Способ оценки удобоукладываемости бетонной смеси

 

Изобретение относится к области изготовления железобетонных изделий. Способ включает отбор пробы смеси, помещение ее в сосуд по крайней мере с одним донным отверстием, вибрирование сосуда и оценку удобоукладываемости по скорости истечения смеси из отверстия. После помещения смеси в сосуд на ее открытую поверхность укладывают слой раствора, имеющего одинаковый состав с растворной частью смеси, а удобоукладываемость оценивают по скорости истечения растворной части через отверстия, непроницаемые для частиц крупного заполнителя. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к технологии железобетонных конструкций и предназначено для определения удобоукладываемости бетонных смесей, уплотняемых при помощи вибрации.

Известен способ оценки удобоукладываемости бетонной смеси, включающий помещение смеси в сосуд, установку на открытой поверхности смеси диска с отверстиями, вибрирование сосуда и оценку удобоукладываемости по времени появления цементного теста из двух отверстий [1].

Недостаток данного способа в том, что он не позволяет оценить удобоукладываемость подвижных смесей, которая в настоящее время оценивается показателем осадки конуса.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявленному является способ оценки удобоукладываемости, включающий отбор пробы бетонной смеси, помещение ее в сосуд с донным отверстием, вибрирование сосуда и оценку удобоукладываемости по скорости истечения смеси из отверстия [2].

Недостатками данного способа являются ограниченность его применения для смесей с крупным заполнителем и охват узкой части шкалы удобоукладываемости вибрируемых бетонных смесей.

Целью изобретения является расширение диапазона измеряемой удобоукладываемости и создание на этой основе единой шкалы удобоукладываемости.

Цель достигается тем, что в способе оценки удобоукладываемости бетонной смеси, включающем отбор пробы смеси и помещение ее в сосуд по крайней мере с одним донным отверстием, вибрирование сосуда и оценку удобоукладываемости по скорости истечения смеси из отверстия, после помещения пробы бетонной смеси в сосуд на ее открытую поверхность укладывают слой раствора, имеющего одинаковый состав с растворной частью смеси, а удобоукладываемость оценивают по скорости истечения растворной части через отверстия, непроницаемые для частиц крупного заполнителя.

На фиг. 1 изображен сосуд для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 - кинетика отделения растворной части.

Способ осуществляют следующим образом.

Пробу бетонной смеси помещают в верхнюю часть 1 сосуда. На открытую поверхность смеси укладывают слой раствора, приготовленного отдельно и имеющего состав, одинаковый с составом растворной части бетонной смеси. Объем раствора, помещаемый на поверхность смеси, ориентировочно 0,25 л на каждый литр смеси. Сосуд крепят к виброплощадке и включают вибрацию. Через заданное время отключают вибрацию и взвешивают растворную часть смеси, прошедшую через диафрагму 2 и попавшую в нижнюю часть 3 сосуда. Количество прошедшего раствора за заданное время вибрации и является критерием удобоукладываемости смесей.

Существующая в настоящее время шкала оценки удобоукладываемости бетонной смеси имеет двойственный характер, т.е. состоит из двух различных и разнонаправленных характеристик - подвижности и жесткости. Это затрудняет оценку удобоукладываемости при оценке влияния различных добавок, делает невозможным построение моделей практической реологии. Предлагаемый способ основан на представлениях о бетонной смеси как неоднородной двухкомпонентной (раствор и крупный заполнитель) системе. При вибрационном уплотнении смеси выделяют две стадии уплотнения - переукладка и сближение составляющих, составной частью которых является вращательное и поступательное движения частиц скелета заполнителей смеси. При этом можно предположить, что формуемость и уплотняемость бетонной смеси, в совокупности своей определяющие ее удобоукладываемость, пропорциональны относительной свободе перемещения частиц крупного заполнителя в растворной части или скорости истечения растворной части в присутствии частиц крупного заполнителя. В первом случае для оценки удобоукладываемости может быть использован метод погружения, например, шара, соизмеримого с частицами крупного заполнителя. Погружаясь в смесь, шар преодолевает сопротивление растворной части перемещению в ней частиц заполнителя. Однако использование метода погружения затруднительно по причине неоднозначного влияния скорости погружения на показатель удобоукладываемости, т.е. отсутствует возможность создания единой шкалы удобоукладываемости. В предлагаемом способе реализован случай - истечение растворной части смеси в присутствии частиц крупного заполнителя. Однако реализация данного способа требует обеспечения фиксации каркаса, образованного частицами крупного заполнителя, в конкретной бетонной смеси. Использование одной диафрагмы, проницаемой для раствора и непроницаемой для частиц крупного заполнителя, не решает этого вопроса, так как при вытекании раствора из смеси происходит сближение частиц и искажение оценки удобоукладываемости конкретной смеси, характеризующейся своей макроструктурой. С целью исключения этого явления и предлагается на поверхность бетонной смеси уложить слой раствора, имеющего одинаковый состав с растворной частью смеси. В этом случае дополнительный раствор при вытекании растворной части из смеси будет замещать ее объем в составе смеси и исключит сближение частиц крупного заполнителя.

