Внешние механические воздействия в технологии бетонов (стр. 6 )

Для достижения хорошего взаимодействия воды и цемента необходимо воспрепятствовать образованию агрегатов цементных зерен и обеспечить тщательное перемешивание в микрообъемах на разделе цемент - вода. Это достигается различными способами, но наиболее экономически оправданным и простым в реализации следует признать способ при котором на перемешивающуюся бетонную смесь одновременно осуществляется вибрационное воздействие.

Как показывают многочисленные исследования, вибрационное воздействие на бетонную смесь в процессе ее приготовления не только улучшает взаимодействие цемента и воды, с увеличением количества гидратных новообразований но и способствуют уплотнению цементного камня, препятствуя росту коагуляциоиных структур, и тем самым резко ускоряет твердение бетона в ранние сроки, что так важно для некоторых технологических приложений.

10.2.3.1 Влияние минералогических особенностей цементов на эффективность виброактивации.

С учетом того, что на постсоветском пространстве существует очень много производителей цемента, отличающихся значительной разницей в минералогии выпускаемой продукции представляет огромный интерес изучить влияние эффектов виброактивации и виброперемешивания по отношению к тем или иным индивидуальным составляющим цемента – C2S, C3S, C3A, C4AF.

Помимо изучения влияния минералогического состава цементов при виброперемешивании, определенный интерес представляет также, оценка степени эффективности вибровоздействия на цементы с различными добавками-модификаторами цементного камня.

В Вренно-инженерной академии им. был в свое время проведен комплекс исследований по данной проблематике.

Уже первые опыты по виброперемешиванию раствора жесткой консистенции показали некоторую зависимость эффекта виброперемешивания от минералогического состава цемента (Таблица 10.2.3.1-1).

Таблица 10.2.3.1-1

№ цемента	Минералогический состав (ориентировочно)	Относительное повышение предела прочности при сжатии вследствие виброперемешивания (%) в возрасте (дни)	Удельная поверхность цемента (г/см2)
C3S	C2A	1 день	7 дней	28 дней
85	60	8	168	148	143	2957
87	50	10	133	106	109	4163
84	40	10	-	103	107	6238

Наибольший прирост прочности раствора, приготовленного виброперемешиванием в вибромельнице М-10 без шаров, по сравнению с прочностью раствора, приготовленного в стандартной лабораторной растворомешалке, показал высокоалитовый цемент (№ 85). Однако отсутствие полных данных по минералогическому составу цементов, различие в показателях удельной поверхности не позволили сделать более определенные выводы.

В связи с этим были поставлены специальные опыты по более детальному выявлению влияния минералогического состава цемента на эффективность виброперемешивания, которая определялась как прирост прочности виброперемешанного в вибромельнице М-10

раствора по сравнению с прочностью раствора, перемешанного м стандартной лабораторнойрастворомешалке.

Для всех серий последующих экспериментов состав раствора был принят пластичной консистенции стандартной пропорции 1:3. песок – нормальный Вольский (стандарт). Водоцементное соотношение – В/Ц = 0.40 – 0.43. Цементы различного минералогического состава были приготовлены в лабораторных условиях. Испытания на сжатие проводились на кубиках размерности 3ч3ч3 см, и на балочках 4ч4ч16 см по стандартным методикам. Результаты опытов приведены в Таблице 10.2.3.1-2

Таблица 10.2.3.1-2

№ цемента	Минералогический состав цемента	Вид напряженного состояния	Повышение предела прочности виброперемешанного раствора по сравнению с обычным (%) в возрасте (дни)
С3S	С2S	С3A	С4A	инертные примеси		1 день	7 дней	28 дней
96	44.8	30.9	2.9	18.7	2.7	Сжатие	151	121	127
Изгиб	142	112	110
Растяжение	96	125	125
97	12.5	62.9	5.9	14.7	4.0	Сжатие	-	80	102
Изгиб	-	83	93
Растяжение	-	-	110
98	56.5	15.8	8.1	12.7	6.9	Сжатие	189	116	113
Изгиб	151	104	101
Растяжение	151	120	110
96*	44.8	30.9	2.9	18.7	2.7	Сжатие	136	111	111
Изгиб	-	98	115
Растяжение	-	85	132
94	56.0	13.0	13.0	10.0	8.0	Сжатие	168	118	115
Растяжение	-	106	117

Примечание:

Цемент № 96* - это цемент №96, но домолотый в вибромельнице с 40% песка

Проведенные опыты однозначно подтверждают, что с увеличением содержания в цементе C3S и C3A эффективность виброперемешивания значительно повышается.

