О ПРОГНОЗИРОВАНИИ МАРОЧНОЙ ПРОЧНОСТИ

ЦЕМЕНТНЫХ СИСТЕМ ПО РЕЗУЛЬТАТМ

КРАТКОСРОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ

, д-р техн. наук, проф.,

, студент, , студент,

, инженер

Белгородский государственный технологический

университет им.

http://conf. bstu. ru/conf/docs/0029/0611.doc

Знание кинетики твердения цементных систем необходимо, прежде всего, для ее регулирования и для разработки и производства изделий и конструкций с заданными физико-механическими свойствами. Кроме того, создание адекватных математических моделей кинетики твердения позволяют достаточно надежно прогнозировать марочную прочность цементов, используя результаты краткосрочных испытаний (через 1 – 7 суток твердения). В связи с этим данному вопросу уделяется большое внимание со стороны и отечественных, и зарубежных специалистов.

Однако, эта проблема пока далека от окончательного решения. Так, например, показано [1], что кодекс Европейского комитета по бетону (МС – 90) предусматривает испытания при расчетах по кинетики твердения цементных систем коэффициенты нарастания прочности бетона во времени βсс(τ), которые рассчитываются по формуле:

βсс(τ) =lg τ/lg28 = 0,7lgτ (1)

В [1] показано, что этот коэффициент весьма сложным образом зависит от состава бетона и от условия его твердения. Авторы полагают, что его использование эффективно не во всех случаях. В отечественной и технической литературе предпочтение отдается полулогарифмической закономерности:

σ = a +b ∙ lg τ (2)

где а – прочность камня после одних суток твердения, b – коэффициент интенсивности нарастания прочности во времени.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

В работах[2,3], предложено уравнение:

τ /σ = (τ/σ)0 + k ∙ τ (3)

При этом предполагаем, что уравнение (3) характеризует процесс твердения с интенсивным торможение во времени. Коэффициент k характеризует торможение скорости твердения во времени, а (τ/σ)0 - начальная скорость твердения, МПа/сут.

Достоинством уравнений (2 и 3) является простота, ясный физический смысл входящих в них коэффициентов, поэтому авторы полагают, что именно их целесообразно взять за основу методики расчета кинетики твердения цементных систем и разработки способа прогнозирования марочной прочности цемента по результатам их краткосрочных испытаний, хотя в [3] высказано мнение, что полулогарифмическое уравнения не пригодно для этой цели.

Расчет экспериментальных данных [4] твердения цементов по различным уравнениям, приведенным выше, показал, что при использовании полулогарифмического закона коэффициент корреляции находится в пределах от 0,9348 до 0,9956, а по уравнению (3) - во всех случаях коэффициент корреляции был выше 0,99 (от 0,9985 до 0,9999).

Для прогнозной оценки марочной прочности этих цементов были использованы величины их активности в возрасте 3 и 7 суток. При этом были получены следующие величины отклонения от марочной прочности:

- при использовании уравнения (3): ∆1 = 3,8%, ∆2 = 7,7%, ∆3 = -14,05%, ∆4 = 15,6%, ∆5 = 9,14%, ∆6 = -4,9%, ∆7 = -10,6%, ∆8 = -19,8%%.

При применении полулогарифмического закона расхождения с фактическими величинами марочной прочности составляют: ∆1 = 18,5%, ∆2 = 23,2%, ∆3 = -5,94%, ∆4 = -5,88%, ∆5 = 24,5%, ∆6 = 6,6%, ∆7 = -3,9%, ∆8 = -18,2%.

Как видно из приведенных данных, использование уравнения теории переноса (3) с интенсивным торможением позволяет с приемлемой точностью прогнозировать марочную прочность цемента без минеральных добавок [4], за исключением состава № 8.

Обработка данных [5] с применением уравнений (2 и 3) показала, что коэффициенты корреляции по ним близки между собой и находятся в пределах от 0,9851 до 0,9999. Прогнозирование марочной прочности с применением этих уравнений по результатам 4-х и 7-ми суточных испытаний показало, что отклонение расчетных величин от фактических при использовании полулогарифмического закона составили: ∆1 = 3,9%, ∆2 = -0,15%, ∆3 = -2,36%, ∆4 = 5%, ∆5 = -3,2%, ∆6 = -4,4%, ∆7 = -14,16%, ∆8 = -6,8%, ∆9 = 0,3%, ∆10 = -2%, а по уравнению теории переноса (4): ∆1 = -5,3%, ∆2 = -9,3%, ∆3 = -11,55%, ∆4 = -0,75%, ∆5 = -12,06%, ∆6 = -13,1%, ∆7 = -9,75%, ∆8 = -14,15%, ∆9 = -4%, ∆10 = -3,2%.

По обоим уравнениям получаем несколько заниженное значение расчетных величин активности камня через 28 суток в сравнение с фактическим. При этом полулогарифмический закон показал меньшую разницу между величинами расчетной и фактической активности. Обработка [1] по приведенным выше уравнениям показала, что во всех случаях коэффициенты корреляции находились в пределах от 0,99 до 1. Прогноз марочной прочности по результатам 1 и 3-х суточных испытаний показал, что полулогарифмическое уравнение дает неудовлетворенный результат, так как почти в половине случаев расхождение с фактической активностью в возрасте 28 суток превышали 20% и доходили до 37-50%. Применение уравнения теории переноса (3) дало значительно лучшие результаты прогнозной оценки 28 суточной прочности, так как расхождение с фактическими значениями отдельные не превышали предел 17–18%. Эти данные показали, что прогноз марочной прочности по результатам 1 и 3-х суточных испытаний не обеспечивает необходимой точности оценки активности цемента. Для этого желательно иметь результаты испытаний цементных систем в более поздние сроки, в частности в семисуточном возрасте.

Анализ кинетики твердения продукции различных заводов [4], а также ШПЦ [6] показал, что в цементе без добавления шлака лучшие результаты прогнозирования марочной прочности по результатам 3 и 7-х суточных испытаний дает уравнение теории переноса (3), а при добавлении шлака следует отдавать предпочтение полулогарифмическому закону.

В целом на основе анализа приведенных литературных данных по кинетики твердения цементных систем можно дать следующую рекомендацию: если отношение σ7/σ3 не превышает 1,4, то целесообразно использование полулогарифмического закона, а при численном значении этого соотношения 1,5 и выше, более предпочтительно использование уравнение теории переноса (3).

Список литературы:

1.  , Нарастание прочности бетона во времени // Бетон и железобетон. – 1992. - №3. - С.19–21.

2.  Расчет констант некоторых процессов технологии искусственных строительных конгломератов // Проблемы материаловедения и совершенствование технологии производства строительных изделий. – Белгород: Изд-во БТИСМ, МИСИ, 1990. – С.184.

3.  , Кинетика твердения модифицированного цементного камня.

4.  , , Высокопрочные и особобыстротвердеющие портландцементы. – М.: Стройиздат, 1971. – 230с.

5.  Прогнозирования прочности бетона при повышенных температурах выдерживания // Бетон и железобетон. – 1994. – № 4. – С.11-13.

6.  Ушеров-, и др. Комплексный калориметрический анализ кинетики гидратации цементов при повышенных температурах // Цемент. – 1979. - № 9. – С.17.