Для приготовления бетонных смесей, которые использовали при сравнительных испытаниях способа, применяли подольский ПЦ марки 400, гранитный щебень фракции 5-20 мм, кварцевый песок с модулем крупности 1,67. Смеси объемом 8 л приготавливали ручным перемешиванием. Перед определением удобоукладываемости смеси выдерживали 8-10 мин с момента затворения их водой.

Сосуд для реализации предлагаемого способа имеет внутренний диаметр 140 мм, высоту верхнего сосуда 90 мм. Диафрагма изготовлена из стали толщиной 1 мм со 145 отверстиями диаметром 5 мм. Проба бетонной смеси для единичного определения 1,4 л.

Выбор сосуда для реализации способа прототипа имеет свои особенности. Размер или диаметр донного отверстия должен приниматься таким, чтобы, с одной стороны, исключалось образование сводов и заклинивание частиц крупного заполнителя в отверстии, а с другой стороны, исключалось произвольное самовытекание или вываливание смеси через это отверстие. Из-за практической невозможности обеспечить эти условия применительно к бетонным смесям разной удобоукладываемости сосуды с донным отверстием применяются исключительно для цементно-песчаных растворов и цементных паст. Для бетонных смесей применяют бездонный сосуд, установленный в сосуде большего диаметра и получивший название технического вискозиметра. Этот прибор и был использован для реализации способа-прототипа.

П р и м е р. Необходимо оценить удобоукладываемость бетонных смесей трех составов (цемент : песок : щебень) - 1 : 2, 3 : :3,24, 1 : 2,1 : 2,89 и 1 : 1,7 : 2,48 при водоцементном отношении 0,55. Приготавливают смеси заданного состава. По способу-прототипу пробу смеси каждого состава помещают в верхний сосуд прибора, вибрируют и фиксируют скорость истечения смеси из сосуда и заполнения ею внешнего сосуда. Удобоукладываемость смесей составила для приготовленных смесей соответственно 48, 2 и 0 с. По предлагаемому способу приготавливают цементно-песчаные растворы одинакового состава с растворной частью смесей (цемент : песок) - 1 : 2,3, 1 : 2,1 и 1 : :1,7 при водоцементном отношении 0,55. После укладки бетонных смесей в верхний сосуд прибора на поверхность смеси укладывают слой соответствующего раствора. Вибрируют сосуд, например, 20 с, взвешивают раствор, прошедший в нижнюю часть сосуда. Удобоукладываемость смесей, оцениваемая массой раствора, отделившегося за 20 с вибрации, составила соответственно 50, 315 и 525 г. Стандартная удобоукладываемость смесей по ГОСТ 10181.1-81 составила соответственно 15 с, 2 и 15 см.

Таким образом по способу-прототипу не удается дифференцировать удобоукладываемость подвижных смесей, так как при полном тиксотропном разжижении их свойства приближаются к свойствам ньютоновских жидкостей. А подвижные смеси с осадкой конуса 2-10 см самые распространенные в производстве сборного и монолитного железобетона. Кроме того, величина оценки удобоукладываемости по способу-прототипу уменьшается с увеличением реальной удобоукладываемости смесей, что создает определенные неудобства при изучении и назначении этого свойства.

По предлагаемому способу удобоукладываемость смесей дифференцировалась линейной зависимостью во всем диапазоне удобоукладываемости вибрируемых смесей, а предлагаемая оценка увеличивается вместе с ростом реальной удобоукладываемости смесей.

Из кинетики отделения растворной части во времени видно, что отрезок времени 20 с является приемлемым, обеспечивающим достаточное различие между смесями различной удобоукладываемости.

Таким образом реализация предлагаемого способа позволяет создать единую шкалу удобоукладываемости.

Как видно из таблицы, марки удобоукладываемости единой шкалы близки к маркам стандартной удобоукладываемости. Это позволит упростить и снизить затраты на перевод нормативной литературы на единую шкалу оценки удобоукладываемости, а простота способа и надежность конструкции прибора для реализации способа позволит быстро и своевременно обеспечить ими заводские, строительные и научные лаборатории страны.

Точность определения по предлагаемому способу, оцениваемая средним значением коэффициента вариации при его определении по 2-5 пробам-близнецам в 45 составах бетонной смеси, составила 6%.

Преимущества предлагаемого способа состоят в унификации шкалы удобоукладываемости и, следовательно, в упрощении оценки этого свойства.

Формула изобретения

СПОСОБ ОЦЕНКИ УДОБОУКЛАДЫВАЕМОСТИ БЕТОННОЙ СМЕСИ, включающий отбор пробы смеси, помещение ее в сосуд по крайней мере с одним донным отверстием, вибрирование сосуда и оценку удобоукладываемости по скорости истечения смеси из отверстия, отличающийся тем, что после помещения пробы бетонной смеси в сосуд на ее открытую поверхность укладывают слой раствора, имеющего одинаковый состав с растворной частью смеси, а удобоукладываемость оценивают по скорости истечения растворной части через отверстия, непроницаемые для частиц крупного заполнителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3