Внешние механические воздействия в технологии бетонов (стр. 7 )

10.2.3.3 Влияние температурных факторов твердения цементов на эффективность виброактивации.

Для практики строительства определенный интерес представляет влияние на эффективность виброперемешивания условий режима твердения, особенно температуры твердения. Специальные опыты, результаты которых приведены в Таблице 10.2.3.3-1, показывают, что хотя с понижением температуры процесс гидратации цемента замедляются, однако виброперемешивание оказывается эффективным и в этом случае.

Ускорение твердения бетона и раствора вследствие виброперемешивания позволяет сократить время обогрева или выдерживания при положительных температурах бетонных конструкций, возводимых зимой, а в ряде случаев проводить бетонирование без применения специальных мероприятий (электропрогрева, паропрогрева и т. д), тем самым сокращая сроки и стоимость строительства.

Таблица 10.2.3.3-1

Температура наружного воздуха (в градусах)	Примененный технологический прием смешения раствора	Прочность на сжатие в кг/см2 в возрасте (дни)
1 день	3 дня
+ 22	Контрольные, приготовленные в обычной лабораторной растворомешалке	120	376
Виброперемешивание в лабораторной вибромельнице М-10	200	436
- 2	Контрольные, приготовленные в обычной лабораторной растворомешалке	17	38
Виброперемешивание в лабораторной вибромельнице М-10	35	72
- 15	Контрольные, приготовленные в обычной лабораторной растворомешалке	10	-
Виброперемешивание в лабораторной вибромельнице М-10	19	-

Примечание: Применялся раствор 1:3 при В/Ц = 0.34 на цементе № 94 и строительном песке. Через 4 часа после изготовления образцы помещались для выдерживания. За 4 часа до срока испытания образцы вносились в помещение для оттаивания.

Весьма эффективным является применение виброперемешивания в сочетании с добавками - ускорителями твердения. Совместное применение 2% добавки СаСl2 с виброперемешиванием повышает суточную прочность раствора в 2.5 – 4.0 раза (в зависимости от разновидности цемента).

10.2.3.4 Влияние выбора технологической схемы активации на эффективность процесса

В целях выявления наиболее рациональных режимов виброактивации раствора и бетона были проведены сравнительные испытания виброперемешивания и виброактивации растворов с использованием различных технологических способов (смотри Таблица 10.2.3.4-1)

 Таблица 10.2.3.4-1

Способ приготовления бетонной смеси	Относительное повышение прочности бетона на сжатие (в %) по отношению к контрольным образцам приготовленных традиционным способом в лабораторной растворомешалке.
через 1 день	через 3 дня	через 28 дней
В вибромельнице М-10 с вынутыми шарами	147	133	110
В вибромельнице М-10 с вынутыми шарами и с раздельным перемешиванием. Сначала 3 минуты активировалась вводно-цементная паста с оптимальным В/Ц (по Штаерману). Затем в активированную цементную пасту добавлялась вода (до В/Ц=0.4-0.43) и нормальный Вольский песок в соотношении 1:3 к цементу и смешивание продолжалось еще 1 минуту.	132	127	107
Сначала вводно-цементная паста с оптимальным В/Ц (по Штаерману) активировалась на лабораторной виброплощадке в течении 5 минут. Затем в активированную цементную пасту добавлялась вода (до В/Ц=0.4-0.43) и нормальный Вольский песок в соотношении 1:3 к цементу и смешивание продолжалось еще 1 минуту в лабораторном смесителе.	129	114	115
Сначала вводно-цементная паста с оптимальным В/Ц (по Штаерману) активировалась на лабораторной виброплощадке в течении 10 минут. Затем в активированную цементную пасту добавлялась вода (до В/Ц=0.4-0.43) и нормальный Вольский песок в соотношении 1:3 к цементу и смешивание продолжалось еще 1 минуту в лабораторном смесителе.	150	127	108

Если не учитывать затрат энергии на перемешивание, то наиболее рациональным оказалось простое виброперемешивание в вибромельнице М-10.

10.2.3.5 Влияние барометрических характеристик среды на эффективность виброактивации.

