Диссертация (1141519), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Данный факт объясняется более тщательным перемешиванием и равномерностью распределения микрочастиц цемента и известняка, и лучшим обволакиванием их частицами суперпластификатора СП-1 при совместном помоле: при этом количество контактов частиц в единице объема увеличивается в разы. Оптимальным для повышения предела прочности при сжатииоказался интервал значений удельной поверхности 400-600 м2/кг, после чегопрочность начинает медленно снижаться, на чем, вероятно, сказывается образование глобул и флокуляция частиц известняковой фракции на микроуровне, и усиление эффекта паффинга (дополнительного воздухововлечения) в сухой смесиданных компонентов, и следовательно повышенное образование воздушных порпри твердении композита.
Для преодоления последнего обстоятельства потенциально возможно введение в связующее композита известнякового порошка в видесуспензии – молока.Максимальное значение предела прочности на сжатие наблюдается при значениях водоцементного отношения 0,45 что соответствует данным предыдущихэкспериментов, где образцы были изготовлены при оптимальной компоновкефракций заполнителя без реализации фактора совместности помола цемента, известнякового наполнителя и суперпластификатора.Зависимость предела прочности связующего МЗКБ на сжатие от соотношения известняка с удельной поверхностью 500 м2/кг к цементу представлена на рисунке 3.28.74Предел прочности на сжатие, МПа806012402000/10025/7550/5075/25Соотношение известняк:цемент в матрице,%Рисунок 3.28 – Зависимость предела прочности связущего МЗКБ на сжатиеот соотношения известняка с удельной поверхностью 500 м2/кг к цементу по схеме совместного помола, 1- с СП-1 в количестве 0,75% от массы цемента, 2 - безСП-1, при В/Т=0.3По мере повышения содержания тонкодисперсного минерального компонента в вяжущей части, прочность начинает заметно снижаться.
Важное значениеимеет тонкость помола и наличие исключительно цемента в оставшейся части.Небольшое понижение прочности при содержании известнякового компонентавполне компенсируется повышением технологических и эксплуатационных показателей (трещиностойкость, низкая водопотребность и долговечность).В случае содержания тонкодисперсного известнякового компонента в связующем до 30 %, с добавлением суперпластификатора, график предела прочности растет более плавно, по сравнению с графиком без СП-1 (рисунок 3.28) , и, в75пределе, с повышением известнякового тонкомолотого наполнителя свыше 30%,начинает снижаться.Оптимальным с точки зрения соотношения прочности и трещиностойкостиявляется совместный помол цемента, известняка и суперпластификатора СП-1 вколичестве 0,75% от массы цемента до значения удельной поверхности 500 м2/кг,после которых рост прочности не наблюдается.
Максимальное количество известнякового микронаполнителя в связующем, не приводящее к существенномуснижению прочностных характеристик МЗКБ наблюдается при соотношении известняк : цемент в связующем = 50:50, %). При содержании тонкодисперсного известнякового наполнителя в связующем свыше этой пропорции, наполнитель перестает способствовать росту прочности цементного камня и превращается в мелкозернистый тонкий заполнитель. Нижняя граница содержания наполнителя в составе МЗКБ соответствует идеальной контактной структуре заполненного типа, аверхняя – отсутствию разуплотнения цементного камня за счет появления микропор и уменьшению адгезии между зернами заполнителя и цементным камнем.Совместный помол цемента, известнякового наполнителя и суперпластификатора,при этом, способствует увеличению контактной поверхности между цементом инаполнителем.
Зерна цемента выступают как модификаторы процесса измельчения частиц смеси, выполняя функцию «мелющих микротел», что создает условиедля минимизации размера пор, частичного перевода их из области воздушных икапиллярных в область гелевых. Данное явление способствует росту физикомеханических характеристик МЗКБ, трещиностойкости, прочности и снижениюдлительных деформаций МЗКБ.На рисунке 3.29 представлены микрофотографии поверхности связующегопри различных составах смеси (водотвердое отношение В/Т=0,3).7612Рис.
3.29 Микрофотографии поверхности связующего МЗКБ 1 – без известняка и суперпластификатора, 2 – с известняком (в соотношении известняк:цемент= 1:3, с Sуд=500м2/кг) и суперпластификатором СП-1 (0,75% от массы цемента), Х60.Поверхность связующего 1 монолитная, с микровключениями и микропорами. Поверхность связующего 2 – кристаллическая, с равномерным распределением частиц наполнителя в объеме цементного камня, с минимальным содержанием свободных микропор в структуре камня. Микропоры заполняются известняковым наполнителем, образуя пластические зоны, а суперпластификатор СП-1интенсифицирует помол, адсорбционно снижая прочность и поверхностную энергию, и тем самым выравнивает при твердении композита распределение внутренних концентраторов напряжений по объему, увеличивая количество пластических зон и переводя их в область капиллярных и гелевых микропор.
