Вплив часу перемішування бетонних сумішей на міцнісні характеристики конструкційних бетонів

Abstract

UK: Постановка проблеми.В теперішній час в Україні переважна кількість будівель і споруд будується з використанням конструкційного бетону. Зростаючий попит на монолітний бетон ставить перед виробниками завдання забезпечення якісних характеристик бетонних сумішей, які в значній мірі впливають на міцністні та деформативні характеристики конструкційних бетонів. Одним із напрямків досягнення високої якості бетонних сумішей –є технологічний напрямок , який включає в себе використання сучасних бетонозмішувачів та оптимальну технологію перемішування компонентів суміші.Аналіз сучасного станурозробки та дослідження бетонів показав, що одним з технологічних факторів перемішування бетонної суміші –є вибір оптимального часу перемішування суміші, який значно впливає на міцністні характеристики отриманого бетону. Аналіз публікаційпоказав, щозначний вплив на якість перемішування має його тривалість, яка в змішувачах циклічної дії визначається з моменту завантаження всіх матеріалів до початку вивантаження [1]. При недостатній тривалості перемішування погіршується однорідність бетону та понижується його міцність. Збільшення тривалості перемішування веде к отриманню однорідної бетонної суміші, але мало впливає на міцність бетону, яка збільшується не суттєво. Практичні дослідження Шалона [2] свідчать, щооднорідність бетонної суміші визначається межею міцності бетонних зразків на стиск після певного часу перемішування, а найбільш помітний ефект підвищення міцності зразків спостерігається при перемішуванні суміші в інтервалі 1–2 хвилин. Проте збільшення часу перемішування до 10 хвилин призводить лише до незначного підвищення міцності бетонних зразків.Автори [3] на основі досліджень досягнення рівномірності суміші представляють в вигляді графіку залежності від умовного часу перемішування. При цьому умовний час перемішування відповідає проміжку часу від початку перемішування до досягнення рівномірності суміші і знаходиться в межах 30–600 секунд, а оптимальне досягнення міцності досягається в межах 30–240 секунд перемішування бетонної суміші.Нормативний документ [4] регламентує тривалість перемішування суміші у стаціонарному циклічному змішувачі, яка знаходиться в інтервалі від 50 до 120 секунд і залежить від щільності заповнювача і рухливості суміші. Регламент для виготовлення високорухливих сумішей [5,п.3.16] передбачає, що час перемішування бетонної суміші повинен бути не менше 4–5 хвилин, а при використанні додатків фібри –не менше 7 хвилин, з яких 5 хвилин −це час сухого змішування компонентів. Автори [6] в результаті випробувань зробили висновки, що час перемішування 45 секунд для бетонних сумішей, які призначені для будівництва покриттів доріг і аеродромів, недостатній, так як розкид значень достатньо великий і виходить за нижню та верхню межу, як для параметра повітряприймання, так і при рухомості сумішей. При перемішуванні бетонної суміші 90 секунд стабілізуються показники повітряприймання та рухомості. Час перемішування 120 секунд по розкиду результатів співпадає з часом перемішування 90 секунд, тому більш довге перемішування не доцільне. Нормативний документ [7, п.5.2.2] визначає, що порядок завантаження компонентів, тривалість перемішування бетонної суміші мають бути встановлені для конкретних матеріалів і умов використовуваного бетонозмішувального обладнання шляхом оцінки рухливості бетонної суміші, однорідності і міцності бетону в конкретному замісі. Мета статі полягає в дослідженні технологічного фактору отримання якісних бетонних сумішей в залежності від часу їх перемішування. При цьому слід визначити закономірність зміни міцністних та деформативних характеристик конструкційнихбетонів в залежності від часу перемішування сумішей. Висновки.Встановлено, що одним з основних технологічних факторів, які значно впливають на якість бетонних сумішей є тривалість перемішування бетонної суміші.Проведені дослідження кубікової та призмової міцності конструкційних бетонів, отриманих при часі перемішування суміші від 90 до 480 с. Класи бетону, визначені за результатами кубікової міцности, отримані на основі вирахуваних коефіцієнтів варіації міцності при різних часах перемішування суміші, виявились однаковими і склали С16/20 (В20). Класи бетону, визначені за результатами призмової міцності, виявились різними, при цьому найбільші показникикласу бетону С30/35 (В35) і С25/30 (В30) виявились у бетонів складів No 1 і 3при часі перемішування суміші 480 і 180 с відповідно. В цьому випадку, отриманий результат перевищення призмової міцності над кубіковою міцністю не є типовим, а підтвердження або спростування визначених класів бетону за міцністю можна отримати в результаті дослідження деформативних характеристик бетонів шляхом визначення їх модуля пружності.

