Диссертация (1141519), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Данныеструктуры - контактная, законтактная, и порфировая. В структурном представлении комбинация реализуется в зависимости от отношения объема вяжущего Vвяж кобъему наполнителя Vнап, и в соподчиненности с тремя схемами эффективной топологии, где ведущая роль принадлежит взаимовлиянию гранул, при которомгранулы большего размера раздвигаются при уплотнении гранулами меньшегодиаметра, тем самым создавая поле гранулярно-контактного взаимодействия. Дляподбора состава фракций строятся графики зависимости эффективных коэффициентов от расходов фракций.
Графики (рисунок 3.20 и 3.21) увязывают эти коэффициенты для фракции ni/5 мм при проектировании оптимальной упаковки бинарной смеси (строятся по матрице, указанной выше).65Расход фракций вбинарной смеси, л10,80,60,40,2011,522,5Коэффициент раздвижки зерен α33,5Рисунок 3.20 – Зависимость расхода фракции 5 мм от коэффициента раздвижки αВеличина пустотностибинарной смеси0,50,40,30,20,100,40,50,60,70,80,91Коэффициент заполнения υРисунок 3.21 – Зависимость величины пустотности от коэффициента заполнения υ фракции V1 фракцией V2На рисунке 3.22 представлена синергетическая схема уровней МЗКБ в зависимости от типа структуры и варианта заполнения фракций и взаимодействияих на различных уровнях.66Законтактная структураКонтактная структураСистема уплотненного типа Система заполненного типаПорфировая структураСистема раздвинутого типаРисунок 3.22 – Синергетическая взаимосвязь гранул макро-, мезо- и микроуровей композитаРзуф<<Рмзп – условие перехода системы уплотненного типа в систему заполненного типа, где Рзуф – размеры зерен уплотняющей фракции; Рмзп – размерымежзерновых пустот,Vпзф<<Vзф- условие перехода системы заполненного типа всистему раздвинутого типа, где Vпзф – общий объем пустот заполняемой фракции;Vзф – общий объем заполняющей фракции.Данные схемы относятся к классификации сыпучей части композита в эффективной топологии.
Стрелки между двумя триадами отображают корреляционное соответствие данных топологических структур. Другим типом топологических структур является так называемая функционально-эффективная топология(рисунок 3.23):67Рисунок 3.23 – Схема внутренних процессов при взаимодействии гранулПервый способ заключается в том, что во фракцию или полидисперсныйматериал с большими размерами зерен порциями вводится фракция или полидисперсный материал с меньшими размерами зерен (известняковый тонкодисперный наполнитель).
В этом случае в мерную емкость с фиксированным насыпнымобъѐмом первой фракции порциями вводят вторую фракцию, после перемешивания проверяют изменение насыпного объѐма смеси. Максимальное количествовторой фракции, введенное в первую фракцию без изменения еѐ насыпного объѐма, является признаком достижения полноты заполнения пустот первой фракциизернами второй фракции.
После завершения испытаний определяют насыпнуюплотность смеси и массовое содержание в ней каждой фракции или полидисперсных материалов. Недостатком данного способа приготовления сложных составовсыпучих мелкозернистых смесей является то, что в процессе перемешивания происходит расслаивание смеси. В нижней части ѐмкости концентрируются фракциис меньшими размерами зерен, а в верхней фракции с большими размерами зерен.В результате перераспределения зерен различных размеров по высоте мерногоцилиндра получить достоверные значения величины насыпной плотности приэтом способе приготовления сыпучей смеси не удается.Второй способ приготовления смесей сыпучих материалов с максимальнойвеличиной насыпной плотности осуществляется без перемешивания.
Сущностьспособа заключается в следующем. Две полидисперсные фракции предварительно68взвешиваются. В мерную ѐмкость объемом 1 или 2 л. в зависимости от размеровкрупных зерен, укладывается слой зерен крупнозернистой фракции, на негонасыпается слой мелкозернистой фракции, на слой мелкозернистой фракции снова укладывается слой крупнозернистой фракции и т.д. Верхний слой до краевмерной ѐмкости выравнивается насыпкой мелкозернистой фракции.
Полученнаясмесь вместе с тарой взвешивается, определяется насыпная плотность полученнойсмеси, а также расход каждой фракции для приготовления фиксированногонасыпного объѐма смеси. Для приготовления сыпучей смеси используются фракции с известной насыпной плотностью. После взвешивания приготовленной смеси определяют расход воды для заполнения пустот. Объѐм воды, использованныйдля заполнения пустот и отнесенный к 1 литру насыпного объѐма смеси, выражает величину еѐ пустотности.
При описанном способе приготовления сыпучей смеси на основе двух полифракционных материалов обеспечивается проявление в системе физических явлений заполнения пустот крупнозернистых фракций зернамимелкозернистых фракций и раздвижки зерен крупнозернистых фракций зернамимелкозернистых фракций. Обработка полученных экспериментальных данныхпроизводится по нижеописанной методике. Использование реально применяемыхпроизводственных материалов для расчета физических показателей также способствует получению более точных результатов по составу и свойствам проектируемой смеси.
Реальные зернистые системы представляют собой комбинацию пространственно-структурной, эффективной, функциональной и размерной топологий, и ведут себя как сложные системы, состоящие из каркаса или скелета, сформированного заполнителем, наполнителей-модификаторов, добавок и связующего, состоящей из взвешенной фазы (суспензии) вяжущего, включающего цемент иводу [109,110,111,112]. Видно, что в зависимости от химико-физических процессов внутри системы, на поверхностях раздела фаз, адгезии, промежуточные звенья смеси могут относиться либо к каркасу, либо к связующему композита (рисунок 3.24):69Химические процессы – золь- гельзаполнительнаполнительдобавкисвязующееФизические процессы (адгезия)Рисунок 3.24 – Физико-химическое взаимодействие в МЗКБ3.4.
