Такие смеси можно представить как частицы заполнителей, покрытых слоем цементного теста, играющего роль смазки. Подвижность смеси будет зависеть от ее вязкости, определяемой соотношением расходов воды и цемента (В/Ц), а также от количества смазки.
Как увеличение объема цементного теста, так и снижение его вязкости приводит к повышению подвижности бетонной смеси.
Многочисленные факторы, влияюшие на подвижность, можно разделить на две группы: характеристики материалов и состав смеси.
Влияние характеристик материалов
Крупность заполнителей. С ее ростом удельная поверхность зерен снижается, толщина смазки увеличивается и подвижность бетонной смеси возрастает.
Форма зерен «Идеальными» являются шаровидные зерна или зерна кубообразной формы. При повышении угловатости зерен удельная поверхность и пустотность увеличиваются, потребный расход «смазки» возрастает. Наименее желательны зерна лещадной и пластинчатой формы.
Зерновой состав. Оптимальный зерновой состав заполнителей обеспечивает минимальную пустотность. Мелкие зерна располагаются между более крупными, вытесняя цементное тесто из пустот, что увеличивает толщину смазки и подвижность смеси.
Пылевидные и глинистые частицы снижают подвижность, так как имеют очень большую удельную поверхность. Они требуют значительного количества воды для смачивания. Говорить о смазке их тестом было бы неверно, так как эти частицы сами входят в его состав. Вообще «тестообразующими» можно считать частицы < 0,1 мм.
Влияние цемента на подвижность смеси связано с его нормальной густотой. При ее повышении вязкость смазки увеличивается, а подвижность уменьшается.
Действие всех факторов, снижающих подвижность, на практике приходится компенсировать добавками воды. Поэтому иначе говорят, что они повышают водопотребность бетонной смеси.
4.2.2. Влияние состава смеси
Состав смеси принято выражать расходами материалов на 1 м3 бетонной смеси. Поэтому достаточно рассмотреть влияние расходов воды и цемента, изменение каждого из них автоматически влечет и изменение расхода заполнителей (чтобы объем смеси не менялся).
Расход воды — основной фактор, определяющий подвижность смеси. С его ростом объем теста увеличивается, а его вязкость — снижается. Оба фактора способствуют повышению подвижности смеси.
Расход цемента — второй составляющей цементного теста — уже повышает его вязкость. Но при его росте увеличивается и объем теста. По-видимому, эти факторы взаимно компенсируются. В итоге изменение расхода цемента от от 200 до 400 кг/м3 не влияет на подвижность смеси. Это приводит к очень удобной для практики зависимости, называемой правилом постоянства водопотребности: подвижность бетонной смеси на постоянных материалах зависит только от расхода воды.
Правило постоянства водопотребности позволяет упростить подбор состава бетона, так как количество воды, обеспечивающее нужную подвижность, можно назначать, не зная расходов других компонентов смеси.
Но при увеличении расхода цемента сверх 400 кг/м3 это правило уже не действует и водопотребность бетонной смеси возрастает. Это делает нежелательным применение в бетоне высоких расходов цемента.
Это еще один фактор, влияющий на подвижность бетонной смеси. Соотношение между мелким и крупным заполнителями влияет и на ее стойкость против расслоения. Существует оптимальная доля песка, при которой смесь имеет наибольшую подвижность при данных расходах воды и цемента.
Казалось бы, расход песка в бетонной смеси можно принимать таким, чтобы он заполнил пустоты между зернами крупного заполнителя (принцип наиболее плотного скелета заполнителей). Это привело бы к постоянной доле песка в бетоне разных составов. Но такой подход не учитывает другие функции песка в бетонной смеси (кроме заполняющей):
- его количество должно быть таким, чтобы растворная составляющая (В + Ц + П) заполняла пустоты между зернами крупного заполнителя с некоторым избытком. Это обеспечит раздвижку зерен крупного заполнителя, их скольжение друг относительно друга и удобоукладываемость бетонной смеси.
- количество песка также должно быть достаточным, чтобы придать растворной составляющей определенную вязкость, удерживающую крупный заполнитель от оседания.
«Загущающее» действие на растворную составляющую оказывает не только песок, но и еще в большей степени цемент. Поэтому оптимальный расход песка снижается при увеличении количества цемента в бетоне.
Эта общеизвестная зависимость доказывает некорректность назначения расхода песка в бетоне, исходя из принципа получения наиболее плотного скелета заполнителей.
Вязкость растворной составляющей возрастает при снижении крупности песка, а также росте его загрязненности. В этих случаях оптимальный расход песка уменьшается.
Совокупность рассмотренных факторов и определяет оптимальную долю песка в бетонной смеси. Обычно эта доля определяется по максимальной подвижности. Но если смесь при этом расслаивается, долю песка приходится повышать. Таким образом, критерий нерасслаиваемости является приоритетным по сравнению с критерием наибольшей подвижности.
Все рассмотренные выше закономерности учитываются при назначении расхода песка в бетоне.
Графики водопотребности. Суммарное влияние всех факторов на удобоукладываемость учитывается графиками водопотребности бетонных смесей. Они позволяют по требуемой удобоуклады-ваемости и характеристикам материалов для бетона находить ориентировочный расход воды в бетонной смеси.
