Бетон араласының құрамы.

Бетон араласпаның қ ұ рамын жобалау кезінде, ережедей, цементті аз шығ ындалғ анда болатын берілген беріктікті жә не қ оюылығ ына қ арап жобалайды. Тығ ыз қ ұ рылымды бетондар ү шін цементті ү немдеу талабы бетон кө лемін толтырғ ыштармен максималды қ анық тыру арқ ылы жеткізіледі.

Егер ірі толтырғ ыштың қ уыстылығ ы (гравий жә не щебень) V_{қ уыс.і} болса, онда уақ толтырғ ышты қ олданғ ан кезінде бетонның толтырғ ыштармен максималды қ анығ уы V_уақ = 0, 01 V_{қ уыс.і} (0, 01 саны қ уыстылық пайыздық та кө рсетілгендіктен енгізілген) қ атынасында болады. Бұ л жағ дайда уақ жә не ірі толтырғ ыштар араласпаның қ уыстылығ ы (%)

V min/ _{қ уыс.у} = V_{қ уыс.у *}V_{қ уыс.і /100}

мұ нда V_{қ уыс.у} – уақ толтырғ ыштың (қ ұ м) қ уыстылығ ы, %. Мысалы, егер гравийдің қ уыстылығ ы –32 %, ал қ ұ мның қ уыстылығ ы 27% болса онда қ ұ ммен гравий араласпаның ең тө менгі қ уыстығ ы 8, 6% болады.Осы жағ дайда шартты тү рде ірі толтырғ ыштағ ы барлық қ уыстар толық толтырылуы мү мкін деп есептеледі. Нақ тыда бұ л мү мкін емес, яғ ни ірі толтырғ ыштар тү йіршіктердің жанасу зоналары жің ішке болады жә не ә рбір жанасу нү ктесінің қ асында қ ұ ммен толтырылмайтын қ уыстар зонасы пайда болады.

Сонымен, егер қ ұ мның кө лемін V_уақ = 0, 01 V_{қ уыс.і} деп алсақ, онда араласпадағ ы ірі толтырғ ыштың тү йіршіктері міндетті тү рде қ озғ алтылып аралары ашылып араласпаның қ уыстылығ ы бірнешеге жоғ арлайды. Тә жірибеде, бетон араласпаның талап етілетін жылжымалдығ ы мен қ аттылығ ына қ арай толтырғ ыш араласпадағ ы қ ұ мның кө лемін ірі толтырғ ыштың қ уыстылығ ына қ арағ анда кішкене жоғ ары алады.

4.1 сур. Араласпа қ аттылығ ының уақ жә не ірі толтырғ ыштардың кө лемдік қ ұ рамынан болатын ә сері.

И.Н.Ахвердов араласпа қ аттылығ ының уақ жә не ірі толтырғ ыштардың қ атынасынан тә уелділігін графика арқ ылы кө рсетеді.

Графикті қ ұ ру ү шін обсцисса осі бойынша 0 – ден 1 м³ дейін белгілі масштабта қ ұ мның кө лемін белгілейді. Содан кейін параллелді керісінше жә не басқ а масштабта ірі толтырғ ыштың кө лемін кө рсетеміз: 0 ден V_уақ = 0.01V_{қ уыс.і} аралық та болтын қ ұ м шығ ыны 1 м³ араласпағ а 1 м³ тең деп қ абылдайды, ал обсцисса осі бойынша қ алғ ан кесіндіні (отрезок) ірі толтырғ ыш шығ ынының 1 м³ – тен 0 – ге дейін тө мендеуіне пропорционалды бө леді.

Ордината осі бойынша сол жағ ынан (толтырғ ыш шығ ыны V_і = 1м³ жә не қ ұ мның V_уақ = 0, 01; V_{қ уыс.і} = 0 болғ анда) ірі толтырғ ыштың қ уыстылығ ын V_{қ уыс.і} белгілейді, оң жағ ынан (V_і = 0 жә не V_у = 1 м³ кезінде) – қ ұ мның қ уыстылығ ын, ал қ ұ мның кө леміне қ арсы - араласпаның минималды қ уыстылығ ын белгілейді. Нү ктелерді сызық тармен қ осып сол немесе басқ а сә йкестікте алынғ ан ірі жә не уақ толтырғ ыш араласпаның қ уыстылығ ына сай ординаттары болатын графикті аламыз.

Мысалы: егер V - 32% жә не V = 27% (3.1 сур) болғ ан кезде ірі толтырғ ыш тың шығ ының 1 м³ аралапағ а V = 0, 9м³ қ абылдасақ, онда қ ұ м V = 0, 4м³ кө лемінде қ ажет болады жә не араласпаның қ уыстылығ ы V = 11% қ ұ райды;

егер V_і= 0, 7м³, онда

V_у= 0, 55м³, ал

V_{қ уыс.ар} = 14, 5% жә не т.б.

