Управление свойствами бетонной смеси
Эффективное управление свойствами БС на начальной стадии твердения ее структуры осуществляется под воздействием механических и физико-химических факторов.
Уделяется особое внимание достижению предельно разрушенной структуры в начальный период. Именно в это время происходит процесс проникновения «цементного клея» в поры и дефекты поверхности заполнителя, что приводит к ускоренному росту адгезионных контактов на последующих стадиях формирования прочной структуры бетона.
Для выявления реологических характеристик БС применяют специальные приборы - вискозиметры различных видов. [1]
При определении реологических свойств БС (или только цементного теста) наиболее часто применяют приборы с вибрационным воздействием, поскольку вибрация широко используется в технологических процессах заполнения форм и уплотнения бетонных изделий.
Бетонные смеси с В/Ц = 0,55...0,60 обычно не требуют механического воздействия для укладки в формы. Однако получающиеся при этом бетоны отличаются высокой пористостью, большим водопоглощением, они неморозостойкие и недолговечные.
Для улучшения структуры бетона проводят вакуумирование с помощью вакуум-щитов. При этом происходит отсос лишней воды из БС после ее укладки в формы (до тепловой обработки).
Процесс виброуплотнения БС является важнейшим фактором технологии получения бетона нормативной прочности. Для уплотнения БС используют различные способы: виброштампование, вибропрессование, вибропрокат с пригрузом, повторное вибрирование и др. Повторное вибрирование разрушает дефектную структуру бетона, стимулирует кристаллообразование в цементном камне и тем самым повышает его прочность на 20...30 %.
Эффект виброуплотнения зависит от частоты и амплитуды колебаний. Они являются критериями интенсивности вибрации - энергии, затраченной в единицу времени на единицу площади вибрируемой бетонной смеси.
Транспортирование бетонных смесей по трубопроводам
При возведении инженерных объектов из бетона на процессы подачи, распределения и укладки БС приходится около 30 % всех трудовых затрат, на этих работах занято около 20 % бетонщиков. Поэтому сокращение затрат труда на бетонных работах, продолжительности их производства и стоимости - одна из важнейших задач в строительстве. Опыт показал, что наиболее эффективным направлением повышения производительности труда и сокращения трудозатрат является использование технологии трубопроводной подачи1 и укладки бетонной смеси бетононасосами. Эта технология позволяет механизировать процесс производства бетонных работ.
Одним из наиболее эффективных средств трубопроводного транспорта бетонных смесей являются бетононасосные установки. Использование бетононасосов целесообразно при интенсивности укладки бетонной смеси не менее 80... 100 м3 в одну смену.
В бетоноведении наиболее широко применяются теоретические модели перекачивания БС, основанные на аппроксимации поведения бетонной смеси в бетоноводе уравнением Шведова - Бингама. Согласно такому представлению течения БС, потери давления в бетоноводе рассчитываются с учетом:
- ? геометрических параметров и длины бетоновода;
- ? предельного напряжения сдвига т0 и вязкости г бетонной смеси, а также скорости движения v.
Для расчета удельных потерь давления в бетоноводе при перекачивании БС используют реологическое состояние смеси, предложенное Д.М. Толстым:
где т - касательное напряжение; топ - предельное напряжение сдвига в пристенном слое бетоновода; Ъ - коэффициент скорости, зависящий от конкретного состава бетонной смеси; v - скорость движения смеси в бетоноводе.
Значения величин топ и Ъ в зависимости от состава и физикомеханических характеристик компонентов смеси можно найти в специальной литературе.
Основной путь интенсификации бетонных работ при использовании бетононасосов - применение смесей с пластифицирующими добавками. Это позволяет снизить энергоемкость приготовления, укладки и уплотнения смеси, повысить качество поверхности бетонных конструкций, сократить расход цемента на 10... 15 % и др. Введение пластифицирующих добавок улучшает перекачиваемость БС за счет снижения потерь давления при их перемещении по бетоноводу.
руководство по укладке бетонных смесей бетононасосными установками. М.: Стройиздат, 1978.
Следует отметить, что в настоящее время используется и другой метод снижения сопротивления течению БС. Он основан на пленочном режиме течения, когда газовая фаза (воздух) полностью изолирует ньютоновский жидкостный поток от твердой стенки. Экспериментально показано, что за счет создания газовой прослойки (снижения сопротивления) можно в 8 раз уменьшить энергозатраты при одинаковой высоте подачи БС, в 2...3 раза увеличить высоту подачи при одинаковых энергозатратах, повысить производительность за счет увеличения скорости транспортирования и уменьшить износ комплекта транспортных трубопроводов.
Вопросы и задания для самопроверки
- 1. Дайте определение вязкости бетонной смеси и ее формульное отображение.
- 2. Как с помощью химических добавок можно регулировать структурную вязкость бетонной смеси?
- 3. Как влияют пластические добавки на вязкость цементного раствора?
- 4. Как влияет на структуру бетона вакуумирование и как изменяется при этом величина В/Ц?
- 5. Какие параметры являются критериями интенсивности вибрации, воздействующей на бетонную смесь?
- 6. Какие методы являются эффективными при перекачке бетонных смесей в бетоноводах?
- [1] Краснов А.М. Физико-химические основы технологии дорожностроительных материалов / А.М. Краснов. Йошкар-Ола: Мар Пи, 1993.
