ТЕХНОЛОГИЯ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИИ

РЕОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

В условиях массового производства сборных желе­зобетонных изделий большое значение приобретает характери­стика формовочных свойств бетонных смесей физически обосно­ванными величинами — реологическими показателями бетонной смеси [2]. Знание этих величин позволит более точно назначать параметры и режимы виброуплотнения смеси, разработать эф­фективные методы контроля уплотнения бетонной смеси и т. п.

Реологические коэффициенты. Многочисленные ис­следования показывают, что применяемые в строительстве це­ментное тесто, растворы и бетонные смеси следует относить к дисперсным твердообразным системам, структурно-механиче - ские свойства которых, в первую очередь, характеризуются сле­дующими основными показателями: предельным напря­

Жением сдвига т0—при деформировании и наимень­шей постоянной пластической вязкостью Г}т — при истечении.

Величины Т0 и т]т являются одними из основных физико-ме­ханических характеристик структурированных систем, опреде­ляющих их поведение при различных внешних воздействиях.

Прочность структуры бетонной смеси, определяемая величи­ной предельного напряжения сдвига то, возрастает с увеличе­нием дисперсности цемента и его концентрации, с уменьшением прослойки цементного раствора между заполнителями, с увели­чением поверхности и угловатости формы заполнителей. При вибрировании прочность структуры бетонной смеси резко умень­шается, одновременно понижается и вязкость смеси, достигаю­щая в пределе Г]г .

Следовательно, степень подвижности бетонных смесей может быть представлена как совокупность элементных физических понятий, характеризующих внутреннее трение и сцепление меж­ду частицами. Для использования реологических свойств бетон­ных смесей разработана методика их определения посредством стандартного конуса и технического вискозиметра.

Предельное напряжение сдвига' бетонной сме­си то может быть определено по осадке стандартного конуса, уплотненного вибрированием до практически полного уплотне­ния (97].

Максимальное касательное напряжение у основания конуса

Где У—объемный вес смеси в конусе;

V—объем конуса, См3-,

Б—площадь основания конуса (после осадки).

При т>го конус будет оседать до тех пор, пока т в состоя­нии предельного равновесия не уменьшится ДО То.

Пример. Для стандартного конуса (рис. 43) /?= 10 См, V=5500 с,«3, при 1>~2,4 и осадке конуса А к—2 см, Л Р=0,4 см. Тогда

5 = г (Р + Л й)2 = 340 См2;

2 , 4 - 5500

. = 19,4 Г! см2

2 • 340

При нулевой осадке конуса на верхнее основание конуса устанавливают пригруз Р и тогда

IV-

‘о —

При вибрировании жестких бетонных смесей величина т0 да­ет возможность характеризовать прочность их структуры, опре­делить минимальный пригруз или наименьшее давление при вибропрессовании.

Пластическая вязкость вибрируемой бетонной смеси может быть определена на техническом вискозиметре. При вибрировании силы трения и сцепления внутри бетонной смеси значительно ослабляются или полностью исчезают; бе­тонная смесь приобретает ряд свойств жидкости и вследствие этого хорошо заполняет форму и уплотняется. Уменьшение внут­реннего тренпя при вибрирова­нии бетонной смеси легко про­верить постановкой простого опыта. Разрезанный пополам ящик заполняется бетонной сме­сью, которая находится под дав­лением силы Р. К ящику прикла­дывается сила Р, смещающая его верхнюю половину по отношению к нижней (рис. 44).

Если по оси абсцисс откла­дывать значение смещения 5, а но оси ординат величины уси­лий Р, получим кривую, которая имеет максимум в точке А соот­ветственно разрушающей нагруз­ке РР, зависящей от величины давления на бетонную смесь.

Площадь ОАВ характеризует работу, затраченную на смещение верхней части ящика, следовательно, на преодоление сил внут­реннего трения.

Если установить ящик на вибрационном столе и, повторив опыт, провести измерение силы /•’, необходимой в этом случае для сдвига верхней части ящика, можно убедиться, что она уменьшится до очень малой величины, близкой к нулю. Если
затем выключить вибратор и снова произвести измерение силы Р, она опять покажет наличие внутреннего трения, хотя кривая максимального усилия будет отличаться от приведенной на рис. 44.

На основании рассмотренного опыта известный французский ученый Р. Лермит предложил реологические характеристики бетонной смеси: коэффициент внутренего трения, связность смеси и др. [40]. Понижение вязкости бетон­ной смеси вследствие вибрационного воздействия объясняется тем, что зерна заполнителя или частицы цемента совершают вынужденные колебания со скоростью, зависящей от парамет­ров вибрирования, и массы частиц, вследствие этого коагуля­ционная структура коллоидного цемент­ного клея разруша­ется и вязкость его значительно пони­жается.

Для предельного разрушения струк­туры, т. е. достиже­ния наибольшей пластичности смеси, параметры вибриро­вания следует наз­начать близкими к собственным часто­там колебаний зе­рен, составляющих бетонную смесь, что при вибрировании соз­даст условия резонанса, обеспечивая получение наибольших амплитуд.

Для, каждой бетонной смеси в зависимости от характеристи­ки входящих в нее элементов, например, крупности или шеро­ховатости щебня, необходима определенная интенсивность коле­баний для преодоления внутренних сил сопротивления и перехо­да из упруго-вязкого состояния в состояние временной текучести.

Тиксотропия бетонной смеси. После прекращения вибрирования бетонная смесь приобретает еще большую струк­турную вязкость, чем до вибрации. Свойство бетонных смесей обратимо изменять основные реологические характеристики (пластическую вязкость и предельное сопротивление сдвигу) Под влиянием механических воздействий называется тиксотро - пией.

Тиксотропия имеет существенное значение при перемешива­нии бетонной смеси, ее транспортировании и собенно при уплот­нении. Все вибрационные способы формования изделий и уплот­нения бетонной смеси основаны на понижении прочности струк­

Туры и уменьшении вязкости в процессе формования и восста­новлении прочности структуры и повышении вязкости По окончании вибрирования. Явлением тиксотропии объясняется высокая эффективность вибрирования, при котором значительно уменьшается расход механической энергии по сравнению с дру­гими способами уплотнения жесткой бетонной смеси.

При характеристике тиксотропии твердообразных систем (в том числе и бетонной смеси) принято различать тиксотро - пию прочности структуры, характеризуемой обрати­мым изменением предельного напряжения сдвига т0, и т и к с о - тропию вязкости, т. е. обратимое изменение вязкости смеси Г)О-

Коэффициенты тиксотропности бетонной смеси, отражающие предельно возможное разрушение ее структуры, могут быть представлены в следующем виде:

К,, 1 — т0 и /С2 —

■*]х

Количественная оценка показателей тиксотропии и реологи­ческих характеристик еще не стала общепринятой; в зависимости от методики исследования могут быть получены различные ре­зультаты.