Подвижность бетона: определение и классы

Удобоукладываемость – свойство бетонной смеси, характеризующее ее способность эффективно заполнять опалубку без образования пустот при решении конкретных строительных задач. Технические условия на нее регламентирует ГОСТ 7473-2010. В зависимости от показателя удобоукладываемости бетонные смеси разделяют на жесткие (Ж), подвижные (П) и растекающиеся (Р).

Классификация подвижности бетона

Применительно к наиболее востребованным бетонам – подвижным – удобоукладываемость характеризуют классы подвижности, обозначаемые буквенно-числовыми символами П1-П5. Чем эта величина больше, тем выше текучесть смеси. Подвижные бетоны могут изготавливаться как в смесителях принудительного действия, так и в гравитационном оборудовании.

От правильного выбора удобоукладываемости материала зависит прочность получаемой бетонной или железобетонной конструкции. Смесь должна заполнить формы без появления пор. Если поры занимают 2% от объема конструкции, то ее прочность ниже максимально возможной (при полном отсутствии пор) на 10%. При количестве пор, равном 5%, прочность снижается на 30%.

Составы с высокой текучестью также имеют свои недостатки. Если такой материал укладывается на щебневую подушку, то он не удерживается на поверхности, а проходит вглубь. Опалубка для текучих составов должна быть максимально герметичной и предотвращать их просачивание.

Особенности бетонных смесей с различными показателями подвижности:

• П1-П2 – это бетоны с низкой подвижностью, которые не могут самостоятельно заполнить форму, особенно сложной конструкции. При укладке таких материалов используются вибротрамбовки.
• П3. Бетон класса подвижности П3 востребован для обустройства фундамента и других горизонтально расположенных строительных элементов.
• П4-П5 – бетоны с высокими классами подвижности применяются для заливки густоармированных конструкций и работы с бетононасосами. Они могут заполнить все пустоты без применения дополнительных средств механизации.

Какие факторы влияют на подвижность бетонной смеси

На этот показатель влияет комплекс параметров, среди них:

• Форма и фракции заполнителей. Укрупнение фракций приводит к сокращению суммарной площади поверхности заполнителей и, тем самым, повышает текучесть. Удобоукладываемость повышает и речной гравий, выполняющий функции крупнофракционного заполнителя. Благодаря гладкой поверхности, он уменьшает силу трения компонентов и, тем самым, улучшает текучесть. Но смеси, в составе которых имеется речной гравий, после твердения имеют пониженные прочностные характеристики, по сравнению с бетонами на щебне. Характеристики песка на удобоукладываемость влияют несущественно.
• Наличие примесей. Глинистые и пылевидные частицы снижают текучесть материала и способствуют появлению дефектов в затвердевшем элементе.
• Процентное соотношение цементного теста к заполнителям. Повышение объема цементного теста с сохранением водоцементного соотношения и снижение количества заполнителей повышает текучесть и марочную прочность затвердевшего бетона.
• Тип используемого вяжущего. Текучесть состава повышает использование пуццоланового портландцемента с кремнеземистой присадкой вместо обычного портландцемента.

Как изменить подвижность бетонной смеси без снижения прочности затвердевшего бетона

Наиболее простой вариант улучшения удобоукладываемости – введение воды выше оптимального количества – приводит к снижению прочностных характеристик бетона. Решить сразу несколько задач – повысить удобоукладываемость смеси, сократить расход цемента и обеспечить марочную прочность бетона – позволяет введение пластификаторов и суперпластификаторов, с помощью которых:

• повышается удобоукладываемость с сохранением или снижением водоцементного соотношения;
• сокращается время работы вибратором, что позволяет экономить трудочасы и электроэнергию;
• можно готовить составы, которые можно использовать в литьевой технологии;
• продлевается время подвижности бетона;
• можно изготавливать стройконструкции сложных конфигураций;
• улучшаются технологические характеристики бетона.

Области применения бетонных смесей с различными характеристиками текучести

Необходимый класс удобоукладываемости смеси выбирают в зависимости от конкретной ее сферы применения:

• Малоподвижные составы П1. Используются при сооружении покрытий дорог и аэродромов, обустройстве бетонных подушек под фундаменты, стяжек для пола, изготовления монолитных лестниц, плит без арматурных элементов или с их малым количеством.
• П2. Предназначены для обустройства умеренно армированных фундаментов плитного типа, плит без арматурного каркаса, крупных колонн.
• П3. Подходят для горизонтальных плотно армированных горизонтальных конструкций и других элементов стандартных построек.
• П4. Востребованы для плотно армированных колонн и высоких фундаментов.
• П5. Применяются для изготовления строительных конструкций при наличии герметичной опалубки – плит перекрытий и других густоармированных конструкций. П4 и П5 – оптимальный вариант для работы с автобетононасосами.

Способы определения подвижности бетонной смеси

Существует несколько методик определения этого показателя, которые отличаются между собой сложностью осуществления. Наиболее оперативный способ контроля, доступный к применению непосредственно на строительной площадке для определения технологических качеств бетона, – осадка конуса. Он заключается в проверке, насколько осаживается состав в виде конуса, под собственным весом. Для испытаний применяется конусообразная форма, габаритные параметры которой определяются размерами крупной фракции.

Для вычисления подвижности бетона способом осадки конуса требуются:

• конус с диаметром основания 100 мм или 200 мм, высотой 300 мм;
• воронка – отдельная или интегрированная в конус;
• горизонтальное прочное и ровное основание из фанеры или досок, обитых оцинкованной листовой сталью;
• кельма, линейки и металлический стержень длиной 0,6 м.

Этапы проверки удобоукладываемости материала:

• основание слегка смачивают водой;
• на основании фиксируют форму;
• конус заполняют пластичным составом в три слоя, каждый из которых уплотняют штыкованием;
• лишний материал удаляют по верхнему краю;
• стальной конус медленно снимают с образовавшегося бетонного конуса, который медленно осаживаются.

Металлический конус устанавливается рядом с бетонным. Их высоты измеряют и вычисляют разницу между полученными значениями. Осадка конуса, взятая в см, соответствует определенному классу подвижности.

Таблица соответствия осадки конуса классу подвижности бетона

Определить удобоукладываемость бетона, содержащего крупнофракционный заполнитель размерами 5-40 мм, можно также с использованием вискозиметра. Конус со смесью устанавливают на вибрационный стол. В конус погружают штатив с делениями. Одновременно включаются виброплита и секундомер. При воздействии вибрации груз постепенно опускается до определенной отметки на штативе. Показатель текучести вычисляют в соответствии ос временем, в течение которого осуществляется опускание состава.

Подвижность бетонов с крупным заполнителем – фракцией до 70 мм – проверяется в формах, для которых используют металлический куб с одной незакрытой стороной. В него помещают конусообразную пластичную бетонную массу. Куб устанавливают на вибростол. Под воздействием вибрации бетон растекается с заполнением всех углов формы. Время, в течение которого происходит такое растекание, умножают на коэффициент 0,7. Полученный результат характеризует текучесть состава.

Оптимальная удобоукладываемость облегчает проведение строительных работ и является одним из факторов, обеспечивающих высокое качество результата.