Рухливість бетону — методи визначення і характеристики

З усіх характеристик, які має бетон, рухливість є самою малознайомою не фахівцям. Одночасно з цим, вона є ключовою в призначенні й застосуванні готового розчину, тому заслуговує окремого і найдетальнішого розгляду. 

Що таке рухливість бетону

Нагадаємо, нас не цікавить марка, морозостійкість, міцність і інші властивості, оскільки майже будь-який бетон може мати рухливість, що маркується від П1 до П5. 

Формальне визначення звучить таким чином: «Рухливість (далі Р) бетонного розчину це здатність мимоволі розтікатися під дією власної ваги або при незначній дії».

Знову ж таки, формально, вода має ключове значення: чим її більше, тим рухливішою буде суміш. Звідси невірне виведення, що тільки кількість води визначає характеристику рухливості, хоча насправді фізика процесу набагато складніша.

Щоб оцінити, як це виглядає в додатку до будівництва, візьмемо простий приклад. Якщо висипати з самоскида малорухомий склад (П1), він залишиться лежати купою, яку потрібно буде розгрібати лопатами. Вилита з міксера (самоскидами такі розчини не возять) дуже пластична суміш (П5) розіллється великою, рівномірною плямою. Як ви розумієте, велика плинність не дозволить вирішити одні завдання, а занадто щільна маса – інші, тому характеристика прямо впливає на застосовність. 

Рухливість інакше називають пластичністю, легко укладеністю або жорсткістю. Суті справи це не міняє, мова про одне і теж – густину, в'язкість або, кажучи науковим терміном, міру зв'язності розчину. Простіше кажучи, це не що інше, як в'язкість готової цементно-піщаної маси з наповнювачем. 

Що впливає на рухливість, від чого вона залежить і якою буває

При замішуванні бетону згідно з рецептурою додаються компоненти, у тому числі вода, яка дійсно робить на Р вирішальне значення. Але це далеко не усе. На показник впливають внутрішні сили тертя часток, тому важливі й інші чинники:

• Марка цементу (підсумкова щільність цементного тіста);
• Співвідношення води й цементу;
• Розмір і форма піску і наповнювачів;
• Загальне співвідношення усіх компонентів; 
• Чистота води (мінімум домішок і включень, ідеал – дистильована вода);
• Тонкість і однорідність помелу цементу, чим вище однорідність, тим краще;
• Чистота піску і наповнювача, промитий матеріал належить до еталонів;
• Добавки й модифікатори.

Рідко згадується ще один чинник – ретельність перемішування. Погано змішаний бетонний склад буде жорсткішим в порівнянні з добре приготованим. Якраз з цієї причини розчини, приготовані на об'єкті у бетономішалці, завжди поступаються за якістю і стандартам заводським сумішам.

Згідно класифікації, бетон може бути:

• Наджорстким (СЖ3, СЖ2, СЖ1);
• Жорстким (Ж4, Ж3, Ж2, Ж1)
• Малорухливий (П1, П2, П3);
• Високорухливий (П3, П4 і П5).

Ви, напевно, звернули увагу, що маркірування П3 фігурує в обох позначеннях, до цього ми повернемося трохи нижче. А доки розглянемо, як можуть використовуватися суміші, у яких різна плинність:

• Наджорсткі й жорсткі суміші складні в укладенні, вимагають великих витрат і зусиль, але створювана конструкція має високу міцність;
• Малорухомі. Не підходять для простого укладення в армовану опалубку, потрібно вібропресування, додавання пластифікаторів і інші заходи, щоб з об'єму видалити повітря, каверни й інші порожнини;
• Високорухливі підходять для простої заливки армованої або густоармованої опалубки, вузьких траншей, колон і так далі 

Оскільки основний вплив на Р робить вода, то чим рухливіше, пластичніше початковий розчин, тим більше буде період первинного схоплювання. Наджорсткі й жорсткі (як і малорухомі) розчини доставляються на об'єкт дуже швидко або взагалі готуються на місці. Час укладення серйозно обмежене, і це теж показник легко укладеності. Високорухливі суміші дозволяють працювати без поспіху.

Залишилося додати, що додаванням води рухливість не змінити. Якщо спробувати так поступити, суміш не зможе використовуватися, оскільки усі характеристики, а, головне, міцність, будуть безнадійно зіпсовані. 

Методи визначення рухливості 

Ми розібралися з тим, наскільки важлива ця характеристика, дізнаймося, як вона визначається, і звідки така розпливчатість в класифікації. Найшвидший спосіб грунтований на візуальному спостереженні та дістав він назву «осідання конуса». Для виміру використовується конус Абрамса, розміри: нижній діаметр 200 мм, верхній 100 мм, висота 300 мм. Це т.з. «нормальний» конус, для фракцій заповнювача не більше 40 мм. Для більших застосовують «збільшений» конус, але методика однакова:

• Конус встановлюють широким діаметром на рівну поверхню (гладкий металевий лист);
• Через воронку у 2-3 заходи заповнюють його сумішшю, яку ущільнюють штикуванням гладкою арматурою;
• Залишки згори прибирають, деякий час вичікують (рекомендовано 3 хвилини);
• Потім конус плавно прибирають рухом вгору, щоб не пошкодити форму.