Данный процесс способствует повышению динамической вязкости и трещиностойкостиМЗКБ и объясняется, в частности, ингибированием контракционной усадки тонкодисперсным известняком наполнителем и выравнивания диссипации внутренней энергии за счет раздвижки зерен цемента и пролонгирования и выравниванияпроцесса поздней гидратации.
Столь высокие значения предела прочности насжатие порядка 60 Мпа объясняются оптимальным и рациональным подборомгранулометрического состава цементной и известняковых микрофракций, наличием монофракции 0,05-0,08 мм. [114].773.5. Влияние соотношения цемента и наполнителя в смеси и количества суперпластификатора СП-1 на структуру, трещиностойкость и механические свойства МЗКБС целью повышения трещиностойкости необходимо сформировать равномерную структуру МЗКБ. Для оценки влияния на трещиностойкость и прочностьМЗКБ соотношения цемента и наполнителя в смеси и количества суперпластификатора СП-1 были проведены однофакторные эксперименты. Предел прочностина сжатие для МЗКБ определялся в зависимости от водотвердого отношения, количества суперпластификатора и соотношений тонкомолотый известняк : цемент.Зависимость предела прочности МЗКБ на сжатие от содержания известняка приведена на рисунке 3.31, а от содержания суперпластификатора СП-1 на рисунке3.33.
Водотвердое отношение составляло 0,45. Была проведена оптимизация гранулометрического состава известнякового заполнителя по формуле распределения Функа-Дингера для фракций заполнителя от 0,16 до 5 мм. Фракции тоньше0,16 мм добавлялись в смесь как известняковый микронаполнитель. ЗависимостьПредел прочности на сжатие,Мпапредела кубиковой прочности от плотности приведена на рисунках 3.30.60402001,851,91,9522,052,12,152,2Плотность, г/см3Рисунок 3.30 – График зависимости предела прочности на сжатие МЗКБ отплотности образцов78Предел прочности на сжатие, МПа5040302010007550255075250Содержание в МЗКБ: цемента – верхняя шкала,известняка -нижняя шкала, %Рисунок 3.31 – Зависимость предела прочности МЗКБ на сжатие от содержания в его связующем известняка, % при В/Т=0,45Опыты показали, что с увеличением известнякового компонента в бетоннойсмеси (рисунок 3.31) предел прочности начинает плавно снижаться после значения доли данного компонента в МЗКБ порядка 25 %, но плотность и гомогенность структуры способствует сохранению высоких эксплуатационных характеристик.
Важно, что известняковый тонкодисперсный компонент положительно влияет на технологические и реологические свойства, и как указывается такжеи в работах других авторов, может быть применяем как наполнительмодификатор вплоть до 50 % массы связующего. На рисунке 3.32 приведен график зависимости предела прочности оптимизированного МЗКБ на сжатие от водоцементного отношения.79Предел прочности на сжатие, Мпа40,539,538,537,500,10,20,30,40,50,60,70,8Водоцементное отношениеРисунок 3.32 – График зависимости предела прочности оптимизированногоМЗКБ на сжатие от водоцементного отношения.Наблюдается оптимальное значение водоцементного отношения (рисунок3.32) порядка 0,3 - 0,45.Влияние суперпластификатораСП-1 на механические, прочностные иреологические свойства исследовалось согласно плану экспериментов А.Зависимости предела кубиковой прочности от процентного содержания добавкипри фиксированном значении удельной поверхности Sуд=500 м2/кг изображены нарисунке 3.33.80Предел прочности на сжатие, МПа40302010000,250,50,751Содержание СП-1 в МЗКБ в % от массы цементаРисунок 3.33 – Зависимость предела прочности МЗКБ на сжатие отсодержания СП-1, % от массы цемента.
В/Т=0,45Оптимальным с точки зрения повышения предела прочности на сжатие, является содержание в смеси суперпластификатора СП-1 порядка 0,75 % от объемной массы цемента (рисунок 3.33). В случае совместного помола при содержаниисуперпластификатора в количестве 0,75 % значение предела прочности на сжатие достигало, при удельной поверхности 500 м2/кг, 40 МПа.3.6.
Количественные закономерности соотношения количества гранул иконтактов между ними для МЗКБПоскольку каждый контакт между твердыми частицами представляет собойконцентратор напряжений и потенциальное место трещинообразования, товажно оценить фактическое соотношение гранул и контактов в структуре МЗКБ.Количественные закономерности представляют собой соотношения количества81гранул и контактов между ними (гранул-контактов) для размеров гранул 1 мм, 1см и 1 дм с приведением их к объемно массовым характеристикам (на 1 кубический метр). Схемы данных структур для кубической и простой шахматной упаковок, с соответствующими количественными индексами, показаны далее. Для анализа соотношений приводятся разъяснения символов в используемых зависимостях.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
