Классы консистенции бетона: тест на осадку конуса, S1–S5 и бетон для бетононасоса

Одна из самых часто звучащих на стройплощадке фраз: бетон приехал жёстким, давайте добавим немного воды. Цена этого ведра воды выплачивается прочностью и сроком службы бетона. На самом деле, когда консистенция правильно указана в заказе и отрегулирована на заводе с помощью химической добавки, необходимость добавлять воду вообще не возникает. Именно для этого и существуют классы консистенции: они описывают, насколько текучим будет бетон, на общем языке между заводом и стройплощадкой. Испытание на осадку конуса (сламп-тест) делает этот язык измеримым на площадке за пять минут. Бетон же для перекачки требует иной рецептуры смеси даже в рамках того же класса прочности; тот, кто не знает этой разницы, либо забивает насос, либо портит бетон.

Консистенция и удобоукладываемость: текучесть бетона

Консистенция — это свойство, показывающее, насколько легко свежий бетон растекается, заполняет опалубку и обволакивает арматуру под собственным весом или под воздействием вибрации. Удобоукладываемость — более широкое инженерное понятие, охватывающее помимо консистенции также когезию (способность смеси не расслаиваться), стойкость к расслоению и заглаживаемость поверхности. То, что вы измеряете на объекте, — это консистенция; но то, что вам нужно, — это удобоукладываемость. Бетон, который очень текучий, но расслаивается, с оседанием камня на дно, имеет высокую консистенцию, но не является удобоукладываемым.

Консистенцию определяют три основных фактора: количество воды в смеси, химические добавки (пластификаторы и суперпластификаторы) и доля мелкой фракции. Вода — самый простой и самый вредный путь; она повышает водоцементное отношение, снижает прочность, увеличивает усадку и водопроницаемость. Пластификатор повышает консистенцию за счёт диспергирования частиц цемента без изменения количества воды; это правильный путь. Мелкая фракция (песок, цемент, минеральные добавки) обеспечивает смеси смазывающий цементный раствор; это критически важно для перекачиваемого насосом бетона.

Консистенция со временем снижается. С момента перемешивания цемент вступает в реакцию с водой, действие добавки ослабевает, и бетон начинает схватываться. Это называется потерей консистенции. В жаркую погоду и при большой дальности перевозки потеря консистенции ускоряется. Класс консистенции, указанный в заказе, — это консистенция бетона в момент доставки на объект; завод учитывает время транспортировки и температуру воздуха и соответствующим образом корректирует состав смеси.

Классы осадки конуса: от S1 до S5

Стандарт TS EN 206 классифицирует консистенцию свежего бетона четырьмя различными методами: осадка конуса (slump), Вебе, уплотняемость и расплыв. В Турции при заказе товарного бетона практически всегда используется класс осадки конуса. Осадка конуса измеряет, на сколько миллиметров оседает бетон, уложенный в стандартную коническую форму, после её снятия; чем более текучим является бетон, тем больше осадка.

Обратите внимание, что между классами существуют разрывы: значение между 40 и 50 или между 90 и 100 не попадает напрямую ни в один класс — стандарт оставляет эти интервалы в качестве допуска. При заказе вместо класса можно указать целевое значение осадки конуса (например, 150 мм); в этом случае стандарт определяет допуск приёмки относительно целевого значения. При измерении осадки конуса на объекте результат должен находиться в пределах диапазона заказанного класса; если он выходит за пределы диапазона, сообщите на завод, прежде чем принимать бетон.

Развеем распространённое заблуждение: высокий класс консистенции не означает низкое качество. Бетон S4, спроектированный с пластификатором, может иметь то же водоцементное отношение и ту же прочность, что и бетон S2. Качество кроется в том, как достигнута консистенция: за счёт воды или за счёт добавки.

