измеряет температуру смеси. Основание надежно изолированно (6), и жестко закреплено на виброплощадке с помощью магнитного устройства (7).

Методика проведения испытаний при различных положительных температурах (удобоукладываемости по истечению бетонной смеси) с помощью прибора заключается в следующем. Бетонную смесь с зернами заполнителя наибольшей крупности до 40 мм загружают тремя равными слоями в цилиндр прибора объемом 6 дм3 с закрытым шибером, при уплотнении каждого слоя 25 - кратным штыкованием металлическими стержнями 16 мм при их длине 600 мм с округленными концами. Затем устанавливают диск следящего устройства (если необходимо, с помощью электроразогрева нагружают бетонную смесь до фиксированной температуры) и включают виброплощадку.

Рис. 2.1. Прибор для определения время истечения бетонной смеси.

Уплотненные бетонной смеси фиксируют по появлению цементного теста в 3х и 4х из 6-ти отверстий диска. При этом на штативе замеряют высоту бетонной смеси (Н1). Затем открывают шибер и замеряют секундомером время истечения смеси до момента, когда диск опустится до фиксированной отметки Н2=190 мм (рис.. 2.2).

После каждого испытания по стандартным методикам измеряется подвижность и жесткость бетонных смеси. Смеси, прошедшие все испытания заформовываются.

Образцы после формования хранили до момента испытаний в нормальных условиях или при разных положительных температурах в климатической камере (в камере создают сухие и влажные условия).

Методика определения жизнеспособности бетонных смесей при различных повышенных температурах.

Методика заключается в следующем: подготавливается бетонная смесь объемом 6 дм3, перемешивание производится в вибросмесителе до стандартной консистенции бетонной смеси, соответствующей условиям ее укладки. Затем определяют ее подвижность (осадку конуса) по стандартной методике.

После этого смесь загружают в цилиндр электронагревакщей установки и нагревают до фиксированной температуры. После того, как смесь нагрелась, она выдерживается в цилиндре при заданной фиксированной температуре в течении 15 минут.

Затем снова определяется осадка конуса и время истечения. После этого процедура повторяется при той же температуре и в течении того же времени до тех пор, пока осадка конуса смеси не будет равна нулю. После этого определяется время истечения еще в течении 2,5 - 3 часа. После проведенных испытаний определяется плотность бетонной смеси.

Рис. 2.2. Схема прибора

Данная методика применяется для определения жизнеспособности бетонных смесей при различенных фиксированных температурах Т = 25С, 35С и 45С. Все полученные в ходе опыта результаты заносятся в таблицу и по данным строятся графические зависимости.

Методика определения коэффициента тиксотропии бетонной смеси.

Для исследования тиксотропии бетонных смесей на основе ВНВ и ТМЦ определяли сопротивление выдерживанию стержня с шариком из бетонной смеси: определено сопротивление сдвигу уплотненной структуры при статических условиях и при воздействии вибрации (для предельно разрушенной структуры) при различенных температурах. Для этого использовали специальный прибор (рис. 2.3) и методику испытания.

Прибор для определения усилия выдерживания состоит из бункера для хранения и высыпания дроби (1), заслонки с магнитным управлением (2), потенциометра КСП - 1 (3) для регистрации показаний перемещения стержня в бетонной смеси, пластмассового цилиндра объемом 6 литров (4), в верхней и нижней части которого расположены металлические диски (5,6) и к которым подводится напряжение через ЛАТР.

Металлическое основание надежно изолирована (7) от виброплощадки (9), цилиндр и изолирующее основание прикреплены к металлической пластинке (8), которая закрепляется на виброплощадке при помощи магнитного устройства. На раме закреплены горизонтально 2 ролика (10), через которые проходит трос 3 мм (11).

С одного конца к тросу прикрепляется емкость (15), с другого - закрепляется стержень (13) с шариком на конце 50 мм. На трос одета конусообразная втулка (12), с помощью которой производят отключение прибора посредством регулятор (концевика) (14).

