Подвижность бетона — методы определения и характеристики

Из всех характеристик, которыми обладает бетон, подвижность является самой малознакомой не специалистам. Одновременно с этим, она является ключевой в назначении и применении готового раствора, поэтому заслуживает отдельного и самого подробного рассмотрения. 

Что такое подвижность бетона

Напомним, нас не интересует марка, морозостойкость, прочность и другие свойства, поскольку почти любой бетон может иметь подвижность, маркируемую от П1 до П5. 

Формальное определение звучит следующим образом: «Подвижность (далее П) бетонного раствора это способность самопроизвольно растекаться под действием собственного веса или при незначительном воздействии».

Опять же, формально, вода имеет ключевое значение: чем её больше, тем более подвижной будет смесь. Отсюда неверный вывод, что только количество воды определяет характеристику подвижности, хотя на самом деле физика процесса намного сложнее.

Чтобы оценить, как это выглядит в приложении к строительству, возьмем простой пример. Если высыпать из самосвала малоподвижный состав (П1), он останется лежать кучей, которую надо будет разгребать лопатами. Вылитая из миксера (самосвалами такие растворы не возят) очень пластичная смесь (П5) разольётся большим, равномерным пятном. Как вы понимаете, большая текучесть не позволит решить одни задачи, а слишком плотная масса – другие, поэтому характеристика прямо влияет на применимость. 

Подвижность иначе называют пластичностью, удобоукладываемостью или жесткостью. Сути дела это не меняет, речь об одном и том же – густоте, вязкости или, говоря научным термином, степени связности раствора. Проще говоря, это не что иное, как вязкость готовой цементно-песчаной массы с наполнителем. 

Что влияет на подвижность, от чего она зависит и какой бывает

При затворении бетона согласно рецептуре добавляются компоненты, в том числе вода, которая действительно оказывает на П решающее значение. Но это далеко не все. На показатель влияют внутренние силы трения частиц, поэтому важны и другие факторы:

• Марка цемента (итоговая плотность цементного теста);
• Соотношение воды и цемента;
• Размер и форма песка и наполнителей;
• Общее соотношение всех компонентов; 
• Чистота воды (минимум примесей и включений, идеал – дистиллированная вода);
• Тонкость и однородность помола цемента, чем выше однородность, тем лучше;
• Чистота песка и наполнителя, промытый материал относится к эталонам;
• Добавки и модификаторы.

Редко упоминается ещё один фактор – тщательность перемешивания. Плохо смешанный бетонный состав будет более жестким по сравнению с хорошо приготовленным. Как раз по этой причине растворы, приготовленные на объекте в бетономешалке, всегда уступают по качеству и стандартам заводским смесям.

Согласно классификации, бетон может быть:

• Сверхжестким (СЖ3, СЖ2,СЖ1);
• Жестким (Ж4, Ж3, Ж2, Ж1)
• Малоподвижный (П1, П2, П3);
• Высокоподвижный (П3, П4 и П5).

Вы, наверное, обратили внимание, что маркировка П3 фигурирует в обоих обозначениях, к этому мы вернёмся чуть ниже. А пока рассмотрим, как могут использоваться смеси, у которых разная текучесть:

• Сверхжесткие и жесткие смеси сложны в укладке, требуют больших затрат и усилий, но создаваемая конструкция имеет высокую прочность;
• Малоподвижные. Не подходят для простой укладки в армированную опалубку, требуется вибропрессование, добавление пластификаторов и другие мероприятия, чтобы из объема удалить воздух, каверны и прочие полости;
• Высокоподвижные подходят для простой заливки армированной или густоармированной опалубки, узких траншей, колонн и т.д. 

Поскольку основное влияние на П оказывает вода, то чем подвижнее, пластичнее исходный раствор, тем больше будет период первичного схватывания. Сверхжесткие и жесткие (как и малоподвижные) растворы доставляются на объект очень быстро или вообще готовятся на месте. Время укладки серьёзно ограничено, и это тоже показатель удобоукладываемости. Высокоподвижные смеси позволяют работать без спешки.

Осталось добавить, что добавлением воды подвижность не изменить. Если попытаться так поступить, смесь не сможет использоваться, так как все характеристики, а, главное, прочность, будут безнадежно испорчены. 

Методы определения подвижности 

Мы разобрались с тем, насколько важна данная характеристика, давайте узнаем, как она определяется, и откуда такая расплывчатость в классификации. Самый быстрый способ основан на визуальном наблюдении и получил он название «осадка конуса». Для измерения используется конус Абрамса, размеры: нижний диаметр 200 мм, верхний 100 мм, высота 300 мм. Это т.н. «нормальный» конус, для фракций заполнителя не более 40 мм. Для более крупных применяют «увеличенный» конус, но методика одинакова:

• Конус устанавливают широким диаметром на ровную поверхность (гладкий металлический лист);
• Через воронку в 2-3 захода заполняют его смесью, которую уплотняют штыкованием гладкой арматурой;
• Остатки сверху убирают, некоторое время выжидают (рекомендовано 3 минуты);
• Затем конус плавно убирают движением вверх, чтобы не повредить форму.