Толтырғ ыш араласпаның қ уыстылығ ы цемент қ амырының шығ ының анық тайды. Неғ ұ рлым араласпада ірі толтырғ ыш аз болса, соғ ұ рлым қ уыстылық жә не цементтік қ амырдың шығ ыны жоғ ары болады. Егер ірі толтырғ ыштарды қ олданудан бас тартсақ, онда уақ тү йіршікті бетонды аламыз, бірақ жоғ арыда кө рсетілгендей толтырғ ыштың қ уыстығ ы 27% қ ұ райды, ал ол ірі толтырғ ыштардың 0, 9 м³ кө лемімен бетон араласпасының 1м³ шығ ындалғ анда 2, 5 есеге кө п болады. Соғ ан сә йкес цемент шығ ыны да жоғ арылайды. Сондық тан, ережедегідей бетон араласпасын ірі толтырғ ышпен қ анық тыруғ а талпынады (араласпаның 1 м³ кө леміне ірі толтырғ ыш 0, 7 м³ кем емес).

Н.Я.Спивак жең іл бетон ү шін толтырғ ыштардың тү йіршіктік қ ұ рамын «қ ұ рылымдық фактор» арқ ылы бағ алауғ ы ұ сынды – ү йінді тү рдегі уақ толтырғ ыш кө лемінің фракция бойынша уақ жә не ірі толтырғ ыштар кө лемдерінің қ осындысына тең. Цементтің ең тө мен шығ ыны болғ анда жең іл бетонның жағ ымды қ асиеттерін қ амтамасыз ететін осы кө рсеткіштің оптималды мә ні араласпаның бірлік кө лемінде фракциялар бойынша уақ жә не ірі толтырғ ыштар қ осындысының максималды мә німен анық талады, яғ ни толтырғ ыш араласпаның ең тө мен қ уыстылығ ымен.

Цементтің шығ ының тө мендету мақ сатында тө мен қ уыстылығ ы бар ірі толтырғ ыштарды қ олданғ ан жө н. Ол ү шін толтырғ ыш фракцияларының ірілігі бойынша ә р тү рлі рационалды араласпаларды жасайды.

Толтырғ ыш араласпасында тү йіршіктердің ірілігі неғ ұ рлым жоғ ары болса, соғ ұ рлым цементтің шығ ыны да тө мен болуы мү мкін, яғ ни ә р бір толтырғ ыштың ірі тү йіршігі бетон араласпасының кө лемінде ө зіне тең кө лемді алып тұ рады. Сондық тан ү лкен ғ имараттарды бетондағ ан кезде ә деттегі толтырғ ыштан басқ а «изюм» деп аталтын – ірі тастар, тас жә не т.с.с. қ осады.

МЕСТ бойынша толтырғ ыштың шеткі ірілігі темір бетондағ ы шеген сымдарының арасында болатын ара қ ашық тығ ын ¾ жоғ ары болмау тиіс немесе арқ алық элементтер қ имасының ¼ ең тө мен ө лшемінен немесе тақ та элементтерінің қ алындығ ының ½ тең деп қ абылданылуы мү мкін. Сонмен қ атар толтырғ ыштардың шеткі ірілігінің тө мендеуі цементтің шығ ындалуына ә келетінін еске салғ ан жө н.

Цементтік қ амыр толтырғ ыш тү йіршіктер аралық тарының толтыруғ а жә не оның барлық тү йіршіктерін майлауғ а шығ ындалады. Сол кезде цементтік қ амырдың тұ тқ ырлығ ына байланысты толтырғ ыш тү йіршіктерінің аралық тары кем немесе артық ашылуы мү мкін. Сонымен қ атар толтырғ ыштардың 1 м³ оның тү йіршіктерінің цементтік қ амырмен майланудың нә тижесінде кең ейіп қ алады. Бетонның қ осымша кө лемі пайда болады.

Δ V_б = σ (S_қ П + S_ч Г)

Мұ нда σ – цементтік қ амырмен толтырғ ыш тү йіршіктерінің майлану қ абатының қ алындығ ы;

S_n, S_ч – сә йкестік қ ұ м мен ірі толтырғ ыштың меншікті беті.

П жә не Г – сә йкесті (масса бойынша) қ ұ м мен ірі толтырғ ыштың шығ ыны.

И.Н.Ахверлов бойынша бетонның 1 м³ цементтік қ амырдың минималды шығ ыны мынандай.

V_т = 0, 01V_{қ уат.ар} + σ (S_қ П+S_чГ)/1+σ (S_қ П+S_чГ);

Бетонның 1 м³ – на цементтік қ амырдың шығ ыны неғ ұ рлым жоғ ары болса, соғ ұ рлым толтырғ ыштың меншікті беті жоғ ары болады. Сол кезде ең жоғ ары меншікті бет қ ұ мда болады, яғ ни неғ ұ рлым тү йіршіктер уақ болғ ан сайын соғ ұ рлым меншікті беті жоғ ары болады. Сондық тан кө рсетілген формулаларда жақ шада бірінші санның салмағ ы жоғ ары.

