Диссертация (1141519), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Оценка трещинообразования в работе связана с учетом упругой энергии, высвобождаемой при распространении трещины. По результатам исследований [139] для зернистых материалов с конгломератной структурой упругая энергия входит в уравнение Орована-ГриффитсаК/ t,где(2.1)- критическое напряжение начала трещинообразования,фициент вязкости разрушения, t- средний размер зерна,КЕ- коэф-- упругая поверхност-ная энергия, Е – модуль упругости. Для МЗКБ t приближенно можно принять, порекомендациям ГОСТ [136], усредненным размером фракции заполнителя 2 мм.
Сдругой стороны упругую поверхностную энергию γ, согласно исследованиям[138], можно определить из уравнения приведенной длины трещины при разрушении бетона статическим сжатием для сухих и водонасыщенных образцов,, насLсухпр22Есух, нас 2 ,( Rсж)(2.2)40сух, насгде µ- коэффициент Пуассона, Rсж- пределы прочности бетона на сжатие для су-хих и водонасыщенных образцов.Ввиду невозможности описания развития каждого микродефекта, здесь используется метод интеграции всех трещин [138].
Уравнения 2.1 и 2.2 решаютсяотносительно γ. Для оценки трещиностойкости при таком подходе используетсякоэффициент трещиностойкости, описанный в [138]К тргде Lсухпр =2Еи Lнаспр =2 2Rсж сухLсухпрLнаспр,(2.3)2Езначения приведенных длин трещин для сухо2Rсж, нас2го и водонасыщенного состояния. Для водонасыщенных образцов, было принятонасζтр.нас= Rсж(граница трещинообразования и разрушения для них мала и ею можнопренебречь). Из приведенных формул следует окончательное расчетное выражение для определения коэффициента трещиностойкостиК тр2тр2Rсж(2.4)В диссертации оценка напряжений начала трещинообразования выполняласьна основе показаний тензодатчиков при образовании трещины и визуальногонаблюдения и фотофиксации момента их роста без разрушения образца. Послеобразования магистральной трещины сохранялась возможность повышениянагрузки на образец вплоть до его полного разрушения.
Данный подход являетсявидоизмененным вариантом равновесных испытаний по рекомендациям ГОСТ29167-91 [136], при схеме нагружения №3 образцов кубов на сжатие. В качествеэквивалентной длины надреза принят усредненный размер зерна заполнителя (поГОСТ – 2 мм, то есть две полудлины l).
Зерно заполнителя является концентратором растягивающих напряжений у края трещины в условиях приращения поперечных к оси приложения нагрузки деформаций. Значения физико-механическихвеличин были приняты по результатам исследования деформативных и прочностных свойств мелкозернистых карбонатных бетонов.41Глава 3.
Регулирование и оптимизация композиционного составамелкозернистого карбонатного бетона3.1. Влияние способа изготовления, дозировки суперапластификатораСП-1, распределения микрофракций известнякового наполнителя и степенидисперсности компонентов связующего МЗКБ на реологические свойствасмесиВ экспериментах данная задача решалась при разработке оптимального состава МЗКБ. Задача решалась по следующим направлениям:1.
Подбор состава, оптимизация и определение реологических и физикомеханических характеристик связующего МЗКБ.2. Оптимизация зернового состава известнякового заполнителя.3. Поиск оптимального режима технологии приготовления смеси с определением оптимальной дозировки суперпластификатора СП-1.Установление возможности применения отходов дробления известняка вкачестве заполнителя, а продукта их помола – в качестве наполнителя в составесмеси МЗКБ проводилось путем анализа физико-механических свойств систем«вяжущее – наполнитель + суперпластификатор – вода» и «связующее – заполнитель – вода». В экспериментах по оптимизации системы «вяжущее – наполнитель– вода» исследовалось влияния степени дисперсности цемента и наполнителя, водоцементного (водотвердого) отношения, количества суперпластификатора СП-1на комплекс физико-механических и реологических характеристик.
