Диссертация (1141519), страница 4
Текст из файла (страница 4)
препятствием распространению в композите микротрещин при действии внешних напряжений и внутренней усадки (контракции);5. перераспределением механических напряжений между частицами известнякового микронаполнителя и кристаллизующегося цементного камня;6. лучшим распределением частиц-гранул в объеме композита через оптимизацию гранулометрического состава;7. активизацией гидратации;8. созданием зародышей – активных центров (зон) кристаллизации, ускоряющих гидратацию силикатов клинкера, особенно алита и алюмината.
С минимумом содержания трехкальциевого алюмината процент прореагировавшего известнякового компонента при гидратации клинкера в возрасте 120 суток составляет не более 20%, оставшаяся часть функционирует как инертный микронапол-21нитель [45];9. улучшенным формированием микроструктуры композита;10. снижением гидратационных энергозатрат – выравнивания гидратации;11. экономией активных тонкодисперсных энергетически высокозатратныхминеральных вяжущих;12.
более низкими значениями деформаций ползучести и сглаживаниинегативной роли контракционной усадки в процессе образования микротрещин.К преимуществам карбонатных пород можно также отнести их меньшуюстоимость по сравнению с другими компонентами бетона, как крупнозернистыхфракций заполнителя, так и тонкодисперсных наполнителей, их доступность в качестве местного сырья для производства бетонов с улучшенными свойствами,лучшую обрабатываемость и меньшую плотность по сравнению с другими известными компонентами бетонов.
По отношению к свойствам карбонатного композита, известняк может выступать двояко: как инертный материал, заменяющийболее плотные и соответственно тяжелые структурные элементы из других минералов, а как тонкодисперсный минеральный наполнитель он, на уровне вяжущего,может вести себя химически активно, по отношению к цементному камню.Так как карбонатные наполнители бетонов обладают повышенной химической активностью по отношению к цементному камню,повышается адгезиянаполнителя к цементному камню и уплотнение внутрипорового пространствацементного камня [46,47]. Встает задача определения оптимальной гранулометрической составляющей и степени дисперсности карбонатного порошка.
Использование карбонатных наполнителей в составе мелкозернистого бетона приводит кулучшению его физико-механических свойств. Использование для приготовлениянеавтоклавного бетона микрокальцита в сочетании с кварцевым песком или полностью отсевов от дробления мрамора или стеклянной крошки позволяет повысить марочную прочность неавтоклавного бетона при одновременном снижениирасхода портландцемента на приготовление бетона [48].22Тонкомолотые минеральные известняковые добавки, повышают прочность,морозостойкость, водонепроницаемость, химическую стойкость бетона.
Карбонатные породы имеют по сравнению с традиционными заполнителями бетоновменьшую механическую прочность, тем не менее, обладают существенным преимуществом, выражающимся в их аналогичном наноразмерным модификаторамдействии [49,50,51,52]. О преимуществах карбонатных пород в качестве заполнителей и активных модификаторов свойств бетонов говорится в статье И.В.
Жерновского [49]. В статье указывается, что определяющим фактором при выборе одного из двух подходов модификации ультрадисперсными карбонатными порошками, где первый представляет собой инкапсуляцию ультра- и нанодисперснойсоставляющей извне, а второй, - генерацию ультра – и нанодисперсных состоянийв результате сингенетических процессов формирования финальной структурыкомпозита, является не минерально-геохимическая специализация той или иноймагматической формации, а тектоническая и метаморфогенная обстановка приформировании конкретных геологических структур, в максимуме с активной тектонической историей. Но минерально-геохимическая специализация является исходным базисом для описания природы процессов твердения бетона.
В отличие отцементного вяжущего, бетоны на карбонатной основе проявляют заметное улучшение реологии в дальней перспективе - устранение факторов гелевызываемогомеханизма ползучести бетона [53,54,55].Из главных недостатков карбонатных бетонов выделяются сравнительноневысокие прочность, износостойкость, кислотоупорность и некая зависимость отхимизма среды использования композита.Для получения мелкозернистого карбонатного бетона с повышенной трещиностойкостью и прочностью необходимо создать особо плотную, монолитнуюструктуру [56,57,58].
Этого можно достигнуть при выполнении ряда условий, вытекающих из физических основ структурообразования бетона [58]:– применение минимального количества высокопрочных цементов и неизвестняковых наполнителей;23– рациональной гранулометрией и образования микропластических зон;– предельно низким в/ц соотношением;– высоким уровнем заполнения внутренних пор в монолите;– особо тщательным перемешиванием и уплотнением бетонной смеси;– созданием наиболее благоприятных условий твердения бетона (уход).Роль модифицирующих добавок и методы их введения описаны в работах[59,60,61].
Процессы структурирования и различные теории твердения бетонаприведены в работах [62,63,64,65,66].В частности, Дворкин Л.И. в статье [62] отмечает оптимальную по составуструктуру бетона на основе «закона створа» по показателям свойств структуры иотношений параметров к их эталонам. Но нет учета степени концентрации минеральных составляющих и их влияния на перераспределение поверхностного потенциала. В [69] освещаются вопросы производства бетонов, армированныхстальным волокном.В статье [67] приводится структура сплошных тел, механизм и продуктытвердения (тоберморит и др.), рассматриваются явления и меры преодоленияближней и дальней коагуляции, флотации, эпитаксиального срастания гидросиликатов и гидроалюминатов с кремнеземистым компонентом благодаря кристаллохимическому сродству.
