В статье рассмотрены различные методы оценки удобоукладываемости самоуплотняющихся бетонов. Установлено, что многие ученые используют различные методы оценки свойств бетонов, что не позволяет сопоставить результаты исследований. Делается вывод о необходимости нахождения корреляционных зависимостей между результатами определения удобоукладываемости по различным методикам.
Ключевые слова: самоуплотняющийся бетон, бетонная смесь, удобоукладываемость, реологические свойства, метод оценки.
Реологические и технологические свойства самоуплотняющихся бетонных смесей значительно отличаются от свойств обычных бетонов. В связи с этим для проектирования состава бетона и контроля его свойств в лабораторных и производственных условиях необходимы специальные методы определения удобоукладываемости бетонной смеси. Еще на начальных этапах развития технологии самоуплотняющихся бетонов были созданы различные методы определения их свойств. Некоторые из этих методов включены в национальные и международные стандарты, другие используются отдельными исследовательскими центрами. Отсутствие единой методики определения свойств самоуплотняющихся бетонных смесей затрудняет сопоставление результатов, полученных различными исследователями.
Для оценки соответствия бетонной смеси требованиям, предъявляемым к самоуплотняющимся смесям, используются показатели ее текучести, способности заполнять форму с густым арматурным каркасом, стойкости к расслоению и водоотделению. Для определения этих характеристик разрабатывались новые и модифицировались существующие методики оценки удобоукладываемости бетонных смесей.
Сотрудниками из Токийского университета был предложен метод определения течения бетонной смеси, который в литературе называют U-испытания (U-Test) [1]. На рис. 1, показана схема приспособления для определения возможности уплотнения бетона без внешнего воздействия. После заполнения левой части прибора бетонной смесью сдвигается заслонка, разделяющая левую часть прибора от правой. Бетонная смесь перетекает в правую часть, преодолевая сопротивление решетки, моделирующей арматурный каркас. Если высота поднятия бетонной смеси Н превышает 300 мм, то такая бетонная смесь признается самоуплотняющейся.
Рис. 1. Схема U-испытаний самоуплотняющейся бетонной смеси
Японскими исследователями был предложен метод определения свойств самоуплотняющихся бетонов по скорости истечения бетонной смеси из V-образной емкости (рис. 2). Этот метод известен в зарубежной литературе как V-funnel test [2]. В соответствии с этой методикой реологические свойства бетонной смеси характеризуются временем истечения смеси, которое может составлять от 8 до 25 секунд, или относительной скоростью R = 10/t, где t — время вытекания бетонной смеси.
Рис. 2. V-образная емкость для определения скорости вытекания бетонной смеси
Другой метод определения текучести бетонной смеси — метод Оримета (Orimet test) — также основан на определении времени вытекания смеси из емкости [3]. Емкость по этой методике представляет собой трубу с внутренним диаметром 120 мм (рис. 3). В нижней части трубы для создания стесненных условий при вытекании смеси предусмотрено сужение сечения до 85 мм. Эта методика позволяет учитывать влияние на растекаемость бетонной смеси ее падения с небольшой высоты, а при использовании кольцевой преграды с 16 стержнями (J-ring) [3] позволяет моделировать растекаемость бетона в армированных конструкциях.
Рис. 3. Определение текучести бетонной смеси методом Оримета
К числу часто используемых методов, позволяющих определить растекаемость бетонной смеси с учетом блокирующего эффекта арматурных стержней, можно отнести метод, использующий L-образную установку, известный в зарубежной научно-технической литературе как L-box test [4]. В отличие от методики U-box бетонная смесь после открытия задвижки не поднимается по вертикальному каналу, а растекается в горизонтальном направлении, преодолевая дополнительное сопротивление арматурных стержней (рис. 4). Показателем удобоукладываемости в этой методике является отношение высоты бетонной смеси в конце горизонтального отсека к высоте смеси, оставшейся в вертикальном отсеке. Для самоуплотняющегося бетона это отношение обычно составляет 0,8…0,9.
Рис. 4. L-образная установка для определения текучести самоуплотняющейся бетонной смеси
Все предлагаемые методы определения текучести бетонной смеси достаточно сложны, поэтому в стандарты Европейского Союза и США вошли методики, основанные на стандартном конусе Абрамса. В соответствии с этими стандартами [5, 6] расплыв смеси должен составлять 500...750 мм. Для испытания самоуплотняющегося бетона с помощью конуса был введен дополнительный показатель — время растекания смеси до диаметра 500 мм. Это время составляет обычно от 2 до 5 секунд [4].
Для учета влияния арматуры на текучесть бетонной смеси при ее испытании с помощью блокирующего кольца с 16 стержнями (J-Ring). В стандартах некоторых стран нормируется расплав смеси с блокирующим кольцом или разность расплыва смеси с кольцом и без него; так, по стандарту ЕС [5] разность не должна превышать 50 мм.
Анализ опыта использования различных методик [1–4, 7, 8] для исследования свойств самоуплотняющихся бетонных смесей позволяет сделать вывод о том, что для контроля характеристик удобоукладываемости таких бетонов в производственных условиях наиболее пригодными являются конус Абрамса, а также методы V-funnel и Orimet, а для исследования свойств в лабораторных условиях, кроме этих методов, могут применяться методы U-box и L-box. Для сопоставления данных, полученных различными методами, целесообразно нахождение корреляционных зависимостей по результатам статистической обработки экспериментов.
Литература:
1. Hayakawa M. et. al. Development and Application of Super-workable Concrete. – E & FN Spon, London, UK, 1994. — pp. 183–190.
2. Ozawa K, Sakata N, Okamura H. Evaluation of self-compatibility of fresh concrete using the funnel test // Concrete Library of JSCE. — 1995. — No 25. — pp. 59–75.
3. Bartos P. M. J. An Appraisal of the Orimet Test as a Method for on Site Assessment of Fresh SCC Concrete // Proceedings of International Workshop on Self-Compacting Concrete. – Kochi University of Technology, Japan, 1998. — pp. 121–135.
4. Petersson Ö., Billberg P., Van B. K. A model for selfcompacting concrete // Proceedings of Int. RILEM Conference on Production Methods and Workability of Concrete / Ed. by P. J. M. Bartos, et al. (Chapman & Hall), Paisley, 1996. — pp. 483–490.
5. DIN EN 12350–2 Test of consistency of fresh concrete through the slump test pursuant.
6. ASTM С 1611 — Test Method for Slump Flow of Self-Consolidating Concrete.
7. Иманов, M.C., Коровкин M. O. Исследование удобоукладываемости и прочности самоуплотняющегося бетона // Теория и практика повышения эффективности строительных материалов: материалы II Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых / под общ. ред. В. И. Калашникова. — Пенза: ПГУАС, 2007. — 367 с.
8. Коровкин, М. О. Эффективность суперпластификаторов и методология ее оценки // М. О. Коровкин, В. И. Калашников, Н. А. Ерошкина; М-во образования и науки Российской Федерации, Федеральное гос. бюджетное образовательное учреждение высш. проф. образования «Пензенский гос. ун-т архитектуры и стр-ва». Пенза, 2012. — 144 с.
