Внешние механические воздействия в технологии бетонов (стр. 2 )

Сравнение результатов виброактивации, цементов А. и Б подтверждает существенное влияние минералогического состава цемента на эффект виброобработки.

Оптимальное водоцементное отношение для цемента “Б” оказалось равным 0.22, - т. е. 0.88 от нормальной густоты этого цемента.

Для цемента “А” оптимальное В/Ц составляет 0.96 нормальной густоты. При опытном определении оптимального В/Ц можно рекомендовать ориентироваться на В/Ц, равное 0.9 нормальной густоты с небольшими колебаниями в обе стороны от этого значения.

Разница в минералогическом составе особо ясно сказалась в количественном эффект виброактивации. Коэффициент повышения прочности для цемента “А” оказался равным 1.23 (прирост относительной прочности по сравнению с необработанным цементом – 23%) .для цемента “Б” - 1.63 (прирост относительной прочности по сравнению с необработанным цементом – 64%).

Результаты опытов, проведенных с применение; вибратора звуковой частоты приводят к следующим неоспоримым, выводам:

а) Оптимальный расход воды на увлажнение активируемого цемента составляет определенную долю от расхода воды на затворение того же цемента для получения теста нормальной густоты (НГ);

б) Эффект от длительности виброобработки проявляет себя не линейно – он нарастает в первые минуты, затем стабилизируется. При длительной виброактивации наблюдается снижение полученного эффекта;

в) Степень проявления эффекта виброактивации в значительной степени зависит от минералогического состава цемента.

10.1.2 Первые опыты по активации цементной пасты при помощи серийно выпускаемого вибратора.

Первые же опыты по активации принесли неожиданные и неоднозначные результаты, весьма важные для последующего правильного понимания и применения эффекта виброактивации цементных паст. Для их уточнения и переноса в практическую плоскость была проведена серия экспериментов с использованием промышленного, серийно выпускаемого и массово используемого в строительной индустрии погружного вибратора типа И-21 с частотой вибровозмущений – 7000 колебаний в минуту (116.7 Гц).

Ход экспериментов представлен ниже.

Цементное тесто из портландцемента типа “А” приготовлялось вручную перемешиванием в металлической чашке. Объем замеса равнялся 14 л (36 образцов 7x7x7 см). Половина замеса помещалась в стальной цилиндр для виброобработки, а другая половина оставлялась временно в чашке.

В цилиндр с цементным тестом погружался наконечник вибратора с гибким валом так, чтобы он не доходил до дна цилиндра на 2 - 3 см. Вибратор включался на заданное время, причем наконечник вибратора находился примерно на оси цилиндра.

Провибрированная паста укладывалась в формы 7x7x7 см. Применялись 12-ти гнездные формы, причем 6 ячеек заполнялись провибрированной пастой, а остальные 6 - невибрированным цементным тестом. Форма устанавливалась на вибростоле, который запускался на 30 секунд для уплотнения образцов из цементного теста и пасты. Таким образом, условия укладки в формы и уплотнение образцов, как цементной пасты, так и цементного теста (контрольных образцов) были совершенно одинаковые.

Образцы приготовлялись на 3 срока хранения: 7, 28 и 90 дней (по 6 образцов - близнецов на каждый срок хранения). Таким образом, одновременно изготовлялось 18 образцов из провибрированной пасты и 18 образцов из невибрированного цементного теста, служивших контрольными.

Образцы извлекались из форм через сутки после изготовления и помещались во влажные опилки на весь срок хранения. Температура в камере хранения колебалась в пределах 17 – 24 °С.

Были изготовлены образцы при пяти водо-цементных отношениях: 0.20; 0.23; 0.26; 0.29 и 0.32. Продолжительность виброобработки каждого состава изменялась от 5 до 40 мин. Испытывались образцы на прочность на сжатие на 50-тонном прессе.

Из результатов испытания отбрасывались два наименьших значения, а из оставшихся четырех значений выводилось средне-арифметическое.