Влияние технологии изготовления и пропорций компонентов наструктуру, трещиностойкость и механические свойства связующего МЗКБС целью повышения трещиностойкости необходимо сформировать равномерную структуру связующего МЗКБ. С этой целью исследовалось влияние совместности помола (технологии), степени дисперсности минеральной части вяжущего и наполнителя, водоцементного (водотвердого) отношения на комплекс физико-механических и реологических характеристик. Были определены физикомеханические характеристики компонентов смеси, активность, удельная поверхность, насыпная плотность, водопоглощение, сроки схватывания цемента, удобоукладываемость по стандартным методикам (ГОСТы). Исследовались: влияниеудельной поверхности известняка на прочность, плотность и водопоглощение(пористость) образцов с соответствующей указанному ряду степенью дисперсности известняка (удельной поверхностью) при соотношении Цемент-Известняк =70:30 (кубики 2×2×2см).
Для этого строились графики помола для трех вариантовприготовления вяжущей части: отдельный помол известняка и суперпластификатора СП-1до удельной поверхности 500 м2/кг при разном количестве суперпластификатора СП-1 в процентах от массовой доли цемента (0, 0,5%, 0,75% и 1%);совместный помол цемента, известняка и СП-1 (в количестве 0,75% от массовойдоли цемента), до значения удельной поверхности 500 м2/кг; совместный помол70цемента, известняка и СП-1 (в количестве 1% от массовой доли цемента), до значений удельной поверхности 500 м2/кг.Данные исследования выявили ряд закономерностей:– роль технологии помола и введения известняковой добавки в смесь;– время помола, которое влияет на значение удельной поверхности;– совместный вариант помола играет решающую роль в процессе равномерного распределения частиц известнякового тонкодисперсного порошка в пределах связующего композита.Результаты данных экспериментов отражены в таблицах и графиках (Рисунки 3.25,3.26,3.27).800Удельная поверхность, м2/кг700Совместныйпомол (Сп-1-1%)600500Отдельныйпомол Ц, И и Сп1400300Совместныйпомол (Сп-10.75%)2001000050100150200250Время помола в минутахРисунок 3.25 – График помола компонентов смеси (зависимость удельнойповерхности в м2/кг от варианта помола)График (рисунок 3.25) показывает, что для получения более дисперсной фазы известняка при отдельном его помоле требуется в полтора раза временибольше, чем при совместном помоле с цементом и суперпластификатором.
Этообусловлено изначально большей дисперсностью и твердостью цемента, который,совместно с суперпластификатором, играет роль экранирующего флокуляцию частиц известняка элемента. Как видно из диаграммы, при часовом помоле одного71известняка, его удельная поверхность почти в два раза меньше чем при совместном помоле с цементом и суперпластификатором. Твердые частицы цемента выступают при этом в роли мелющих тел.Отдельныйпомол И иСп1-1%Предел прочности на сж., МПа706050Совместныйпомол Ц, Ии Сп-1-1%4030201000,30,40,50,60,70,8Совместныйпомол Ц, Ии Сп-10.75%Водоцементное отношениеРисунок 3.26 – Предел прочности связующего при сжатии в зависимости отводоцементного отношения при трех вариантах помола компонентовВодоцементное отношение менялось согласно значений расплыва стандартного конуса по ГОСТ, равного 120-140 мм.Из анализа графика (рисунок 3.26) зависимости предела прочности на сжатие от водоцементного отношения можно видеть, что оптимальным при совместном помоле компонентов и при равной удельной поверхности смеси, а при отдельном помоле при удельной поверхности, равной 500 м2/кг, максимальное значение предела прочности на сжатие наблюдается при В/Ц, равном 0,45.
Причем,заметно сказывается на изменение прочности именно процентное содержание суперпластификатора СП-1: зафиксированный оптимум составляет 0,75 % от объемной массы цемента, где предел прочности достигает 50 МПа и выше. При от-72дельном помоле и в случае содержания СП-1 в количестве 1 % предел прочностиснижается, что указывает на более сильное влияние эффекта коагуляции присмешивании разных по физико-химическим свойствам компонентов. Характернывысокие показатели предела прочности на сжатие при отдельном помоле и присовместном помоле при содержании суперпластификатора 0,75 % от массы цемента до 60 МПа для значения удельной поверхности Sуд = 500 м2/ кг, что объясняется более равномерным при такой дисперсности распределением фракций вединице объема, как результат раздвижки более мелкими и твердыми частицамицемента более крупных и пластичных частиц известняка.
Данный эффект иллю-Предел прочности на сжатие, МПастрирует график (Рисунок 3.27).60124533015002505007501000Удельная поверхность в м2/кгРисунок 3.27 – Предел прочности на сжатие связующего МЗКБ с содержанием известнякового наполнителя в соотношении 25:75% с цементом в зависимости от удельной поверхности сухой смеси при 1- совместном помоле цемента, известняка и СП-1 в количестве 0,75% от массы цемента, модель Y = -0,003X2+2,93X +132,5, 2- то же, с СП-1 в количестве 1% от массы цемента, модель Y = 0,0084X2 +3,484X +356, 3- отдельном помоле известняка и СП-1, модель Y = 0,008X2 +3,24X +320, при В/Т=0,373Как видно из данной диаграммы (рисунок 3.27), отдельный помол известняка и суперпластификатора, а затем их смешивание с цементом эффективно влияет на прочность только до определенных значений удельной поверхности порядка 400 м2/кг, после которых критичной для прочностных показателей становитсяименно совместность помола.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