Наджорсткі й жорсткі суміші після зняття конуса осаду не дають, звідси й назва цих класів бетонів. Для інших сумішей робиться порівняння, на скільки сантиметрів просіла форма суміші (коли закінчиться час активної фази осідання), стосовно висоти конуса. Виходячи з результатів, привласнюється клас рухливості випробуваним зразкам (не менше п'яти зразків однієї партії для усереднювання результатів).

Таблиця рухливості бетонної суміші

Повернемося до питання, чому П3 відноситься до малорухомих і високорухливих складів. Річ у тому, що в класифікації межа між ними лежить в межах усадки від 5 до 15 см. Тому показник П3 є умовною межею між класами.

Хороший приклад того, чому так складно не фахівцеві розібратися в цій характеристиці. Висоту осідання можна виміряти досить точно, але занадто розпливчаті параметри випробувань, тому останнім часом застосовують об'єктивніші методики:

Випробування віскозиметром

• Конус Абрамса встановлюють на вібростіл, заповнюють складом, як і в першому методі, і вичікують 3 хвилини;
• По центру конуса вставляють штатив з вантажем, що вільно опускається;
• Включають вібрацію і засікають час, за який вантаж опуститься до заданої відмітки;
• Час (у хвилинах) множиться на коефіцієнт 0,45. Отримане значення це показник рухливості. 

Випробування заповненням форми

• Використовують відкритий згори куб з гладкого металу (200х200х200 мм), встановлений на вібростолі;
• По центру розміщують конусоподібну форму з випробовуваного бетону;
• Відразу після зняття конуса включають вібрацію і засікають час;
• Відлік зупиняють, коли суміш заповнила усі кути й поверхня стала рівною;
• Час (у хвилинах) множать на коефіцієнт 0,7.

Остання методика замінила «збільшений» конус для фракцій з розмірами 4-9 см, і вважається еталонною. Можна помітити, що усіх випробуваннях фігурує конструкція з конуса, це пояснюється оцінками сипучості (піску, вугілля і так далі). Методика така сама, тому простий спосіб оцінити стійкість матеріалу і прижився у бетонній галузі.

Залишилося розібратися чому ми згадали, що майже будь-яка марка бетону може мати рухливість від П1 до П5. Заразом дамо відповідь на часте питання, особливо від приватних забудовників: «Чому, якщо наджорсткі й жорсткі бетони міцніші, бетонні заводи пропонують малорухомі та високорухливі розчини?». 

Річ у тому, що наджорсткі й жорсткі варіанти це розділ створення спеціальних споруд. Повна відсутність легко укладеності, висока жорсткість (додаткові витрати на укладення), висока вартість підготовчих робіт і інші витрати – усе це робить ці бетони неприйнятними для цивільного і приватного будівництва. 

Тому в приватному секторі краще працювати зі зручнішими й міцнішими складами, що вирішують будь-які питання будівництва в інтервалі марок від М100 до М450. Тут виробники, наша компанія не виключення, пропонують широкий діапазон пластичності готових розчинів, хоча і з деякими обмеженнями.

Як пов'язані рухливість і склад суміші?

Питання резонне, деякі виробники вважають його хворобливим, оскільки міфи, що підігріваються некомпетентними «диванними критиками», про високу рухливість внаслідок «зайвоъ» води спливають постійно. 

Щоб розставити «точки над І», перерахуємо основні аргументи міфотворців :

• Чим вище пластичність, тим більше води й менше міцність;
• Текучі суміші занадто рідкі, щоб набрати міцність;
• Якщо бетон з міксера виливають, то це взагалі не бетон.

Рівень домислів дивує, оскільки водоцементне співвідношення – це основний показник, точності якого на заводах приділяють особливу увагу.

Не варто прислухатися до міфів, факти – уперта річ. Про значення внутрішнього тертя для підвищення Р ми вже згадували. Пояснимо, які компоненти суміші можуть впливати на підвищення показника :

• Тонкий цемент і гладкий (митий) пісок і заповнювач;
• Застосування пластифікаторів при низьких температурах і необхідності збільшити термін доставки;
• Збільшення у складі маси тонкого якісного цементу.

Іншими словами, рухливість заводського складу відповідального виробника задана технологією виробництва і технічним завданням. І якщо він сертифікує кожну партію випущеної суміші, вона відповідає класу пластичності не коштом води. 

Щоб поставити точку, наведемо простий приклад – у марці М350, нашою компанією, що випускається, води в складі менше, ніж в марці М250 тієї ж рухливості П3. Тому заплутана характеристика більше націлена на зручність укладення і застосування, чим на підсумкову міцність, якої досягають усі розчини, що отримали паспорт від лабораторії у момент відвантаження замовникові. 

Сподіваємося, стаття виявиться корисною в майбутньому, щоб вирішити яка цифра стоятиме в замовленій у нас партії після букви Р.