ПЕРЕМЕШИВАНИЕ БЕТОННОЙ СМЕСИ

Простым, но не очень точным методом определения содержания в бетонной смеси всех ее компонентов является прокаливание отобранных проб на поддоне при температуре около 150 °С с последующим рассевом на ситах и взвешиванием остатков. При этом методе (называемом иногда методом «сковородки”) делается допущение, что высокая температура быстро прекращает процесс гидратации и поэтому разность масс пробы до и после прокаливания соответствует массе, содержавшейся в бетонной смеси воды.

Значительно более точным является определение содержания компонентов бетонной смеси методами так называемого ’’мокрого анализа”. Они получают в последнее время все более широкое распространение за рубежом, а в ряде стран (Англия, ВР, Япония) — стандартизированы. Кроме того, алмазная резка бетона сегодня очень распространена и Вам обязательно стоит узнать больше об этой услуге.

Метод ручного мокрого анализа чрезвычайно трудоемкий и продолжительный. Это связано с особенностями методики, предусматривающей последовательное взвешивание составляющих в нескольких различных контейнерах, особую тщательность при взвешивании контейнера со смесью внутри бака с водой и нeoбходимость крайне осторожного совмещения уровней воды в баке и контейнере. Опыт показал, что двум лаборантам за рабочую смену удается испытать не более двух проб.

Ряд методов анализа разработан специально для определения содержания цемента в пробах бетонной смеси. Один из этих методов заключается в промывке пробы через сито N 100, последующем разбавлении де- флокулированной суспензии точно отмеренным количеством воды и определении плотности разведенной суспензии ареометром. Содержание цемента определяется по тарировочной кривой.

Ассоциация цемента и бетона Великобритании выпустила малой серией прибор для анализа содержания цемента в бетоне путем размыва бетонной смеси. Длительность анализа пробы массой 8—10 кг составляет всего 5 мин. Среднеквадратическая ошибка определения содержания цемента составляет 6—10 кг/м3.

Р. Виллис и В. Хайм предложили метод анализа путем разделения бетонной смеси в тяжелой жидкости плотностью 3,1—3,2 — плотность распространенных заполнителей. Цемент в такой жидкости садится на дно, а заполнители всплывают. За рубежом выпускается аппаратура для проведения таких анализов.

Процедура анализа следующая. Проба смеси массой 1,6—2,0 кг промывается на сите с отверстиями размером 0,5 мм над контейнером. Прошедший через сито в контейнер материал осаждается, а излишек воды сливается. Осадок переносится в специальную чашу для просушки в течение 30 мин. Просушенный материал взвешивается, после чего от него отбираются две пробы, которые разделяют в тяжелой жидкости. Возможные включения органики испаряются при высокотемпературной сушке. Опыт показал, что описанный метод позволяет определить содержание цемента в смеси с погрешностью около 25 кг/м3. Имеются данные о хорошей воспроизводимости метода, но не о его точности. Следовательно, этот метод можно применять для определения вариации содержания цемента в пробах, но не для точного определения его количества.

Экспрессное определение содержания цемента в отсеянной из бетонной смеси растворной части можно выполнять с помощью рентгеновского спектрометра Этот метод основан на определении в пробе количества кальция — основной составляющей цемента, поэтому он не годится для бетонных смесей, содержащих карбонатные заполнители. Для получения удовлетворительных результатов анализа в заполнителях должно содержаться не более 10% оксида кальция. Продолжительность проведения анализа — около 5 мин.

Ковальт и Пувей предложили применять для определения содержания цемента метод нейтронной активации. Количество цемента определяется с помощью тарировочной кривой по интенсивности гамма- распада кальция — 49 при бомбардировке пробы медленными нейтронами. Для уменьшения эффекта содержания в пробе оксида кальция крупный заполнитель перед проведением анализа отсеивается, однако, если бетон приготовлен на известняке, то точность анализа все же падает. Погрешность определения содержания цемента в бетонной смеси, не содержащей известнякового заполнителя, — около 25 кг/м3.

По данным Т. Митчелла радиационный метод позволяет определить содержание цемента пробы бетона 30 л за 15 мин со среднеквадратической ошибкой 13—18 кг/м3. Метод требует предварительной тарировки. По данным индийских исследователей точность радиационного метода определения содержания цемента составляет 18% при длительности определения 28 ч.

Разработан также ряд химических методов определения содержания цемента в бетонной смеси. В частности, большой интерес представляет применяемый в Японии метод определения содержания цемента по тепловыделению при введении в пробу соляной кислоты.

Существует ряд методов определения содержания воды в бетонной смеси. Простейший из них — высушивание. Точность этого метода невысока — 5—12 л воды на 1 м3 смеси. Большая точность достигается с увеличением массы высушиваемой пробы.

Весьма грубые результаты (ошибки в определении водоцементного отношения — около 0,08) получаются при определении содержания воды по результатам измерений электрического сопротивления бетонной смеси. На правильность результатов оказывают существенное влияние температура смеси, содержание раз личных химических элементов.

Более высокая точность определения содержания воды достигается при анализе методом добавления в пробу спирта. При этом с помощью ареометра определяют плотность фильтрата и по заранее построенной тарировочной кривой вычисляют содержание воды. Несмотря на некоторое влияние температуры, погрешность определения составляет около 2 л воды на 1 м3 бетонной смеси.

