Влияние доли песка в смеси заполнителей на свойства самоуплотняющихся бетонных смесей
Authors: Смирнов А.О. , Добшиц Л.М. , Анисимов С.Н. , Лешканов А.Ю. 
Published: October 2024

Введение. Использование в современном монолитном строительстве самоуплотняющихся бетонных смесей позволяет существенно сократить трудо- и энергозатраты на их укладку, повысить качество поверхности изготавливаемых конструкций, а также ускорить темпы строительства. Самоуплотняющиеся бетонные смеси отличаются от других видов особыми требованиями к подбору состава бетона, повышенным расходом цемента и высокой стоимостью. Одной из основных задач подбора рациональных составов бетонных смесей является определение соотношения компонентов, обеспечивающего минимальный расход цемента при достижении требуемых физико-механических и эксплуатационных характеристик бетонов. Для получения высокоподвижных самоуплотняющихся бетонных смесей важно учитывать, чтобы объём цементного теста превышал объём пустот между зёрнами заполнителей для обеспечения необходимой раздвижки зёрен и снижения трения между ними. Цель исследования – определение наиболее эффективного соотношения мелкого и крупного заполнителей в составе самоуплотняющихся бетонных смесей, при котором достигаются минимальная пустотность заполнителей, наилучшая удобоукладываемость бетонных смесей и наибольшая прочность бетонов. Материалы и методы. В качестве мелкого заполнителя использовался природный кварцевый песок с модулем крупности 1,9, крупного – щебень из плотных горных пород фракции 5-20 мм. Составы самоуплотняющихся бетонных смесей подбирались из условия получения смесей с маркой по удобоукладываемости РК2 (расплыв стандартного конуса 66…75 см) с учетом требований ГОСТ Р 59714-2021. Результаты исследования. Минимальная пустотность смеси заполнителей, наилучшая удобоукладываемость бетонных смесей и наибольшая прочность бетонов достигаются при массовой доле песка r = 0,45. Уменьшение количества песка приводит к появлению признаков расслоения и водоотделения самоуплотняющихся бетонных смесей, ухудшению структуры, снижению прочности бетонов и повышению их капиллярной пористости. Увеличение доли песка позволяет повысить стабильность, увеличить вязкость самоуплотняющихся бетонных смесей при снижении их удобоукладываемости, что приводит к уменьшению капиллярной пористости бетонов, но снижает их прочность. Выводы. Установлены закономерности влияния доли песка в смеси заполнителей на свойства самоуплотняющихся бетонных смесей и бетонов. Наиболее эффективным соотношением мелкого и крупного заполнителей в составе самоуплотняющихся бетонных смесей является соотношение r = 0,45.

Introduction. Self-compacting concrete has become increasingly popular in contemporary monolithic construction in recent years. By using self-compacting concrete, construction projects can be completed faster, with better surface quality and lower labour and energy costs involved in laying concrete mixtures. Self-compacting concrete mixtures, however, are more expensive, require more cement, and have unique design specifications for concrete mixes in comparison with other types of concrete mixtures. Finding the optimal component ratio that ensures the lowest amount of cement consumption while maintaining the necessary performance, mechanical, and physical properties of concrete is one of the primary tasks of developing rational compositions of concrete mixtures. In order to achieve the appropriate grain expansion and lower friction between the aggregate grains, it is crucial to consider that the amount of cement mixture exceeds the volume of voids between the grains in order to generate highly mobile self-compacting concrete mixtures. The aim of the researchwas to determine the most effective ratio of fine and coarse aggregates in self-compacting concrete mixture composition in order to minimise aggregate intergranular porosity, optimise mixture workability, and maximise concrete strength. Materials and methods. Natural quartz sand with a particle size modulus of 1.9 was used as fine aggregate. Crushed rock with a fraction of 5-20 mm was used as a coarse aggregate. The compositions of self-compacting concrete mixtures were selected from the condition of obtaining mixtures with workability grade RK2 (spread of a standard cone 66...75 cm) based on the requirements of GOST R 59714-2021. Research results reveal that the lowest intergranular porosity of aggregates, the best workability of concrete mixtures, and the highest strength of concrete are all attained with a sand to aggregate ratio of r = 0.45. Reduced sand content deteriorates the structure, causes self-compacting concrete mixtures to segregate and bleed, reduces the strength of the concrete, and increases its capillary porosity. Increasing the proportion of sand makes it possible to enhance stability and the viscosity of self-compacting concrete mixtures while reducing their workability, which leads to a decrease in the capillary porosity of concrete and as a result weakens the mixture strength. Conclusion. It has been determined how the ratio of sand to aggregate affects the characteristics of self-compacting concrete mixtures and concretes. It was discovered that the ratio r = 0.45 represents the most efficient combination of fine and coarse particles in self-compacting concrete mixtures.