Сверхжёсткие и жесткие смеси после снятия конуса осадку не дают, отсюда и название этих классов бетонов. Для остальных смесей делается сравнение, на сколько сантиметров просела форма смеси (когда закончится время активной фазы оседания), по отношению к высоте конуса. Исходя из результатов, присваивается класс подвижности испытанным образцам (не менее пяти образцов одной партии для усреднения результатов).

Таблица подвижности бетонной смеси

Вернемся к вопросу, почему П3 относится к малоподвижным и высокоподвижным составам. Дело в том, что в классификации граница между ними лежит в пределах усадки от 5 до 15 см. Поэтому показатель П3 является условной границей между классами.

Хороший пример того, почему так сложно не специалисту разобраться в этой характеристике. Высоту оседания можно измерить довольно точно, но слишком расплывчатые параметры испытаний, поэтому в последнее время применяют более объективные методики:

Испытание вискозиметром

• Конус Абрамса устанавливают на вибростол, заполняют составом, как и в первом методе, и выжидают 3 минуты;
• По центру конуса вставляют штатив со свободно опускающимся грузом;
• Включают вибрацию и засекают время, за которое груз опустится до заданной отметки;
• Время (в минутах) умножается на коэффициент 0,45. Полученное значение это показатель подвижности. 

Испытание заполнением формы

• Используют открытый сверху куб из гладкого металла (200х200х200 мм), установленный на вибростоле;
• По центру размещают конусообразную форму из испытуемого бетона;
• Сразу после снятия конуса включают вибрацию и засекают время;
• Отсчет останавливают, когда смесь заполнила все углы и поверхность стала ровной;
• Время (в минутах) умножают на коэффициент 0,7.

Последняя методика заменила «увеличенный» конус для фракций с размерами 4-9 см, и считается эталонной. Можно заметить, что всех испытаниях фигурирует конструкция из конуса, это объясняется оценками сыпучести (песка, угля и т.д.). Методика точно такая же, потому простой способ оценить устойчивость материала и прижился в бетонной отрасли.

Осталось разобраться почему мы упомянули, что почти любая марка бетона может иметь подвижность от П1 до П5. Заодно ответим на частый вопрос, особенно от частных застройщиков: «Почему, если сверхжесткие и жесткие бетоны прочнее, бетонные заводы предлагают малоподвижные и высокоподвижные растворы?». 

Дело в том, что сверхжесткие и жесткие варианты это раздел создания специальных сооружений. Полное отсутствие удобоукладываемости, высокая жесткость (дополнительные затраты на укладку), высокая стоимость подготовительных работ и прочие затраты – все это делает данные бетоны неприемлемыми для гражданского и частного строительства. 

Поэтому в частном секторе лучше работать с более удобными и не менее прочными составами, решающими любые вопросы строительства в интервале марок от М100 до М450. Здесь производители, наша компания не исключение, предлагают широкий диапазон пластичности готовых растворов, хотя и с некоторыми ограничениями.

Как связаны подвижность и состав смеси?

Вопрос резонный, некоторые производители считают его болезненным, поскольку мифы, подогреваемые некомпетентными «диванными критиками», о высокой подвижности за счет «лишней» воды всплывают постоянно. 

Чтобы расставить «точки над И», перечислим основные доводы мифотворцев:

• Чем выше пластичность, тем больше воды и меньше прочность;
• Текучие смеси слишком жидкие, чтобы набрать прочность;
• Если бетон из миксера выливают, то это вообще не бетон.

Уровень домыслов удивляет, поскольку водоцементное соотношение – это основной показатель, точности которого на заводах уделяют особое внимание.

Не стоит прислушиваться к мифам, факты – упрямая вещь. О значении внутреннего трения для повышения П мы уже упоминали. Поясним, какие компоненты смеси могут влиять на повышение показателя:

• Тонкий цемент и гладкий (мытый) песок и заполнитель;
• Применение пластификаторов при низких температурах и необходимости увеличить срок доставки;
• Увеличение в составе массы тонкого качественного цемента.

Иными словами, подвижность заводского состава ответственного производителя задана технологией производства и техническим заданием. И если он сертифицирует каждую партию выпущенной смеси, она соответствует классу пластичности не за счет воды. 

Чтобы поставить точку, приведем простой пример – в марке М350, выпускаемой нашей компанией, воды в составе меньше, чем в марке М250 той же подвижности П3. Поэтому запутанная характеристика больше нацелена на удобство укладки и применение, чем на итоговую прочность, которой достигают все растворы, получившие паспорт от лаборатории в момент отгрузки заказчику. 

Надеемся, статья окажется полезной в будущем, чтобы решить какая цифра будет стоять в заказанной у нас партии после буквы П.