Приготовление бетонных смесей в шахте

Бетон — искусственный каменный материал, получаю­щийся в результате затвердения смеси из цемента, воды, песка и щебня или гравия; смесь до затвердения называется бетонной смесью.

Бетонная смесь в зависимости от содержания воды или водоцементного отношения может находиться в слегка влажном (жесткий бетон) с в/ц=0,3¸0,4, тестообразном (пластичный бетон) с в/ц=0,5¸0,6 или жидком состоянии (литой бетон) с в/ц=0,7¸0,9. Консистенция бетонной смеси измеряется осадкой конуса, отформованного из бетонной смеси (ГОСТ10181-62).

Для приготовления бетона может применяться любая природная вода, не содержащая свободных кислот. Сточные воды, содержащие жиры, кислоты, растительные масла и т. п., не пригодны для приготовления бетона.

С уменьшением водоцементного отношения прочность бетона увеличивается. Однако водоцементное отношение не должно быть менее 0,35¸0,4.

Прочность бетона при твердении в нормальных условиях зависит от марки цемента и отношения веса воды к весу цемента в све­жеприготовленной бетонной смеси. Это отношение носит название водоцементного отношения. Прочность бетона понижается при увеличении в бетонной смеси воды больше заданного предела. Твердение бетона происходит постепенно: первые 7—10 дней быстро, а затем медленнее, причем при нормальных условиях проч­ность бетона непрерывно повышается, достигая расчетной величины через 28 суток.

Нормальными условиями твердения бетона считают­ся температура 15—20° и относительная влажность воздуха 90— 100%. Твердение бетона при температуре ниже +15° замедляется, а при температуре ниже —2° прекращается. Качество цемента, используемого для приготовления бетона, характеризуется его маркой, указываемой в заводском паспорте. Наиболее употребительным гидравлическим вяжущим является портландцемент.

Глиноземистый цемент является быстротвердеющим вяжущим. Прочность бетона, приготовленного на этом цементе, уже через сутки достигает 65-75% 28-дневной прочности. Глиноземистый цемент применяется в тех случаях, когда в сжатые сроки (5-7 дней) требуется получить бетон проектной прочности.

Заполнителями в бетоне обычно служат песок и гравий, а также песок и щебень, получаемые путем механического измельчения изверженных пород (гранит, базальт). Заполнители не должны содержать глинистых, пылеватых и гумусовых примесей более, чем 5% в песке и более, чем 2% в щебне. Предельная крупность заполнителей для различных изделий выбирается по таблице 1.

Таблица 1

Предельная крупность заполнения

Перемешивание бетонной смеси производится в специальных ма­шинах — бетономешалках. Загрузка материалов в ковш бетономе­шалки производится в такой последовательности: щебень, цемент, песок или первая порция щебня и песка, затем цемент и вторая порция щебня и песка. Вода в барабан бетономешалки должна впускаться до начала перемешивания. Продолжительность переме­шивания 1—1,5 мин. В практике горного дела обычно принимаются бетономешалки малой (100—250 л) и средней (375—500 л) емкости.

Укладка бетона может быть ручная — путем штыкования стерж­нями или трамбования чугунными или пневматическими трамбов­ками и механизированная — при помощи вибраторов различных си­стем. Применение вибраторов повышает прочность бетона в 2— 2,5 раза, увеличивает плотность его на 5—10%, повышает водоне­проницаемость, понижает расход цемента, дает бетон без раковин и увеличивает производительность труда. Уплотнение бетона считается оконченным, когда на поверхности бетона появляется цементное «молоко» и пузырьки воздуха.

Свежеприготовленная бетонная смесь не должна расслаиваться на отдельные составляющие и должна обладать удобоукладываемости, а после затвердения прочностью заданной марки. Указанные свойства достигаются подбором состава бетона, который заключается в том, чтобы определить водоцементное отношение в/ц, которое обеспечит пластичность бетонной смеси, соответствующую принятому способу укладки, и соотношение составляющих, необходимое для получения бетона нужной марки.

Состав смеси бетона следует определять по таблицам 2 и 3 в следующем порядке:

1. По марке цемента и требуемой марке бетона по таблице 2 находим соответствующее водоцементное отношение в/ц.
2. Исходя из найденного водоцементного отношения по таблице 3 определяем соотношение составляющих.

Состав бетонной смеси рассчитывают для сухих материалов, а затем корректируют его на фактическую влажность заполнителей.

Пример подбора состава бетона

Подобрать состав бетона марки 200 на портландцементе марки 300 с крупным заполнителем – щебнем.

1. По таблице 2 находим водоцементное отношение в/ц = 0,60
2. По таблице 3 выбираем состав бетона 1: 2,1:3,5, т.е. на 1м³ бетона расходуется 300 кг. цемента, 0,52 м³ песка, 0,87 м³ щебня и 180 л. воды.

Таблица 2

Водоцементное отношение для портландцемента  в зависимости от марки цемента Rц и требуемой марки бетона R

Таблица 3

Подбор соотношения составляющих бетона на портландцементе