Диссертация (1141519), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Но целым числом в один сантиметр фракции и водин контакт на грамм данной фракции и данного вещества он лучше всего описывается именно для известняка. Это - кубическая монофракционная упаковкауплотненного типа (ρизвестняка=2700 кг/м3, γизвестняка=2200кг/м3 или 2,2 г/см3). В слу-89чае тернарной кубической плотнейшей упаковки заполненного типа коэффициенты будут равны (рисунок 3.37).Рисунок 3.37 – Коэффициенты контактов для тернарной плотнейшей кубической упаковки4) Дециметровая сферофракция – это базовая упаковка на один кубическийметр любого материала для расчета коэффициентов более мелких фракций. Онаподходит для преобразования количественных и контактных характеристик вобъемно-массовые.5) В расчетах количественных коэффициентов для ультрадисперсных фракций порядок, значимые цифры в числах и знаки не так сильно влияют на значенияпредельных коэффициентов (см.
таблицу), как в расчетах для средних фракций,особенно для крупного заполнителя. Тем не менее, знак и порядок в рациональных и иррациональных дробях для количественных индексов ультрадисперсныхфракций играет решающую роль.Пример расчета количества гранулярных контактов представлен нарисунке 3.38.90Пример расчета коэффициентов гранул и контактов на 1 метр куб согласнораспределения Функа-Дингера для известняка.(Известняк-1760 кг, Цемент-300кг, вода-140кг, γмонолита=2200 кг/м3 )для D>1, ζ=45.545(10-D), для D<1, ζ=[500.5-45.5D]для D>1, ω=45.454(10-D), для D<1, ω =[500.4-45.4D](получено из таблицы пропорций для известняка)Фракция, ммКоличество накубическийметр , кгζ,5570227,72,5410341,61,252800,63ΩКG227,3129803250129561000340,9140050875139769000398,5397,7111585250111363623200471,8471,794366000943400000,315140486,2486,168063800680540000,16100493,2493,149322000493100000,1420494,1494,0988260098800000,12520494,8494,7989620098940000,120495,9495,899190009916000конт / г, гран/г∑ ζ=3903,9 ∑ω =3901,3 ∑ К=622888975 ∑ G=622087623ξ=622888975/622087623= 1,00129, µ=4,00000166, ∑ К/ ∑ ζ=159,55 кг, ∑ G/ ∑ω =159,46кг∑=2200 кг/м3Рисунок 3.38 – Пример расчета количества гранул и контактовКоличественные взаимосвязи справедливы для МЗКБ со следующими разновидностями макроструктур:- системы с макроструктурами заполненного типа;- системы с макроструктурами раздвинутого типа;- системы с макроструктурами заполнено-раздвинутого типа.Каждый тип систем обладает индивидуально выраженной количественнойвзаимосвязью между составом [108].
Макроструктурой и показателями физикомеханических свойств. Крупнозернистые фракции с большими размерами твердых тел, имеющие точечный контакт между собой, называются скелетными илискелетообразующими фракциями. Смеси, в которых объѐмы межзерновых пустотзаполнены твердыми телами меньших размеров, относятся к категории конгломератных систем заполненного типа.В системах заполненного типа величина объѐма межзерновых пустот определяется величиной пустотности скелетной фракции за вычетом объѐма монолитного твердого тела заполняющей фракции. 1 м3 скелетной фракции имеет величину пустотности, равной Vп1, заполняющая фракция имеет величину пустотностиVп2.
Объем монолитного материала заполняющей фракции в 1 м3 насыпного объѐма составляет Vм2=1–Vп2, м3, а в Vн м3, расходуемом на заполнение объѐма межзерновых пустот скелетной фракции,91Vм2=Vн(1- Vп2), м3(3.15)таким образом, величина пустотности системы заполненного типа определяется по формулеVпсм=Vп1-Vн(1-Vп2), м3(3.16)Для заполнения объѐма пустот системы заполненного типа жидкого компонента требуется Vпсм, м3.Расход скелетной фракции составляет 1 м3, расход фракции с меньшимиразмерами твердых тел равен Vн2, м3, объѐм пустот смеси равен Vпсм, м3.Масса смеси в 1 м3 равна насыпной плотности смеси:γсм= 1 м3 ×γ1+Vн2× γ2= Gсм, кг/м3,(3.17)Объем смеси определяется выражением:Vсм = Vмон1+Vмон2+Vпсм = 1 м3(3.18)Баланс монолитных объѐмов, объѐма пустот или объѐма жидкого компонента используется для правильности расчетов и дозировки материалов в процессеприготовления смеси. Твердые тела заполняющей фракции, соизмеримые с размерами пустот скелетной фракции, могут заполнять пустоты скелетной фракциитолько в процессе перемешивания смеси или в процессе послойного заполненияпустот.Твердые тела заполняющей фракции в 6,4-6,6 раза меньше размеров твердых тел скелетной фракции обладают способностью заполнять пустоты скелетнойфракции подобно жидкости.
