Материал: Поризованный бетон. структура и строительные-технические свойства. Славчева Г.С

Скачать

Заказать новую работу

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Таблица 15 Система структурных и рецептурно-технологических факторов управления деформативными

свойствами поризованного бетона

 

МАСШТАБНЫЙ

МАКРОУРОВЕНЬ

МЕЗОУРОВЕНЬ (СТРУКТУРНЫЙ

 

МИКРОУРОВЕНЬ (СТРУКТУРНЫЙ

 

УРОВЕНЬ СТРУК-

 

УРОВЕНЬ ЦЕМЕНТИРУЮЩЕГО

 

(СТРУКТУРНЫЙ УРОВЕНЬ БЕТОНА)

УРОВЕНЬ МИКРОБЕТОНА)

 

 

ТУРЫ

 

ВЕЩЕСТВА)

 

 

 

 

 

 

 

 

Анализируемая

мелкозернистый

 

мелкозернистый

цементный микробетон

 

новообразования цементирую-

 

поризованный

 

 

 

система

 

плотный бетон

 

щего вещества

 

бетон

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Структурные со-

Мелкозернистый

 

Зерна заполнителя, це-

Зерна микронаполнителя остаточные

 

Скрытокристаллическая и кри-

 

плотный бетон,

 

ментный микробетон,

зерна цемента, новообразования, ка-

 

сталлическая морфологические

 

ставляющие

поры воздуховов-

 

капиллярные микропо-

пиллярные микропоры, капиллярная,

 

разности, поры гелевые и кри-

 

лечения, вода всех

ры, вода всех форм свя-

 

сталлического сростка, адсорбци-

 

 

форм связи

 

зи

адсорбционная и межслоевая вода

 

онная и межслоевая вода

 

 

 

 

 

66

Составляющие

напряжения при развитии гидратации и химической коррозии (от уменьшения объема системы тверде-

ния, от кристаллизационного давления)

 

 

 

 

 

 

баланса внутрен-

напряжения температурные

 

 

 

 

них сил в мате-

напряжения от сил, участвующих в связи твердой фазы и пор с газовой и жидкой фазой (сил капиллярного стя-

 

риале, опреде-

жения, расклинивающегодавления, поверхностногонатяжения, межчастичноговзаимодействия, сил внутренних

 

ляющие его де-

связейвкристаллогидратах)

 

 

 

 

формирование

напряженияотвоздействиямеханическойнагрузки

 

 

 

 

напряженияотсилупругогопротиводействиясоставляющихтвердойфазыеедеформированию

 

Параметры соста-

 

 

 

 

 

 

 

 

ва и структуры,

 

 

Соотношение объемов

 

 

 

 

 

определяющие

 

 

 

Соотношение объемов зерен микро-

 

Состав новообразований, распре-

 

Соотношение

цементного камня, мик-

 

 

 

возможное изме-

 

наполнителя, микропор, остаточных

 

деление по размерам частиц ново-

 

объемов макро-

ропор, зерен заполните-

 

 

 

нение баланса

пор и межпоро-

ля, распределение по

 

зерен цемента и частиц новообразо-

 

образований, их удельная поверх-

 

внутренних сил на

 

ваний, распределение по размерам

 

ность; удельная поверхностная

 

вых перегородок

 

размерам зерен запол-

 

 

 

соответствующих

 

 

зерен микронаполнителя и микропор

 

энергия новообразований

 

масштабных уров-

 

 

нителя и микропор

 

 

 

 

 

нях

 

 

 

 

 

 

 

 

Рецептурно-

Дозировка возду-

 

 

 

 

 

 

 

технологические

хововлекающей

Соотношение вяжущего

 

В/Ц-отношение, дозировка и удель-

 

Условия гидратации и твердения,

 

факторы управле-

добавки, продол-

 

и заполнителя

 

ная поверхность зерен микронапол-

вид и дозировка химических доба-

 

ния составом и

жительность пе-

 

 

нителя

 

вок

 

 

 

 

 

 

структурой

ремешивания

 

 

 

 

 

 

35

и действием всей их совокупности, и каждый последующий масштабный уро-

вень включает влияние параметров структуры предыдущих уровней. Полагается также, что при деформировании структурированной системы твердого тела определенные элементы его структуры являются носителями деформаций, а другие - противоусадочными элементами, противодействующими их развитию.