В последние годы получает распространение нейтронный метод. Бетонная смесь бомбардируется нейтронами высокой энергии. Скорость обратного рассеивания тепловых нейтронов является функцией содержания атомов водорода. Водород в бетонной смеси находится только в воде. Эти испытания непродолжительны и просты.

Особая группа методов предусматривает определение однородности смесей по содержанию в отобранных пробах специально вводимых в смеситель дополнительных ингредиентов. К этой группе можно отнести не используемую в настоящее время оценку однородности смесей по содержанию в отобранных пробах рисовых зерен, цветных стеклянных шариков либо кусочков цветного камня. Такая оценка весьма примитивна и, несмотря на большую сложность анализа, не имеет преимущества перед обычным методом определения содержания в пробах бетонной смеси крупного заполнителя.

Интерес представляют люминесцентный и изотопный методы анализа однородности. Оба они заключаются во введении в перемешиваемый состав веществ, контрастных в определенных условиях основным используемым в бетоне материалам.

При люминесцентном методе наибольшая часть (0,05—0,2%) одного или нескольких компонентов смеси окрашивается люмогенами и вводится вместе с основной массой материалов в бетоносмеситель при загрузке. Проще всего вводить в смеситель сам люмоген (0,005—0,01% массы сухих составляющих) вместе с дозируемым цементом. Равномерность распределения люмогена в смеси предлагается принять за оценку ка чества перемешивания.

Однако рассмотрение распределения в большом объеме смеси ничтожно малого объема меченого компонентя, введенного концентрированно в одну ’’точку”, в качестве количественной характеристики качества перемешивания неправомерно. Даже при отличном распределении по объему основных компонентов смеси для равномерности распределении столь малых добавок требуется значительно большее время.

Метод определения однородности бетонной смеси с иомо\щ>юрадиоактивных изотопов основан на вычислении вариации радиоактивности в 20—40 пробах смеси, содержащей какой-либо из изотопов (натрий 24, углерод 14, сера 35, кальций 45, кобальт 60 и др.). Изотоп вводится в бетоносмеситель с водой затворения либо с одним из компонентов. Этот метод требует привлечения специалистов и может выполняться только при соблюдении специальных правил по охране труда при работе с радиоактивными веществами.

Изложенное позволяет заключить, что большинство методов анализа однородности бетонной смеси (по надежности, плотности бетонной смеси и ее растворной части, по содержанию цемента и воды) не позволяет добиться необходимой точности измерений, обеспечив, при этом, высокую чувствительность. Методы оценки содержания в пробах отдельных компонентов не позволяют, кроме того, судить о качестве перемешивания в целом, но могут быть полезны для исследования особенностей технологии и оборудования. Для этих целей можно рекомендовать применение методов, основанных на введении в бетонную смесь «меток” (цветных материалов зернистых, люминофоров, радиоактивных добавок и пр.).

В производственных условиях целесообразно применять метод оценки однородности бетонной смеси по результатам мокрого отсева крупного заполнителя, характеризуемый достаточной точностью и сравнительно малой трудоемкостью.

Оценка качества перемешивания смеси по результатам испытаний затвердевшего бетона. В отличие от методов испытания бетонной смеси исследование бетона позволяет получить сведения не только в части однородности приготовленного материала, но и его средней прочности после затвердения.

Выявление зависимости показателей качества бетона (прочности Я и среднеквадратического отклонения прочности 8) от продолжительности перемешивания может быть проведено по результатам обычных контрольных испытаний в процессе нормальной эксплуатации бетонного завода. При подобного рода исследованиях на показатели качества влияют не только изменчивость интересующего экспериментатора фактора (в данном случае продолжительность перемешивания), но и флуктуация множества других, иногда остающихся неизвестными, причин. В связи с этим для выявления исследуемого эффекта требуется, как правило, продолжительное накопление результатов многих десятков испытаний. Длительность подобных исследований не позволяет рекомендовать этот подход как основу для проведения сравнительных или приемочных испытаний бетоносмесителей. В этих случаях необходима постановка специально направленных опытов, позволяющих получить результаты в короткие сроки.

Следует отметить, что определение оценки среднеквадратического внутризамесного отклонения прочности бетона по результатам текущих испытаний, проводимых заводской лабораторией с целью контроля прочности бетона, связано с существенными неточностями.

Первая из них — неточность вычисления внутризамесного среднеквадратического отклонения по малому числу контрольных образцов, характеризующих исследуемый замес (обычно одной серии из трех образцов). Вторая неточность заключается в том, что на практике, как правило, три контрольных образца не характеризуют разброса прочности всего замеса, так как изготавливаются из одной пробы смеси, отобранной в одном месте в замесе. Для уточнения методики оценки качества перемешивания по результатам испытаний контрольных образцов бетона были проведены дополнительные расчетные и экспериментальные исс ледования.

Значения X 2 — распределения для различных уровней вероятности Р табулированы. Число степеней свободы для определения по таблицам X.2 и X 2 следует принимать равным / = л — 1. В табл. 3.2 приводится пример вычисления доверительных интервалов для истинной величины среднеквадратического отклонения 5ВНЛ при выборочной ее оценке о®“-3 = 2,0 МПа и принятом уровне вероятности Р = 0,8, допускающем возможность выхода истинных значений в 10% случаев за нижнюю и в 10% за верхнюю границу вычисленного интервала.