Определение удобоукладываемости бетона

Бетон, удовлетворяющий приведенным выше требованиям, называют удобоукладываемым, но сказать, что удобоукладываемость означает только легкость укладки и отсутствие расслаивания, значит неточно определить это важнейшее свойство бетона. В конкретном случае удобоукладываемость будет зависеть от имеющихся средств уплотнения бетона; так, удобоукладываемость, необходимая для бетонных массивов, вряд ли подойдет для тонкостенных и густоармированных конструкций. Поэтому удобоукладываемость следует определять толькэ как физическое свойство бетонной смеси независимо от типа конструкций, в которую смесь укладывается. Для такого определения необходимо рассмотреть, что происходит с бетоном при его уплотнении. Независимо от того, осуществляется ли процесс уплотнения трамбованием или вибрацией, он заключается в основном в удалении из бетона воздуха, пока не будет достигнута максимально возможная плотность для данной смеси и конфигурации. Таким образом, производимая работа направлена на преодоление сцепления между отдельными частицами в бетоне, а также сцепления между бетоном и поверхностью опалубки или арматуры. Эти два явления можно назвать соответственно внутренним и поверхностным сцеплением. Часть производимой работы затрачивается на колебания опалубки или на сотрясение, а также на вибрацию уже схватившихся частиц бетона. Таким образом, производимая работа состоит из «бесполезной» и «полезной», причем последняя, как уже упоминалось, представляет собой работу, затрачиваемую на преодоление внутреннего и поверхностного сцепления. Поскольку самой смеси свойственно только внутреннее сцепление, удобоукладываемосгь наиболее точно можно определить как количество полезной внутренней работы, необходимой для достижения полного уплотнения. Это определение было разработано Глэнвиллем, Коллинзом и Мэтьюзом, которые в лаборатории дорожных исследований всесторонне исследовали проблему уплотнения и удобоукладываемости.
Другое понятие, применяемое для определения состояния бетонной смеси, — это консистенция. В обычном английском языке это слово обозначает сохранность формы вещества или его способность к пластической деформации.
До сих пор удобоукладываемость рассматривалась только как свойство бетонной смеси. Однако это весьма важное свойство и конечного продукта, поскольку бетон должен иметь такую удобоукладываемость, которая позволила бы достичь при его уплотнении максимальной плотности за счет наименьшего усилия, какое мы готовы затратить при данных условиях.
Необходимость уплотнения становится очевидной при изучении связи между степенью уплотнения и получаемой прочностью. Удобно выражать степень уплотнения как отношение плотности данного бетона к плотности той же смеси при ее полном уплотнении. Точно так же отношение прочности бетона, частично уплотненного, к прочности той же смеси, но полностью уплотненной, можно назвать относительной прочностых Тогда корреляция между относительной прочностью и относительной плотностью будет иметь вид, показанный на рис. 4.1. Наличие пор в бетоне резко снижает его прочность: 5% пор могут снизить прочность на 30% и даже 2% пор приводят к снижению прочности более чем на 10%. Это соответствует выражению Фере, показывающему отношение прочности к сумме объемов воды и воздуха в твердеющем бетоне.
Поры в бетоне представляют собой либо пузырьки поглощенного воздуха, либо пространства, оставшиеся после удаления воды. Объем последних зависит лишь от водоцементного отношения в смеси. Наличие воздушных пор, которые являются «случайным» воздухом, т. е. пор в первоначально рыхлом зернистом материале, регулируется гранулометрическим составом мелкого заполнителя. Они легче вытесняются из более влажного бетона, чем из сухого. Отсюда следует, что для каждого данного метода уплотнения имеется оптимальное содержание воды в смеси, при котором сумма объемов воздушных пор и воды будет минимальной, а плотность бетона — наивысшей. Однако оптимальное содержание воды может быть различным для разных методов уплотнения.