Этими же опытами была уточнена гипотеза высказанная еще проф. (смотри начало цикла), что эффективность виброперемешивания зависит только от соотношения (C3A / C3S).

Как в действительности оказалось (и было позднее неоднократно подтверждено опытами других исследователей) – эффективность виброперемешивания зависит не только от соотношения (C3A / C3S), но и от соотношения (C3A + C3S) / 100. В меньшей степени, на эффективность виброперемешивания оказывает влияние количества в цементе lдвухкальциевого силиката - C2S.

Проведенные опыты показывают что эффективность виброперемешивания и виброактивации увеличивается с возрастанием количества в цементе трехкальциевого силиката ( C3S) и трехкальциевого алюмината (C3A).

Следует заметить, что при выявлении влияния минералогического состава на эффективность виброперемешивакия необходимо учитывать, что последняя, в свою очередь, зависит также от состава и консистенции бетона или раствора, удельной поверхности и кристаллического строения цемента, качества заполнителей и других факторов.

Результаты опытов, приведенные в Таблице 10.2.3.1-2 показывают также влияние виброперемешивания на прочность раствора как при сжатии так и при растяжении и изгибе. Прирост прочности раствора при растяжении и изгибе вследствие применения виброперемешивания несколько меньше, чем прирост прочности раствора при сжатии. Однако это снижение незначительно и объясняется, по видимому, меньшими возможностями роста прочности раствора при растяжении и изгибе и постепенным отставанием в росте этих характеристик в процессе твердения от повышения прочности раствора при сжатии.

10.2.3.2 Влияние добавок гипса к цементу на эффективность виброактивации.

Важным средством повышения активности цемента в ранние сроки является дополнительный помол цемента с добавкой гипса двуводного. Проведенные опыты (которые, кстати, были также неоднократно подтверждены иными исследователями) показали, что добавка гипса, в большинстве случаев, является благоприятным фактором, повышающим, порой значительно, эффективность виброперемешивания.

Опыты, проведены на цементно-песчаном растворе 1:3, песок – нормальный Вольский, В\Ц = 0.4 – 0.43 и отражены в Таблице 10.2.3.2-1

Таблица 10.2.3.2-1

№ цемента	Добавка гипса (%)	Удельная поверхность цемента (г/см3)	Повышение предела прочности раствора вследствие виброперемешивання (%) в возрасте (дни)
1 день	7 дней	28 дней
96	0	2917	134	128	124
3	5609	156	129	136
98	0	3378	152	123	120
3	6064	158	130	118
98	0	6238	-	103	107
2	6702	-	116	113

Следует отметить положительное влияние добавки гипса на увеличение эффекта размола – при прочих равных условиях удельная поверхность увеличивается примерно вдвое.

Совместное применение вибродомола цемента с гипсом и виброперемешивания обеспечивает получение быстротвердеющих и высокопрочных бетонов. Например, прочность раствора в этом случае в возрасте 1 день увеличивается в 4 - 7 раз, а и возрасте 28 суток - в 1.7 раза (смотри Таблица 10.2.3.2-2).

Таблица 10.2.3.2-2

№ цемента	Технологические приемы для повышения прочности и ускорения твердения	Удельная поверхность цемента (г/см2)	Предел прочности при сжатии (кг/см2) в возрасте (дни)
1 день	7 дней	28 дней
96	Контрольные, приготовленные в обычной лабораторной растворомешалке	2917	35	225	342
Домол цемента с 3% гипса и виброперемешивание в лабораторной вибромельнице М-10	5609	255	504	590
98	Контрольные, приготовленные в обычной лабораторной растворомешалке	3378	74	279	337
Домол цемента с 3% гипса и виброперемешивание в лабораторной вибромельнице М-10	6064	330	552	578

Для экономии цемента целесообразно использовать совместный домол его с песком. Проведенные опыты показывают, что в этом случае эффективность виброперемешиванпя несколько понижается (приблизительно на 10 – 25%).