Использование принципов наименьшего действия при определении закономерностей разрушения (стр. 4 )

В наших исследованиях мы воспользовались следующим подходом. Поскольку критическая объёмная концентрация наполнителя в КМ соответствует наибольшему значению объёмной концентрации, при которой ещё не происходит резкое (пороговое) изменение свойств КМ, то можно воспользоваться электротехнической аналогией. Если представить себе, что частицы наполнителя обладают высокой электропроводностью, а материал матрицы является хорошим диэлектриком, то суть определения Vккон будет заключаться в расчете сопротивления гипотетического образца КМ в зависимости от объемной концентрации наполнителя. Это можно осуществить, рассчитав сопротивление модели образца КМ, полученного при моделировании его структуры. В соответствии с теорией «просачивания» критическая концентрация соответствует моменту зарождения «бесконечного кластера», т. е. цепочек сквозной проводимости. В этом случае на графике зависимости удельного сопротивления модели КМ от объёмной концентрации наполнителя будет наблюдаться резкое падение. Таким образом, постепенно увеличивая объёмную концентрацию наполнителя, можно определить её значение, при котором происходит резкое падение удельного сопротивления, это значение объёмной концентрации и будет критическим.

Были разработаны математическая модель, алгоритм и программа на его основе, позволяющие получать значения Vккон, путём расчёта «кажущейся» проводимости. «Кажущейся» проводимость названа потому, что при расчётах полагалось, что сопротивление наполнителя равно нулю.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.  , А., Илюхин материаловедение строительных композитных материалов. Состояние и перспективы развития. // Известия ВУЗов. Строительство. – 1999. - №11. – С. 25…29.

2.  А., Илюхин моделирование в компьютерном материаловедении. // Российская академия архитектуры и строительных наук. / Вестник отделения строительных наук: Вып. 2, - М., 1999. – С. 117…125.

3.  Х. Кестен Теория просачивания для математиков. - М.: Мир 1986. – 392с.

4.  Efros A. L., Shklovski B. J. Critical behaviour of conductivity and dielectric constant near the metal-nonmetal transition threshold// Phis. Stat. Sol (b). – 1976. – vol. 76. – №2. – p. 475 … 485.

УДК 666.972

, д-р техн. наук, профессор, чл.-корр. РААСН

Научно-исследовательский проектно - технологический институт «Стройиндустрия»

ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ВИБРОПРЕССОВАННЫХ МЕЛКОЗЕРНИСТЫХ БЕТОНОВ

Исследования и результаты работы предприятий по производству изделий из мелкозернистого бетона методом вибропрессования показывают, что для обеспечения нормативных требований, предьявляемых к изделиям, следует иметь высококачественные сырьевые материалы. Так в качестве вяжущих должны применяться чистоклинкерные портландцементы марки ПЦ 400 ДО или ПЦ 500 ДО, либо цементы, содержащие в качестве минеральной добавки не более 5,0% доменных гранулированных шлаков. Содержание трехкальциевого алюмината в этих цементах не должно превышать 6%. В качестве заполнителя должен применяться кварцевый песок с модулем крупности не менее 2,5.

Однако на многих предприятиях изготовление вибропрессованных изделий из мелкозернистого бетона осуществляется наряду с изделиями из тяжелого бетона, для производства которого используются рядовые цементы, содержащие до 20% активных минеральных добавок, а в качестве заполнителя применяются средние или мелкие пески, модуль крупности которых доходит до 1,8-1,9.

В этих случаях для достижения нормативных требований можно использовать такие технологические приемы, как введение в состав жестких цементнопесчаных смесей:

-  укрупняющих добавок (щебень фракции 3-10 мм);

-  микронаполнителя;

-  комплексных химических добавок (пластификатор + воздухововлекающие добавки).

Так при введении гранитных отсевов фракции 3-10 мм Питкярантского карьера и содержащего доли песка в смеси заполнителей г от 1,0 до 0,42 (таблица 1) приводит к снижению начального водосодержания со 170-185 до 140-145 л/м3 или примерно на 20% и к увеличению прочности бетона с 31-39 МПа в возрасте 7 суток и 48-56 МПа в возрасте 28 суток соответственно до 54-55 и 76 МПа или примерно в 1,3-1,5 раза. Применение укрупняющей добавки более эффективно для мелкого песка с модулем крупности Мкр = 1,9, чем для крупного с Мкр = 2,7.

Следует указать, что опытно-промышленные формовки изделий (тротуарных плит), выполненные на вибропрессе ВИП-9, показали, что при г=0,42 возможно заклинивание щебня при вибропрессовании. Это приводит к недоуплотнению бетонной смеси и снижению прочности бетона. На наш взгляд содержание укрупняющей добавки не должно превышать содержание песка (г= 0,5).