Показано, что ультрадисперсный карбонатный компонентвносит свои особенности в механизм коагуляции. В статье П.М. Бондарева [70]рассматриваются теории разрушения Кулона-Мора и Гриффитса-Орована и плоская гипотетическая модель с плотной упаковкой составляющих частиц заполнителей различной сингонии, с конусовидной картиной передачи нагрузки внутрькомпозита. Показано, что это явление не зависит от геоморфной природы агрегатных составляющих композит (например, для известнякового и гранитногозаполнителя конусы подобны).
Это указывает на возможность формованияплотных структур за счет оптимизации упаковки и рациональной гранулометрии. В статье [71] речь идет о методике оптимизации гранулометрического состава композиций. В частности рассматривается формула Функа-Дингера, отвечаю-24щая через расчет параметров прохода частиц через сита разных размеров оптимальным процентным содержаниям разных фракций в карбонатном бетоне. Показано [71], что плотность упаковки зависит от модальности распределения зеренопределенных диаметров.Формула Функа/Дингера выглядит так: Gпр= 100*(Хn–Dnmin)/(Dnmax–Dnmin),где X – размер сита, Dmax и Dmin – наибольшая и наименьшая крупность зерна всмеси. В статье [72] автор анализирует принцип Кеннеди: плотно упакованнуюрешетку, заполнители произвольной формы, раздвинутые и склеенные цементным тестом, на основе координатного числа CN, оптимально равного 12, характеризующего наиболее плотную упаковку (гексагональную).В статье [73] рассматриваются три модели структуры наполненных искусственных строительных композиционных материалов, порфировая, контактная изаконтактная и объясняется целесообразность разделения наполнителей на инертные и активные и на физически активные и химически активные.
Физически активные не образуют соединений с вяжущим, но влияют на структуру и свойства, а химически активные образуют соединения с вяжущим.В [74] говорится о способах создания прочного композита из карбонатных пород методом холодного спекания. Недостаток данного метода состоит втом, что он требует наличия изотермических условий и среды углекислого газа.В статье А.М. Харитонова [75] рассматриваются принципы формирования структуры композитов повышенной трещиностойкости. Прочность бетонапредставляется комплексной интегральной характеристикой, включающей рядкритериев. Создается некая структурно-имитационная модель дефектнойструктуры бетона с неоднородностью по порам П и трещинам Т и приводитсяописание МКЭ процедуры анализа с проверкой исходных предпосылок.
Влияниевоздушных пор на структурную прочность композита исследуется в работе [76].В работах В.С. Лесовика, В.Т. Ерофеева исследуются вопросы повышения деформативных свойств, трещиностойкости бетонов на композиционном вяжущем, наоснове, в том числе, местного техногенного сырья с использованием методов мо-25делирования и процессов активации, [77, 78, 79, 80]. В работе [81] приводитсяописание использования отходов ферро-сплавного производства и дается понятиеэквивалентного В/Ц [80] через расчетный коэффициент kf/kf,эквив=B/(Ц+З×kf), гдеВ, Ц и З – массовые доли воды, вяжущего и заполнителя, а kf,эквив- эквивалентныйВ/Ц отношению коэффициент.
Развитие идеи построения моделей для правильного определения физико-механических и реологических свойств бетонов приводится в работах [82,83,84,85]. На рисунке 1.4 приводится диаграмма уровней бетонных структур.Мезоуровень:Поры капиллярныеСочетание физических ихимическихсвойствсявлениями,характернымидля раздела фаз цементногопорошка 1-1000 мкмМикроуровень:Макроуровень:Поры воздушные и контракционныеУплотнение структуры и взаимодействиемежду гранулами чисто механического ифизического (гравитация) характера.Характеризуется размерными диапазонами:- для песка -75-10000 мкм,- для крупного заполнителя - > 10000 мкмПоры гелевыеХарактеризуется преобладаниемфизико-химических процессовс явлениями, характерными длякристаллизационномицеллярных процессовцементного клея 0,001-0,5 мкмЗакономерности, определяющие взаимноевлияние структурных факторов различныхуровней и специфические процессы, лежащие вих основеРисунок 1.4 – Уровни структуры и соответствующие им уровни взаимодействий иразмерностей в мелкозернистом карбонатном композитеВ работе Уруева В.М.
[86] представлены данные по исследованию модельных систем контактно-конденсационного и гидратационного механизмов твердения бетона с карбонатным наполнителем, их структурообразующая роль. Источник данных наполнителей – отходы местных перерабатывающих предприятий.261.3. Влияние технологических факторов на реологические и технологические свойства бетонных смесей и эксплуатационные и физикомеханические свойства мелкозернистого карбонатного бетонаВлияние технологии на реологические и технологические свойства мелкозернистых бетонов рассматривалось многими авторами. В статье М.В.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