Результаты испытания образцов в возрасте 7 - 90 суток представлены в форме таблицы (см. Таблица 10.1.2-1)

Таблица 10.1.2-1

Длитель ность вибро активации	Прирост относительной прочности по сравнению с необработанным цементом, в зависимости от сроков твердения и от В/Ц, в %
В/Ц = 0.20	В/Ц = 0.23	В/Ц = 0.26	В/Ц = 0.29	В/Ц = 0.32
7 суток	1 месяц	3 месяца	7 суток	1 месяц	3 месяца	7 суток	1 месяц	3 месяца	7 суток	1 месяц	3 месяца	7 суток	1 месяц	3 месяца
0 мин. (контроль)	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0
5 мин	9.0	5.5	26.7	7.6	5.5	9.2	4.9	4.8	5.0	3.8	6.0	4.8	-0.3	0.5	0.5
10 мин.	9.4	30.8	26.9	20.4	30.8	38.7	9.9	5.3	9.6	8.2	10.9	8.8	-0.6	1.0	1.9
15 мин.	6.8	29.5	27.1	19.2	30.0	37.8	13.6	15.0	16.3	9.8	11.1	10.5	-0.9	1.4	2.3
20 мин	4.7	28.3	27.3	17.4	28.3	36.1	16.5	21.1	21.7	11.4	11.6	11.8	-1.2	1.9	3.3
25 мин.	5.8	30.0	25.5	14.8	30.2	36.6	17.0	20.3	21.7	10.9	12.5	12.1	1.9	2.9	7.5
30 мин.	6.8	31.6	25.1	13.0	31.9	37.0	17.5	18.9	21.7	10.6	13.4	12.3	4.3	4.8	10.3
35 мин.	8.1	33.8	23.9	16.7	34.6	35.3	18.0	18.5	21.5	10.1	14.8	12.5	6.8	5.7	9.8
40 мин.	9.4	35.4	23.1	20.4	35.4	34.0	18.5	17.2	21.3	9.2	15.3	12.7	10.6	7.7	9.3

.Примечание:

В первоисточнике результаты эксперимента представлены в форме системы графиков на нескольких диаграммах. Для большей наглядности данные были пересчитаны в единый формат и сведены в общую таблицу. Благодаря этому сразу наглядно “всплывают” экстремумы – выделено жирным подчеркнутым курсивом (С. Р.)

Сопоставление зависимостей прироста прочности цементного камня от времени вибрирования позволяет заключить, что при данном цементе и данном вибраторе, максимальная прочность образца достигается только при строго определенном В/Ц и соответственном времени виброактивации.

С увеличением В/Ц прочность образцов падает, а время вибрирования, потребное для достижения максимальной прочности при данном В/Ц – растет.

Второе положение (рост длительности вибрирования) воспринимается как парадоксальное, но оно становится понятным, если учесть, что величина водоцементного отношения влияет не только на конечную прочность образца, но и на сам процесс виброактивации цемента.

Объяснением этому может служить тот факт, что вводно-цементной пасте вода должна не только смочить каждое зерно цемента в отдельности, но и заполнить все пустоты между цементными зернами. На практике это выполнить практически невозможно – зерна цемента агрегатируются, создают сгустки-конгломераты из отдельных зерен. Если же к системе подвести внешнее вибровоздействие, - цементные агломераты разрушаются и вода получает доступ к каждому цементному зерну.

Но такая картина не линейно накладывается на содержание воды в системе (величина В/Ц). Вводно-цементная паста – это двухкомпонентная система. Её составляющие – цемент и вода имеют совершенно различные физические характеристики, и в частности у них совершенно разные модули упругости (разница примерно в 4 порядка). Поэтому воды в водно-цементной пасте должно быть строго определенное количество. При её недостатке образуются микрополости и кратеры вокруг вибратора – вибровоздействию подвергается только воздух заключенный в них. При избытке же воды происходит расслоение бетонной смеси – цементные зерна отжимаются на периферию, а вокруг вибратора концентрируется вода, которая и поглощает большую часть вибровоздействия.

Максимальный эффект виброактивации со сниженным сроком вибрирования достигается при назначении строго оптимальной величины водной добавки. Её величина всецело зависит от параметров вибровоздействия и величины нормальной густоты цемента. В ориентировочных расчетах можно отталкиватя от величины в 0.9 – 0.96 НГ.

Оптимальная длительность времени вибрировании также является достаточно значимой величиной. Причем подбор длительности вибрирования всецело зависит от принятого расхода воды. Если воды много, то прочность образцов монотонно растет во все сроки твердения с увеличением времени виброактивации. Если воды мало – то наблюдается некий “сброс” прочности при увеличении времени виброактивации, особенно в длительные сроки хранения. Эти явления обуславливаются тем фактом, что при длительном периоде виброактивации начинающиеся в цементе процессы структурообразования нарушаются продолжаюшимся вибровоздействием.