Рис. 2.3. Прибор для определения усилия выдергивания бетонной смеси

При начальном перемещении стержня в бетонной смеси, одновременно закрывается магнитная заслонка (2) подачи дроби в емкость (15). Для контроля температуры в бетонную смесь используют термометр (16). Методика заключается в следующим: перед загрузкой бетонной смеси в цилиндрическую форму (1), в центре цилиндра устанавливают стержень (13) центровка стержня осуществляется с помощью направляющей втулки (14). Бетонную смесь с наибольшей крупностью зерен заполнителя 40 мм загружает в цилиндрическую форму тремя равными слоями с уплотнением каждого 25-ти кратным стыкованием. После заполнения формы объемом 6 дм3 бетонной смесью, ее закрепляют на виброплощадке (9) с помощью магнитного устройства. Затем, если необходимо, бетонную смесь нагревают до фиксированной температуры с помощью электроразогрева в течение 2-3 минут. После этого подают дробь в емкость (15). По мере возрастания нагрузки (масса дроби в емкости) стержень начинает перемещаться, при этом отключается система подачи дроби в емкость (т. е. прекращается возрастание нагрузки) и фиксируется с помощью потенциометра перемещение стержня. Усилие выдергивания стержня определяется по массе дроби в емкости (15).

Аналогично определяют перемещение стержня в бетонной смеси и величину усилия выдергивания при виброуплотнении.

Предельное напряжение сдвига условно можно определить по формуле:

(1)

Где F - усилие выдергиванию, МПа S - площадь поверхности шара-с стержня, равная 78,6 см2.

Для характеристики тиксотропных свойств бетонных смесей достаточно определить коэффициент тиксотропии Кт, как отношение усилия выдергивания шарика из предельно уплотненной структуры (У1) и усилию выдергивания шарика из предельно разрушенной структуры (У2), возникающей при длительной вибрации.

Методика определения расслаиваемости бетонных смесей при различных положительных температурах.

Применение способов снижения расслаиваемости бетонных смесей на основе ВНВ и ТМЦ (в условиях сухого жаркого климата) при различных положительных температурах путем подбора состава, введения химических и пластифицирующих добавок, введения наполнителей - не позволяет в полном объеме предотвратить расслоение литых и жестких бетонных смесей, обеспечить высокие физико-механические свойства бетонов смесей (ГОСТ 10196 - 2000) не применим для жестких бетонных смесей на ВНВ и ТМЦ.

Новый прибор и методика определения расслаиваемости смесей при различных положительных температурах для условий сухого жаркого климата повышает точность определения расслаиваемости, сокращает сроки и трудоемкость проведения испытаний. Устройство для определения расслаиваемости при различных положительных температурах бетонной смеси с помощью вибропросева (рис. 2.2.4) через сетку, состоит из пластмассового цилиндра объемом 4 дм3 (1), в котором имеется отверстие в нижней части размером 100х100 мм (2), и плотно закрепленной сетки с ячейками 5 см (3) для просева растворной части бетонной смеси. Электроразогрев бетонной смеси до нужной температуры осуществляется с помощью электродов. Используется также подвижный диск (4) и плита основания (5). Напряжение регулируется через латр; термометром (8) измеряется температура смеси. Основание надежно изолированно и жестко закреплено (6) на виброплощадке с помощью магнитного устройства (7). Для измерения температуры смеси используется термометр (8).

Рис. 2.4. Прибор для определения расслаиваемости бетонной смеси

Устройство работает следующим образом: цилиндрическая емкость (1). Предварительно протертая внутри влажной тканью, цилиндрическая емкость заполняется бетонной смесью объемом 4 дм3, уплотняется штыкованием. Смесь с помощью электроразогрева нагревается до определенной фиксированной температуры, затем включается виброплощадка. Время отделения раствора фиксируется секундомером в течение 3-х минут, отделившийся за это время раствор отбирается через нижнее отверстие в мерный сосуд и взвешивается на лабораторных весах.

По величине объема и массы отделившегося раствора можно оценить расслаиваемость бетонной смеси и определить условия, при которых расслаиваемость смеси будет минимальной.

Для проектирования состава бетона и управления качеством материала на производстве необходимо иметь зависимости свойств бетонной смеси от ее состава, использованных материалов, условий приготовления и уплотнения, а также от температуры.

Поскольку в опытах приходится учитывать влияние на свойства бетонной смеси и бетона многих факторов, то в диссертации для получения расчетных зависимостей использован метод математического планирования эксперимента с последующей обработкой полученных опытных данных по специальной программе на персональных компьютерах.

Похожие статьи