EN: Problem statement. Currently, in Ukraine, the vast majority of buildings and structures are built usingstructural concrete. The growing demand for monolithic concrete poses the task of ensuring the quality characteristicsof concrete mixtures, which significantly affect the strength and deformation characteristics of structural concrete. Oneof the directions for achieving high quality concrete mixtures is the technological direction, which includes the use ofmodern concrete mixers and optimal technology for mixing the mixture components.Analysis of the current stateofdevelopment and research of concretes has shown that one of the technological factors for mixing a concrete mixture isthe choice of the optimal mixing time of the mixture, which significantly affects the strength characteristics of theresulting concrete.Analysis of publicationshas shown that its duration has a significant impact on the quality ofmixing, which in cyclicmixers is determined from the moment of loading all materials to the beginning of unloading[1]. With insufficient mixing duration, the homogeneity of concrete deteriorates and its strength decreases. Increasingthe mixing time leads to obtaining a homogeneous concrete mixture, but has little effect on the strength of concrete,which increases insignificantly. Practical studies by Chalon [2] show that the homogeneity of the concrete mixture isdetermined by the compressive strength of concrete samples after a certain mixing time, and the most noticeable effectof increasing the strength of samples is observed when mixing the mixture in the interval of 1–2 minutes. However,increasing the mixing time to 10 minutes leads to only a slight increase in the strength of concrete samples. The authors[3], based on research, present the achievement of mixture uniformity in the form of a graph depending on theconditional mixing time. In this case, the conditional mixing time corresponds to the time interval from thestart ofmixing to achieving mixture uniformity and is within 30−600 seconds, and the optimal achievement of strength isachieved within 30−240 seconds of mixing the concrete mixture. The regulatory document [4] regulates the duration ofmixing the mixturein a stationary cyclic mixer, which is in the range from 50 to 120 seconds and depends on thedensity of the aggregate and the mobility of the mixture. The regulation for the production of high-mobility mixtures[5, p.3.16] provides that the mixing timeof the concrete mixture should be at least 4–5 minutes, and when using fiberadditives–at least 7 minutes, of which 5 minutes is the time of dry mixing of the components. The authors [6], as aresult of tests, concluded that the mixing time of 45 seconds for concrete mixtures intended for the construction of roadand airfield surfaces is insufficient, since the spread of values is quite large and goes beyond the lower and upper limits,both for the air entrainment parameter and for the mobility of the mixtures. When mixing the concrete mixture for 90seconds, the air entrainment and mobility indicators stabilize. The mixing time of 120 seconds according to the scatterof the results coincides with the mixing time of 90 seconds, therefore longer mixing isnot advisable. The regulatorydocument [7, p.5.2.2] determines that the order of loading the components, the duration of mixing the concrete mixtureshould be established for specific materials and conditions of the concrete mixing equipment used by assessing themobility of the concrete mixture, the homogeneity and strength of concrete in a specific batch.The purpose of thearticleis to study the technological factor of obtaining high-quality concrete mixtures depending on the time of theirmixing. In this case, it is necessary to determine the pattern of changes in the strength and deformation characteristics ofstructural concretes depending on the time of mixing the mixtures.Conclusions. It was established that one of the maintechnological factors that significantly affect the quality of concrete mixtures is the duration of mixing the concretemixture. Studies of the cubic and prismatic strength of structural concretes obtained with a mixing time of the mixturefrom 90 to 480 s were conducted. The concrete classes determined by the results of cubic strength, obtained on the basisof the calculated coefficients of variation of strength at different times of mixing the mixture, turned out to be the sameand amounted to C16/20 (B20). The concrete classesdetermined by the results of prismatic strength turned out to bedifferent, with the highest indicators of the concrete class C30/35 (B35) and C25/30 (B30) being found in concretes of compositions no. 1 and 3 at a time of mixing the mixture of 480 and 180s, respectively. In this case, the obtained result of exceeding the prismatic strength over the cubic strength is not typical, and confirmation or refutation of the determined concrete classes by strength can be obtained as a result of studying the deformation characteristics of concretes by determining their modulus of elasticity.