Таблица 1

Влияние укрупняющей добавки на свойства бетона

№ состава	Доля песка в смеси заполнителей r=П/П+Щ)	Расход материалов, кг/м3	В/Ц	Средняя плотность, кг/м3	Прочность бетона, МПа, в возрасте, сут
Ц	П	Щ	В	7	28
1	1,0	560	1600	0	170	0,310	2330	39	56
2	0,83	560	1350	280	160	0,29	2350	44	66
3	0,65	560	1080	580	150	0,27	2370	51	69
4	0,5	560	850	850	145	0,26	2400	53	74
5	0,42	560	720	1000	140	0,25	2420	54	76
6	1,0	560	1540	0	185	0,34	2280	31	48
7	0,83	560	1325	270	175	0,31	2330	39	59
8	0,65	560	1070	575	165	0,29	2370	45	66
9	0,5	560	840	840	155	0,27	2390	51	73
10	0,42	560	715	990	145	0,26	2410	55	76

Примечание: 1 - портландцемент марки ПЦ 500 Д0 Белгородского завода; 2 - опыты 1-5 (песок Вяземского карьера Мкр= 27); опыты 6-10 (песок Тучковского карьера Мкр = 1,5).

Введение в состав цементно-песчаных смесей микронаполнителя также приводит к повышению прочности мелкозернистых бетонов. Так при добавлении в жесткие цементно-песчаные смеси модификаторы МБ-10-01, приготовляемого на основе микрокремнезема и суперпластификатора С-3 при расходе цемента около 450 кг/м прочность бетона в возрасте 7 суток достигла 49 МПа и 67 МПа в возрасте 28 суток (таблица 2). Расход модификатора при этом составил 10% от массы цемента. Увеличение дозировки модификатора бетона до 20% от массы цемента привело к увеличению водопотребности смеси до 185 и к снижению прочности бетона в семисуточном возрасте до 34 МПа и в возрасте 28 суток до 57 МПа (таблица 2).

Таблица 2

Влияние микронаполнителя на прочность мелкозернистого бетона

№ состава	Расход материалов, кг/м3	Средняя плотность, кг/м3	Прочность бетона, МПа, в возрасте, сут
Цемент	Микронаполнитель	Песок	Вода	7	28
1	455	-	1650	160	2260	31	46
2	460	45	1665	167	2340	49	67
3	445	90	1645	185	2350	34	57

Следует отметить, что высокая стоимость модификатора ограничивает его применение в мелкозернистых бетонах. Наиболее перспективным способом повышения нормативных характеристик мелкозернистого вибропрессованного бетона, на наш взгляд, является введение в смесь комплексных добавок С -3 + СНВ, С-3 + СДО, ЛТС + СНР, ЛТС + СДО. При проведении экспериментов использовались портландцементы марок ПЦ 500 ДО Белгородского, ПЦ 400 ДО Воскресенского и ПЦ Д20 Михайловского заводов, пески кварцевые Вяземского, Тучковского и Окского месторождений с модулем крупности соответственно 2,7; 2,0 и 2,6. Жесткость цементно-песчаных смесей в опытах поддерживалась постоянной и составляла 40-45 с по ГОСТ 10180-2000. Уплотнение смеси осуществлялось на виброплощадке с амплитудой колебаний 0,7-0,8 мм, частотой 50 Гц, под пригрузом 10 кПа. Твердение бетонных образцов осуществлялось при температуре 18-20 оС и относительной влажности 85-90%. Испытание бетонных образцов на сжатие по ГОСТ 10180-90 осуществлялось в возрасте 7 и 28 суток (таблица 3).

Таблица 3

Влияние особенностей материалов на свойства цементно-песачных смесей и бетонов

№	Цемент	Песок	Расход материалов, кг/м3	Добавка, % от массы цемента	В/Ц	Средння плотность кг/м3	Прочность бетона, МПа
Ц	П	В	наименование	количество	7	28
1	Б	В	5,35	1610	165	-	-	0,31	2330	38	54
2	Б	В	545	1640	145	С-3 СНВ	0,5 0.1	0,27	2360	59	74
3	Б	В	545	1640	145	С-3 СДО	0,5 0,05	0,27	2350	57	72
4	Б	В	540	1630	150	ЛСТ СНВ	0,15 0,01	0,28	2350	57	71
5	Б	В	540	1630	150	ЛСТ СНВ	0,15 0,05	0,28	2350	58	70
6	М	В	530	1595	180	-	-	0,33	2300	36	48
7	М	В	545	1630	150	С-3 СДО	0,5 0,05	0,29	2340	51	66
8	Б	Т	535	1620	165	С-3	0,5	0,30	2330	39	56
9	Б	Т	535	1620	165	С-3 СДО	0,5 0,05	0,30	2330	39	56

Цементы: Б – Белгородский ПЦ 500 ДО; М – Михайловский ПЦ 400 Д 20;