Производился: а) отдельный помол известняка и суперпластификатора СП-1; б) совместныйпомол цемента, известняка и суперпластификатора СП-1 (в количестве 0,75% отмассовой доли цемента); в) совместный помол цемента, известняка и суперпластификатора СП-1 (в количестве 1% от массовой доли цемента).Было установлено, что при совместном помоле тратится меньшее время дляполучения требуемого значения удельной поверхности, чем при отдельном помоле. В качестве опытной была принята схема совместного помола известняка,42цемента и суперпластификатора, в количестве 0,75% от массы цемента, соответствующая наиболее высоким значениям предела прочности на сжатие.Из реологических характеристик были определены условно предельноенапряжение сдвига τ0 для двух случаев: с добавлением суперпластификатора СП1 в количестве 0,75% от твердой части вяжущего, смеси тонкодисперсного известнякового наполнителя и цемента, и без него.Градиент скорости был принят равным 0,65.
График зависимости реологических характеристик от содержания в вяжущей части известнякового тонкомолотого компонента фракций 0,05-0,08 с гранулометрическим распределением согласно закона Вейбулла (RRSB) выглядит так (рисунок 3.1):Напряжение сдвига, кПа403012201000/100 25/75 50/50 75/25Соотношение известняк: цемент всвязующем, %Рисунок 3.1 – Зависимость напряжения сдвига от соотношения известняк:цемент в связующем, 1-без СП-1, 2 - с СП-1 в количестве 0,75% от массы цемента, при В/Т=0,3На графике видно, что сочетание известнякового микронаполнителя и суперпластификатора в составе комплексной добавки уменьшают напряжение сдвига, что улучшает реологические и технологические свойства связующего МЗКБ.Это объясняется синергией взаимодействия микронаполнителя и суперпластификатора СП-1, проявляющейся эффектом смазки контактов частиц известняка и43цемента, более равномерным распределением частиц цемента в связующем и выравнивания процесса гидратации.Из механических характеристик параллельно определялась зависимостьпредела прочности на сжатие от вышеуказанных параметров: водотвердого отношения, наличия суперпластификатора СП-1 (0,75 % от Т) и соотношений известняк:цемент в рамках задачи исследования влияния гранулометрического состава тонкодисперсной известняковой добавки в вяжущей части согласно распределению RRSB-Вейбулла для фракций 0-0,05-0,08 (смотрите далее).
Использовались образцы-кубы 2x2x2 в количестве 24 штук. Твердение образцов производилось в пропарочной камере в течении суток, затем – после расформовки – вестественных условиях. Нормальная густота контролировалась по прибору Вика,где осадка теста соответствовала значениям, указанных в ГОСТе, то есть в пределах 5-8 мм.В рамках оценки влияния наполнителя на качество формования карбонатной смеси с целью повышения технологических, физико-механических и реологических параметров и качества упаковки зернисто-дисперсных частей для вяжущей части был проведен анализ состава из микрофракций известняка в вяжущем0-0,05-0,08.
Согласно (114) распределение зернового состава цементных фракцийдолжно подчиняться формуле распределения RRSB (Rosin, Rammler, Sperling undBennett) , что прописано, например, в нормах Германии (DIN 66145).Данное распределение есть частный случай статистического распределенияВейбулла, согласно которого, в частности, распределяются размеры ультратонкихчастиц, и которое имеет вид:F(x)=1–exp[–(x–xu)m/x0](3.1)В целях описания закона распределения частиц известнякового микронаполнителя, параметр xu принимаем равным нулю.
Для отыскания значений x/x0 иm, решались совместно уравнения(3.2)(3.3)44задаваясь рядом значений m вычисляли правую часть yравнения (3.2), затемстроили график функции y от m. Точка пересечения этого графика с прямой y=1/mдает искомый корень m. Зная m, находим x0 из уравнения (3.2). График выглядитследующим образом:2,5m=5,8,x=1189442G=100[1-exp(-118944d5,8)]1,5График функции1/m1График функцииy=xmlnx/xm-lnx/30,5001234Коэффициент m567Рисунок 3.2 – График для определения модуля вариации m и позиционногомножителя x/x0Данная методика позволяет определить модуль вариации m и позиционныймножитель x/x0 (рисунок 3.2) для комбинаций любых тонкодисперсных фракцийминерального наполнителя в вяжущей части и выполнить гранулометрическийподбор цементных фракций для любого экспоненциального распределения компонентов в тонкодисперсной области.
Это дает возможность теоретического расчета гранулометрического состава компонентов вяжущего без использованияданных лазерного анализатора частиц вяжущего. В части заполнителя из карбонатных пород в области фракций до 10 мм наиболее оптимально для описаниягранулометрического состава подходит распределение Функа-Дингера.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