Исходя из этого управление эксплуатационной деформируемостью достигается через регулирование следующих параметров состава и структуры по-

ризованного бетона:

1) носителем деформаций контракции в поризованном бетоне является цементный камень, а величина напряжений в структуре материала от изменения его объема и кристаллизационного давления, следовательно, зависит от объемной доли цементного камня (Vцк) в структуре бетона. В свою очередь, величина контракции определяется объемом новообразований (Vнв) цементирую-

щего вещества и химико-минералогическим составом новообразований (ХМСнв), характеризуемых различной величиной контракции при их образо-

вании 45 :

εк=f(Vцк, Vнв, ХМСнв),

(2.3)

2) деформации от химической коррозии также зависят от объема цемен-

тирующего вещества как химически активного элемента структуры и от объем-

ного соотношения минералогически различных составляющих новообразований, отличающихся степенью устойчивости при химическом взаимодействии с агрессивными агентами среды 51 :

εхк= f (Vнв, ХМСнв),

(2.4)

3) температурные напряжения в структуре композиционного материала являются результатом различия значений величин коэффициентов теплового расширения (КЛТР) его структурных элементов. Следовательно, температурные деформации поризованного бетона определяются объемным соотношением частиц заполнителя (Vзап), микронаполнителя (Vмн), цементного камня (Vцк) в структуре поризованного бетона; объемным содержанием в структуре цемент-

ного камня остаточных зерен цемента (Vзц), минералогически различных составляющих новообразований цементирующего вещества, а также видом за-

полнителя и микронаполнителя 51 :

67

εt= f(Vзап, КЛТРзап, Vмн, КЛТРмн, Vцк, Vзц, Vнв, ХМСнв),

(2.5)

4) при обезвоживании, то есть при последовательном удалении из материала воды всех форм связи (капиллярно-насыщенной, капиллярно-

конденсированной, адсорбционной и межслоевой), влажностные напряжения и деформации обусловлены последовательным включением в действие сил раз-

личной природы, а именно: сил капиллярного стяжения, расклинивающего давления, поверхностного натяжения, межчастичного взаимодействия, сил внут-

ренних связей в кристаллогидратах 45-49 . Условия и возможности изменения баланса этих сил в материале следуют из известных соотношений Гиббса,

Кельвина, Лыкова, Дарси, Пуазейля, отражающих существо процессов взаимодействия дисперсной пористой системы с газовой и жидкой фазой как функции ее структурных характеристик и параметров среды. В поризованном бетоне при развитии влажностных деформаций цементный камень и микропоры выступа-

ют в роли носителя деформаций при удалении всех видов воды, поэтому величина деформаций зависит от объемного содержания цементного камня и соот-

ветствующих микропор (Vмп) в структуре бетона. В то же время величина усадочных напряжений определяется качественными характеристиками структур-

ных составляющих цементного камня: распределением по размерам микропор (rмп) (капиллярных, гелевых, кристаллического сростка), удельной поверхно-

стью (Sуд) и удельной поверхностной энергией (qуд) частиц новообразований, связанной с их минералогическим и морфологическим составом. В роли проти-

воусадочного каркаса выступают зерна микронаполнителя и заполнителя, а эффективность его работы зависит от объемной доли, вида микронаполнителя и заполнителя, распределения их зерен по размерам (Rзап, Rмн):

εw = f (Vзап, Rзап, Vмн, Rмн, Vцк, Vнв, XMCнв, Sуд , qуд, Vмп, rмп),

(2.6)

5) напряжения в структуре бетона от воздействия механической нагрузки определяются различной способностью его структурных составляющих к вос-

приятию нагрузки, а также к упругому и пластическому деформированию. Поэтому величина деформаций при воздействии механической нагрузки зависит от объемного соотношения структурных элементов бетона, а именно:

объема новообразований и соотношения объемов кристаллической (Vк) и

скрытокристаллической (Vск) морфологических разностей в их составе;

68

объема, вида и гранулометрии частиц микронаполнителя и заполнителя

(Rзап, Rмн), повышающих способность микробетона сопротивляться деформациям;

пор, делающих материал менее прочным, а следовательно, и более деформируемым:

εр = f (Vзап , Rзап , Vмн, Rмн, Vцк, Vнв, Vв, Vск).