Гравийдің меншікті беті 1...5 см²/г қ ұ райды, орташа ірілікті ә деттегі қ ұ мның 40....70 см²/г, ал уақ қ ұ мда – 200 см²/г дейін болады, яғ ни 20м²/кг немесе 2 га/т. Ә рине тым уақ қ ұ мдарды қ олдану цементтің шығ ындалуына ә келеді.

Жоғ арыда кө рсетілгендей толтырғ ыштардың қ уыстылығ ы жә не меншікті беті тек ірілігіне тә уелді болмайды, яғ ни олардың пішіндері де ә р тү рлі болуы мү мкін. Тү йіршіктері домалатылғ ан пішінді, жинақ ы салынатын жә не бірдей ірілікті гравий щебеньге қ арағ анда қ уыстылығ ы тө менірек жә не тү йіршікті меншікті беті аздау болады. Кеуекті толтырғ ыштардың кейбір тү рлерінде ө те дамытылғ ан беті ашық кеуектілік жә не жоғ ары қ уыстылығ ы болады (табиғ и жә не қ озынды пемза аглопоритті щебень, жанармай қ озындылары). Мұ най толтырғ ыштар ү шін бетонда (цементтік қ амырда) зерттеу кезінде алынатын сипаттамаларын обьективті бағ алағ ан ерекше маң ызды.

Сонымен тығ ыз қ ұ рылымды бетонды алуғ а қ ажетті цементтің қ амырдың шығ ыны толтырғ ыштардың сапасы мен қ ұ рамына тә уелді болады. Бірақ толтырғ ыштар цементтік қ амырдың шығ ынына ә сер етуімен бірге оның сапасына да ә сер береді, яғ ни бетон араласпасындағ ы судың бө лігін байланыстырады жә не нақ ты су цемент қ атынасын ө згертеді. Оны білу ү шін толтырғ ыштардың су қ ажеттілігін алдын ала анық тап есепке алғ ан жө н.

Ауыр бетон ү шін ә деттегі толтырғ ыштардың су қ ажеттілігін анық тау есебі қ арапайым, яғ ни негізінде толтырғ ыш тү йіршінің беттерін дымқ ылдатуғ а қ осатын суды есептейді. Егер толтырғ ыштар кеуекті болса, онда олар бетон араласпадан суды кө бірек сің іруге қ абілетті болады, сонымен бірге бұ л процесс баяу ө теді.Бұ л қ ұ былыстың маң ыздылығ ын бағ алау бойынша ешқ андай пікір қ алыптаспағ ан, яғ ни ол сол прцесстің жә не салдарының қ иыншылық тарымен байланысты.

М.З.Симонов бойынша кеуекті толтырғ ыш негізінде жасалынатын жең іл бетонда ө зімен ө зі вакуумдану процессі пайда болады: толтырғ ыштар микросорап сияқ ты суды сорып цементтік қ амырды тығ ыздайды. Нә тижесінде цементтік тастың беріктігі жоғ арлайды, толытрғ ыш бетімен ілінісуі жақ сарады жә не бетон беріктігі ұ лғ аяды. Кө пшілік зерттеулер бұ л кө зқ арасты эксперименталдық мә ліметермен дә лелдейді жә не оғ ан сай жең іл бетонның жанасу зоналарында цементтік тастың беріктігі жоғ арырақ жә не тығ ыз қ ұ рылымды болады деп дә лелденген.

Н.К.Хохрин ө зінен - ө зі вакуумдану бетонның жоғ ары химиялық тұ рақ тылығ ымен байланыстырады жә не соғ ан байланысты жоғ ары капиллярлық су сің ірушілігі бар толтырғ ыштарды қ олдануды ұ сынады.

Басқ а мә ліметтер бойынша (Т.Ю.Любимова) кеуекті толтырғ ыштармен жанасу зоналарында цементтік қ амырдың микроқ аттылығ ы тө мендейді. Жие егер кеуекті толтырғ ыштармен жанасу зонасында цементтік тас тығ ыз болса, онда оның тү йіршік аралық тағ ы зоналарында ол борпылдақ танып қ алады.

Шетелдік тә жірибеде кеуекті толтырғ ыштарды ә деттегідей алдын ала ылғ андандыруды ұ сынады. Зерттеулер бойынша суғ а қ анық қ ан кеуекті толтырғ ыштарда (ө зінен - ө зі вакуумдану болмайды) жасалынан бетонның беріктігі қ ұ рғ ақ пен салыстырғ анда бірдей болады.

Одесса инженерлік – қ ұ рылыс институтында (А.А.Кучеренко жә не т.б.) гидрофобизациялау мақ сатымен кеуекті толтырғ ыштың (керамзитгравийдың) бетін ГКЖ – 94 эмульсиясымен алдын ала ө ң деу зерттеліп ұ сынылуда. Нә тижесінде толтырғ ыштың су сің ірушілігі шұ ғ ыл тө менделеді жә не бұ л зерттеу мә ліметтері бойынша бетон беріктігіне жә не тө зімділігіне жағ ымды ә сер береді.