Испытание на осадку конуса шаг за шагом

Испытание на осадку конуса проводится в соответствии со стандартом TS EN 12350-2. Оно выполняется за пять минут на площадке при прибытии автобетоносмесителя и показывает, соответствует ли бетон заказу. Оборудование: усечённый конус с диаметром основания 200 mm, диаметром верха 100 mm и высотой 300 mm; стальной уплотняющий стержень диаметром 16 mm и длиной 600 mm с закруглённым концом; плоская, жёсткая, невпитывающая опорная плита; линейка; совок и воронка.

1. Увлажните конус и опорную плиту; не оставляйте лишней воды — поверхность должна быть влажной, но без скопления воды.
2. Установите конус на опорную плиту и зафиксируйте его, встав обеими ногами на упоры. Конус не должен смещаться в течение всего испытания.
3. Отбирайте пробу из миксера, пропуская первую и последнюю части выгрузки. Заполняйте конус бетоном тремя равными слоями; каждый слой должен составлять примерно треть высоты конуса.
4. Штыкуйте каждый слой стержнем для штыкования 25 раз, равномерно распределяя удары по всему сечению слоя. Во втором и третьем слоях стержень должен слегка входить в нижележащий слой.
5. Заполните последний слой с избытком; после уплотнения штыкованием, держа стержень горизонтально, прокатайте его, чтобы выровнять верхнюю поверхность вровень с краем конуса. Уберите бетон, пролившийся на опорную плиту.
6. Поднимите конус вертикально в течение 2-5 секунд, не поворачивая и не встряхивая его. Время от начала заполнения до подъёма конуса не должно превышать 150 секунд.
7. Переверните конус и поместите его рядом с бетоном, положите уплотняющий стержень поперёк верхней части конуса и измерьте расстояние между стержнем и наивысшей точкой осевшего бетона с точностью до 10 мм. Это значение является осадкой конуса.

Для того чтобы измерение было достоверным, форма осадки должна быть правильной: бетон должен оседать симметрично, сохраняя свою форму. Если он заваливается на одну сторону (сдвиговая осадка), берётся новая проба и испытание повторяется; если сдвиг повторяется и во втором испытании, бетон склонен к расслоению, и это является предупреждением о качестве. Если бетон полностью растекается и расползается (осадка обрушения), испытание на осадку конуса не подходит для этой смеси; требуется испытание на расплыв.

Распространённые ошибки: слишком медленный или наклонный подъём конуса, пропуск ударов при штыковании, установка плиты на наклонную поверхность, отбор пробы из первой порции бетона, выгружаемой из миксера, а также проведение испытания на бетоне, который простоял на солнце. Каждая из этих ошибок приводит к отклонению в десятки миллиметров.

Какая консистенция для какого применения?

Консистенцию определяют геометрия конструктивного элемента, плотность армирования, метод укладки и способ доставки. Общая схема:

• Подбетонка, бетон по грунту, массивные фундаменты: S2 или S3. Укладывается с помощью вибратора, поверхность обширная; чрезмерно текучий бетон расслаивается под правилом.
• Плитный фундамент и толстые стены: S3. Подаётся насосом, уплотняется вибратором. Слишком текучий бетон в толстом сечении усиливает водоотделение и усадочное трещинообразование.
• Колонны, балки, перекрытия (жилые и коммерческие здания): S3, а при густом армировании — S4. Бетон должен заполнять углы опалубки и обволакивать арматуру.
• Тонкие стены, колонны с частым шагом хомутов, узлы в сейсмических зонах: S4, при необходимости S5 или самоуплотняющийся бетон. Там, куда не входит игла вибратора, бетон должен растекаться самостоятельно.
• Дорожный и площадочный бетон, бордюры, наклонные поверхности: S1-S2. На уклоне текучий бетон стекает вниз и не удерживается вровень.
• Бетон свай, буронабивные сваи: S4-S5. Бетон должен опускаться по трубе под собственным весом и обволакивать арматурный каркас; вибрация не применяется.
• Сборный железобетон, скользящая опалубка: S1-S2. Поскольку опалубку снимают рано, бетон должен держать собственный вес.