В процессе перемешивания минеральных материаловв присутствии жидкой фазы, в качестве которой в бетонах используются вяжущиевещества, обязательно происходит вклинивание мелких твердых тел между телами больших размеров, а между всеми твердыми телами формируются прослойкижидкого компонента.В процессе перемешивания зернистых систем заполненного и раздвинутоготипов формируются системы заполнено-раздвинутого типа. В системах заполненного типа заполняющая фракция перераспределяется в процессе перемешивания,часть объѐма этой фракции расходуется на раздвижку, а остальная часть в процес-92се уплотнения смеси используется для заполнения пустот фракции с большимиразмерами зерен. При этом пустотность уплотненной системы всегда меньше еѐрассчитанной величины.Составы систем заполнено – раздвинутого типа рассчитываются с использованием следующих аналитических выражений.Расход фракции с размерами тел d1:Vd1=1м3/ α1, м3(3.19)Расход фракции с размерами тел d2:Vd2 =Vd1× (Vпd1+α1-1)/α2(3.20)По другим зависимостям:Vd2 = υ×Vпd1, при d2/d1Vd2 =Vпd1, при d2/d11(3.21)0(3.22)где υ – степень заполнения пустот одной фракции зернами другой, его величина определяется эмпирически и колеблется в пределах от 0 до 1.
Ее эквивалентом при количественном рассмотрении гранул и контактов является величинаполной пустотности в % в зависимости от модальности и типа упаковки.Расход жидкой фазы:Vж=Vd2× (Vпd2+α2-1)/1 ,м3(3.23)где α1 и α2(α= (1+d2/d1)3) – коэффициенты раздвижки при d1>>d2.Если раздвигающий компонент – жидкая фаза, то заполнено-раздвинутаяупаковка будет характеризоваться наличием жидких прослоек между всеми зернами системы (рисунок 3.39):Рисунок 3.39 – Заполненно-раздвинутая жидкой фазой упаковкаЗернистые смеси на основе твердых тел различных размеров и разной геометрической формы относятся к категории трехмерных систем.
Под системой93подразумевается объѐм, ограниченный реальной или воображаемой оболочкой.Твердые тела, содержащиеся в системе, называются компонентами или составляющими. Смесь зернистых материалов как трехмерная система характеризуетсяобъѐмом, массой, содержанием монолитного материала твердых тел, величинамипустотности и пористости, а также гранулометрическим составом (размеры твердых тел и их массовое содержание). Зернистые материалы, используемые дляприготовления смесей карбонатных мелкозернистых композитов, оцениваютсятакими же объемно-массовыми и гранулометрическими характеристиками. Причем, известняковый тонкодисперсный наполнитель может выступать в роли заполняемо-заполняющей и раздвигаемо-раздвигающей фракции.Использование зернистых систем включает несколько последовательныхстадий: лабораторные испытания исходных сырьевых материалов, проектирование или подбор смесей с требуемым комплексом показателей физикомеханических свойств, промышленное производство зернистых смесей, получение композиции на их основе с последующим изготовлением строительных изделий и конструкций.
При этом решаются вопросы, связанные с установлением качественных и количественных взаимосвязей между составом, структурой (макроструктурой) и свойствами. С использованием зернистых материалов с различными гранулометрическими характерами представляется возможным получениесмесей с широкими пределами колебаний объѐмно-массовых характеристик. Получение материалов с экстремально выраженными свойствами достигается черезоптимизирование гранулометрического состава смеси, а также через оптимизирование объѐмных соотношений между сыпучей смесью и жидкой фазой в процессеприготовления композиций (растворов, смесей для формования, виброуплотнения). Наряду с оптимизированием составов смесей по грансоставу, важное значение имеет отношение размеров твердых тел.
При повышении отношения размеровзерен пустотность смеси увеличивается, наоборот, при уменьшении – снижается.Система, оптимизированная по грансоставу, является оптимальной и по макроструктуре. Оптимизированная система является составной частью оптимизиро-94ванной композиции, содержащей в своем составе оптимальное количество связующего (вода – в бетонных смесях, битум – в асфальтобетонных смесях, связующее вещество – в композиционных материалах).
Данные характеристики сейчасособенно актуальны, когда развиваются такие системы как самоуплотняющиесябетоны (СУБ), Портланд-известняковые цементы (группы CEM II/LL), которыенашли отражение в нормах зарубежных стран. Наряду с проблемами оптимизирования зернистых смесей и композиций в процессе проектирования изделий измелкозернистых бетонов высокого качества обеспечивается оптимизированиемпараметров на всех операциях технологического процесса.
Сюда относятся: дозирование фракций, давление, время, температура, направление и величина виброколебаний, параметры внешней среды и др. [113]. При проектировании карбонатных композитов заданной структуры устанавливаются количественные взаимосвязи между объѐмно-массовыми и гранулометрическими характеристиками зернистых систем.Также устанавливаются зависимости между физическими явле-ниями и закономерностями и составом, макроструктурой зернистых фракций, явлениями уплотнения (заполнения) и раздвижки зерен зернами, объемномассовыми характеристиками зернистых смесей и физико-химическими свойствами компонентов бетонов.95Таблица 3.3 — СОСТАВ И СВОЙСТВА МЕЛКОЗЕРНИСТОГОКАРБОНАТНОГО БЕТОНА С УЛУЧШЕННЫМИЭКСПЛУАТАЦИОННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИI.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