(2.7)

Важно отметить, что в поризованном бетоне как композиционном мате-

риале, образованном сочетанием плотного мелкозернистого бетона и пор воздухововлечения (макропор), материал межпоровых перегородок как совокуп-

ность составляющих его твердой фазы и соответствующих микропор выступает в двоякой роли. Он является носителем всех видов деформаций, но одновре-

менно его структура определяет способность материала сопротивляться их развитию. Макропоры ослабляют материал, и в результате величина деформаций зависит от их объема в бетоне (Vввп).

Управление деформативными свойствами поризованного бетона достига-

ется включением в действие факторов на всех масштабных уровнях структуры. Исходя из этого такое управление связывается с регулированием объемного со-

отношения основных структурных составляющих (заполнителя, микронаполнителя, микро- и макропор, новообразований цементирующего вещества), из-

менением функции распределения по размерам структурных элементов этих составляющих, изменением удельной поверхности и удельной поверхностной энергии цементирующего вещества, модифицированием химикоминералогического состава новообразований:

ε = f(Vзап Rзап ,КЛТРзап,Vмн,Rмн, КЛТРмн,Vцк,Vнв, ХМСнв, Sуд , qуд,Vмп,rмп,Vввп). (2.8)

Исходя из выделенной совокупности структурно-физических факторов управления показателями сопротивления разрушению и деформативными свойствами поризованного бетона задачей управления его свойствами является получение оптимальных параметров состава и структуры при помощи следующей совокупности рецептурно-технологических факторов: вида, дозировки це-

мента и химических добавок; В/Ц-отношения; вида, гранулометрии, объемной доли микронаполнителя и заполнителя, регулирования режимов перемешива-

ния, условий гидратации и твердения.

69

Согласно изложенной концепции управления деформативными свойства-

ми при постановке исследований эксперименты проводили последовательно с моделями трех масштабных уровней – цементным микробетоном, мелкозерни-

стым плотным и мелкозернистым поризованным бетоном, состав и структура которых варьировалась в рамкам принятой системы структурных и рецептурно-

технологических факторов (см. табл. 13). Методика исследований деформативных характеристик также изложена в разделе 2.5.1.

На основании обобщения результатов исследований была охарактеризована эффективность воздействия каждого из рассматриваемых «параметриче-

ских» и соответственно рецептурно-технологических факторов на деформатив-

ные характеристики материала, показана возможность управления

эксплуата-

ционной деформируемостью поризованного бетона посредством

всей приня-

той совокупности структурных и рецептурно-технологических факторов.

Величина объемных изменений материала при изменении его влажности, закономерности этого процесса также определяются силой связи структуры с водой. Влажностная усадка материала определяется совокупным влиянием на ее развитие удаляемой воды всех форм связи (капиллярно-насыщенной, капил-

лярно-конденсированной, адсорбционной и межслоевой) с присущими им значениями удельной усадки, зависящими от регулируемых в эксперименте па-

раметров состава и структуры материала. Мерилом силы связи воды в материале может служить показатель удельного относительного изменения объема ма-

териала при изменении влагосодержания, вычисляемый в расчете на единицу его измерения.

Результативность модифицирования структуры при варьировании В/Ц характеризуется возможностью изменения величины объемных деформаций в

1,5…1,7 раза (табл. 16). При этом данный фактор проявляет неоднозначное влияние на деформативные свойства: происходящее при повышении В/Ц уве-

личение объема пор на 20 % и начального влагосодержания материала выступает фактором роста величины деформаций; вместе с тем увеличение среднего радиуса пор от 7 нм до 110 нм оказывается фактором снижения силы взаимодействия материала с водой и соответственно уровня усадочных напряжений при ее удалении из порового пространства. Последнее подтверждается уменьшением значения удельной усадки микробетона.

70

Источник: https://studfile.net/preview/16568819/

Смотрите также:

Изложение содержания дела, по которому приняты судебные постановления
_1-тема-СтрМетал
_1966(~1
_files_materials_5053_prog.ntr
_Антонян Ю.М., Сексуальные преступления. Чикатило и другие
_РГР № 1 (2)
- Габариты и масса 27