В ВИА им. опробован также новый способ перемешивания — способ вакуумвиброперемешивания бетонной смеси. Простота кинематической схемы вибросмесителей и вибромельниц типа М-10, М-200, М-400 с эллипсоидальными колебаниями корпуса позволяет весьма просто создать вакуум в корпусе смесителя и производить перемешивание бетонной смеси в вакууме. При этом уменьшается количество вовлекаемого в смесь воздуха и воздуха, защемленного в порах материалов, несколько понижается вязкость цементного теста, улучшаются условия для обеспечения более быстрого и тщательного перемешивания, хорошего сцепления цементного теста с заполнителем и взаимодействия воды и цемента. В результате, по данным полученным в результате этих экспериментов, прочность тяжелого бетона или раствора, приготовленного в вакуумвибросмесителе, повышается еще на 25 - 30% по сравнению с бетоном, приготовленным обычным виброперемешиванием. В качестве вакуумвибросмесителя использовалась переоборудованная лабораторная вибромельница М-10 с вынутыми шарами. Вакуум в корпусе вибромельницы достигал 550 мм ртутного столба.

Особенно эффективен способ вакуумвиброперемешивания при приготовлении бетонных смесей на легких пористых заполнителях, когда существуют определенные проблемы адгезии между заполнителем и цементным камнем (керамзитобетон, перлитобетон, пенополистиролбетон и т. д.). В ходе такого виброперемешивания под разрежением обеспечивается более полное проникновение цементного теста в поры заполнителя, что обеспечивает повышение прочности изделия.

(продолжение следует)

Часть 4.

10.2.4 Особенности структурообразования цементного камня в результате виброактивации.

http://www. ibeton. ru/a159.php

Общеизвестно, что физико-механические свойства материала, в том числе и бетона, в большой мере предопределяются его структурой. Под понятием структура бетона условимся понимать совокупность “макроструктуры”, созданной расположением заполнителей, и “микроструктуры” цементного камня, включая и контактную зону “цементный камень – заполнитель”.

Структура бетона является сложной функцией прилагаемых к нему физико-химико-механических факторов.

“МАКРОструктура” бетона формируется в результате внешнего механического воздействия на все его составляющие в процессе приготовления и уплотнения бетонной смеси. По большому счету совершенство макроструктуры бетона отражает рецептурные пропорции бетона (соотношение между вяжущим, заполнителями и водой) а также степень равномерности их распределения между собой (эффективности смешения).

В то же время “МИКРОструктура” бетона формируется как под воздействием внешнего механического воздействия, так и под влиянием коллоидно-химических и физико-химических процессов происходящих в вяжущем (диспергирование цементных зерен, их растворение, с последующей коогуляцией и выкристализацией и т. д.)

Характерно, что изменение во времени всех основных физико-механических свойств бетона (прочности, упругости, усадки, ползучести, плотности) в большинстве своем обусловлены именно кинетикой изменения характеристик “микроструктуры” бетона. Ею мы можем управлять (с той или иной степенью эффективности) как на уровне начального структурообразования цементного камня, так и в процессе первоначального формирования контактных полей между вяжущим и заполнителями. В практическом плане “управление” микроструктурой цементного камня возможно по пути химического (различного вида добавки и модификаторы в бетон), механического (внешнее механическое воздействие на начальные стадии гидратации цемента) и термического (тепловлажностная обработка).

В качестве одного из наиболее эффективных способов модификации параметров бетона как на уровне “микроструктуры” так и на уровне “макроструктуры” является вибрационное воздействие на бетонную смесь еще на стадии её приготовления – виброактивация, вибросмешивание. Еще более эффективным является механохимическое управление микроструктурой цементного камня, когда на механическое воздействие налагаются твердофазные реакции (механоактивация) и (или) прямое химическое воздействие химических модификаторов (ПАВ, электролиты, полимеры). 

10.2.4.1 Интенсификация процессов гидратации цемента в процессе вибровоздействия.

Если рассмотреть микрошлифы цементного камня приготовленных обычным смешиванием компонентов (Рис ) и приготовленных в вибросмесителе (Рис ) отчетливо видна разница. В последнем случае микроструктура цементного камня более диспергирована – кристаллы новообразований гораздо более мелкие. Соответственно структура цементного камня более однородна, меньше внутренние напряжения и локальные микродефекты, что существенно снижает вероятность появления очагов разрушения – в итоге прочность такого цементного камня будет выше..

Рисунок Микрофотография препарата цементного камня приготовленного ручным смешиванием цемента с водой (темные зоны – не прореагировавшие зерна цемента).

Рисунок Микрофотография препарата цементного камня приготовленного с использованием виброперемешивания цемента с водой (темные зоны – не прореагировавшие зерна цемента).

Многочисленные эксперименты подтверждают, что под воздействием внешнего механического воздействия (в данном случае вибрационного) процессы гидратации цемента значительно ускоряются (смотри Таблица )

Таблица

Значения степени гидратации и прочности на сжатие при твердении виброобработанного цементного камня.