При принятии решения ответьте на следующие вопросы: как бетон будет подаваться в опалубку (бадья, ленточный конвейер, насос), достигает ли вибратор каждой точки, каков наименьший шаг арматуры в сантиметрах, наклонная ли поверхность, какова толщина сечения? Если в проектной спецификации указан класс консистенции, он соблюдается; если нет, консистенция определяется совместно с техническим персоналом завода при оформлении заказа. Подробную информацию об этапах заказа, расчёте объёма в м³ и выборе насоса вы можете найти в статье как заказать бетон; для быстрого расчёта объёма у нас есть инструмент расчёт бетона.

Почему бетон для насосной подачи отличается?

Бетон для насосной подачи не является отдельным классом прочности; тот же C25/30 или C30/37, если он будет подаваться насосом, изготавливается по другому составу смеси. Разница обусловлена необходимостью того, чтобы бетон мог перемещаться по трубе на сотни метров, иногда на десятки метров вверх, без закупорки и расслоения.

Бетон, движущийся по трубе, скользит по тонкому слою цементного теста, прилипающему к стенке трубы. Если мелких материалов недостаточно для образования этого скользящего слоя, крупный заполнитель трётся о стенку, вода отделяется от теста и уходит вперёд, камни блокируются сзади, и насос забивается. Поэтому в перекачиваемом бетоне доля мелких материалов (цемент, минеральные добавки, мелкий песок) сознательно поддерживается высокой; содержание песка увеличивается по сравнению с массивным бетоном; максимальный размер зерна крупного заполнителя ограничивается так, чтобы не превышать примерно треть диаметра трубы, а гранулометрический состав выстраивается непрерывным. Плоские и удлинённые зёрна ухудшают перекачиваемость; предпочтение отдаётся кубовидному дроблёному камню.

Второе отличие — это добавка. В бетоне для перекачки консистенция обычно находится в диапазоне S3-S4, и она достигается не водой, а суперпластификатором. Добавка смазывает цементное тесто, диспергируя частицы цемента; она обеспечивает текучесть без повышения водоцементного отношения. На длинных линиях и в высотных зданиях для компенсации потери консистенции может добавляться также замедлитель схватывания. В некоторых смесях используются также вязкостно-модифицирующие добавки, удерживающие воду в составе смеси; они предотвращают расслоение бетона в трубе, то есть отделение воды от цементного теста.

Третье различие — это содержание воздуха. Небольшое количество вовлечённого воздуха повышает смазывающую способность смеси и облегчает перекачивание; однако избыток воздуха сжимается в поршне насоса и приводит к потере давления. Завод устанавливает этот баланс при проектировании состава смеси.

На площадке работа с бетоном для насосной подачи также отличается. Перед началом работы насосной линии внутренняя поверхность трубы смазывается скользящим цементным раствором или пастой; этот первый раствор не заливается в конструкцию. Бетон, оставшийся в конце линии, направляется не в конструктивный элемент, а в место сброса отходов. Насосный рукав не должен сбрасывать бетон с высоты; бетон укладывается с минимально возможной высотой падения, при этом конец рукава удерживается внутри бетона, иначе крупные частицы расслаиваются. При длительных остановках бетон в трубе начинает схватываться; при перерыве линию промывают.

Добавление воды на объекте: почему это категорически запрещено?

Миксер приехал на объект, бетон кажется гуще, чем вы ожидали; попросить у водителя ведро воды — самый простой выход. То, что делает это ведро с бетоном, просто: оно повышает водоцементное отношение. Каждый дополнительный литр воды остаётся в цементном тесте избытком, не участвующим в твердении, и оставляет пустоту при высыхании. С увеличением пустотности прочность падает, водопроницаемость растёт, усадка увеличивается, арматура становится подвержена коррозии. Добавление 30-40 литров воды в миксер повышает консистенцию на один класс, но может заметно снизить прочность в возрасте 28 суток. Механизм этой зависимости мы разобрали с цифрами в статье водоцементное отношение и прочность бетона.

Есть и юридический аспект. Стандарт запрещает добавлять воду в бетон после доставки; бетон, в который добавлена вода, выходит из-под гарантии завода. Если при испытании контрольного кубика на прочность не достигается целевая прочность, ответственность переходит на сторону, добавившую воду. Именно поэтому строительный надзор и акт приёмки-передачи содержат строку «была ли добавлена вода».

Так что же делать, если бетон действительно оказался жёстким? Во-первых, проведите на площадке испытание на осадку конуса и сравните результат с заказанным классом; бетон чаще всего соответствует заказанному классу, а ощущение жёсткости связано с ожиданиями. Во-вторых, если результат ниже класса, позвоните на завод; с согласия представителя завода в миксер можно добавить дозированное количество суперпластификатора и перемешать в течение достаточного времени, чтобы повысить консистенцию, не нарушая водоцементное отношение. В-третьих, в следующих заказах поднимите класс на ступень выше; проблема в том, что не заказана нужная консистенция, а не в отсутствии воды в миксере.

Самоуплотняющийся бетон вкратце

Самоуплотняющийся бетон — это бетон, который растекается под собственным весом без вибратора, заполняет все углы опалубки, обволакивает плотную арматуру и делает это без расслоения. Его нельзя измерить методом осадки конуса; при подъёме конуса бетон полностью растекается. Вместо этого измеряются диаметр расплыва (испытание на расплыв конуса), время истечения и способность проходить через препятствия. В TS EN 206 он определяется классами расплыва, такими как SF1, SF2, SF3; диаметр расплыва составляет от 550 мм до 850 мм.

Текучесть достигается не за счёт воды, а благодаря высокой дозе суперпластификатора, высокой доле мелких фракций (минеральные добавки, каменная мука) и добавке, регулирующей вязкость. Благодаря этому бетон, с одной стороны, растекается как вода, а с другой — крупные фракции остаются во взвешенном состоянии в растворе. Где это необходимо: узлы с очень плотным армированием, тонкие и высокие стены, закрытые сечения, недоступные для иглы вибратора, архитектурные поверхности бетона без отделки (когда нежелательны следы вибратора и воздушные поры), ночные заливки с ограничениями по шуму. Давление на опалубку выше, чем у обычного бетона; опалубка должна проектироваться с учётом этого. Стоимость смеси высока, но экономия на вибрационных работах, отделке поверхности и скорости выполнения на некоторых объектах компенсирует разницу.

Правильный заказ консистенции

Принимайте решение о консистенции при оформлении заказа, а не когда автобетоносмеситель уже подъехал к воротам. Чётко укажите в заказе следующие данные: класс прочности (например, C30/37), класс условий эксплуатации, класс консистенции или целевую осадку конуса (например, S3 или 140 мм), максимальный размер зерна заполнителя (например, 22 мм), способ доставки (насосом или напрямую из миксера), длину и высоту насосной линии, время заливки и предполагаемую продолжительность. Располагая этой информацией, завод корректирует дозировку добавки с учётом времени транспортировки и температуры воздуха, и бетон прибывает на объект с нужной вам консистенцией.

При приёмке проверьте класс консистенции в накладной, проведите испытание на осадку конуса на первом миксере, зафиксируйте результат в акте и отберите образцы для испытания на прочность. Если консистенция отличается от ожидаемой, используйте телефон, а не воду. Компания Bodrum Beton при каждом заказе, включая перекачиваемый бетон, регулирует консистенцию на заводе с учётом условий вашей площадки и доставляет бетон насосом прямо до опалубки; для консультации по консистенции и составу смеси перед заказом вы можете обратиться к нам через страницу контактов.

Часто задаваемые вопросы