CC BY
10
С В. МАКСИМОВ. Е.Г. ДЕМЕНТЬЕВ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЛГИ ПРОЕХГГИРОВАЯКИ И ПРИГОТОВЛЕНИИ СТРОИТЕ ТЬНЫХ МАТЕРИ А ЮВ
Уменьшение водосодержания и пнтенг^ности водомиграииошшх процессов меж ту пористыми запстшитслями и расторной составляющей яв.1яет-ся особо важным направлением технологических воздействий при ггоиготов лении строительных материалов (рис. 1).
30 й 25 * 20 I 15
I 10
- 5
О 10 20 30 40 50 60 70 Водопоглощение до уплотненна. 7,
Рис. 1. Влияние водопог лощения на прочность ле1 кобетонных и керамических материалов 1 - конструктивные бетоны; 2 - теплоизоляционные бетоны и керамические материалы
Структура теплоизоляционных бетонов и керамических материалов в контактной зоне наиболее подвержена влиянию водомиграционных процессов. которые обуславливают изменение отношелия «вода-вяжущие» Это было подтверждено как результатами прямых исследование прочное га материалов, так и исследованиями их микротвер юсти. Увеличение водопоглоще-ния заполнителей перед процессом уплотнения до (40 - 50) % способствует значительному повышению микромер тоста в контактной зоне и зернах керамзита конструктивных бетонов. Интенсивное водопоглощение теплоизоляционных бетонов и керамических материалов после формования приводит к ущественному росту микротвердости в зернах заполнителя и омоноличи-вающем материале. При этом микротвер "ость в котжгных зонах заполнителей мало отличается от микротвер «юти пос хеднего.
На основе плотных упаковок пористых заполнителей и функциональной системы технологических воздействий 1'давление ■ температура - влажное п>) на легкие бетоны и керамику выявлена возможное гь значил шюго улучшения их прочностных леформативных теплоизоляционных свойств, морозостойкости.
На иориггосгь и прочность вяжущих в значительной степени влияют водопоглощение заполнителей н водсчиграционгче процессы. Роль миграцию! воды в системе «попистый заполните 'ь - связующее» можно оценить путем введения следующих понятий; не занятые водой открытые поры заполнителей в „анный момент »темени П^), их средний э&фектиЕнпр радиус српь средний родиус пор в водосодержащей смеси рМ:
П(1) = [1 -(ВО11Л:и)]100, (1)
г ч> а) = г - Щ); (2)
' срК) = |В0 - Вмп^) - Ьпм Щ ] ' Б 'с. уд , (3)
где - оЬъем открытых пор ?2полнег°чя, м3. В«,.. - объем пор, заполненных водой за время 1, м", Гшч - начальное (до контакта с водой) значение среднего радиуса пор, м; В„ - расход воды на приготовле лие материала, м3, В,т -объем вочы, адсорбированной и поглощенной заполнителями за время 1, м3, Влм да - оЬьем воды, вс Iулившей в химическую реакцию со связующим, вг - уде^ная поверхность связующего, м2/г.
Миграция воды в порис-чй заполнитель и переход ее в структурные ячейки (поры) водосодержащей среды происходит в результате перепада давлений на основе зависимости
ДР[», = К* ГДР. ДР_ + ДРг, - ДР41± ДР,). (4)
где лр, др: ДР-,, ЛР|, ДР- - периоды давления соответг"м'ино от действия "лшллярного потенциала, защемленного з порах воздуса, снижения и поеы шения в них хавления, изменения давления вокруг материя а, МП! , К^- ко-
,2
эффициент фильтрации поверхности.
Изменение объема воздушной и жидкой фаз в заполнителях при тепловом воздействии и давлении определено с использованием подхода З.П.Лозовской [1] применительно к объему воздушной фазы в бетонной смеси (рис. 2):
АУ
в (ж)
= V
в(ж)
в(ж)
(5)
(1^В(Ж)А^(АР-РП°)/(АР-Р')
где У,(Ж) - объем воздушной фазы (объем открытых пор заполнителя, не заполненных водой), жидкой фазы (объем воды, поглощенной заполнителями), м3; (3„(Ж) - температурный коэффициент объемного расширения воздуха и воды, АР - перепад давления вокруг и внутри заполнителей, МПа; А1 - разность между температурой материала в процессе нагрева и исходной, °С; Р°п - парциальное давление пара в начале процесса разогрева, МПа; Р1п - парциальное давление пара при температуре 1, МПа.
20 40 60 Температура I, 'С
Рис. 2. Изменение объема воздушной фазы в материале в зависимости
от давления и температуры: 1.2 - Р3 = 0.09 МПа; 3,4 - Р3 - 0,05 МПа; 5,6 - Р„ = 0,01 МПА. 1,3,5 - плотные заполнители; 2,4,6 - пористые заполнители
Изменение содержания воздушной фазы и управление водомиграциг-ными процессами между пористыми заполнителями и растворной составляющей производится изменением давления при вакуум-перемешивании
При проведении экспериментов подбор соотношение фракций пористых заполнителей осуществляли с учетом рекомендаций П.И.Боженова, принятых для плотных заполнителей [3]. Толщины обмазки крупных и мелкие фракции пористых заполнителей увеличиваются по сравнению с плотными запс:дште-лями соответственно с (0,1 - 0,3) мм и ^0,05 - 0,15) мм до (1.0 - 1,5)мм и (0.1 - 0,5) мм Поскольку пористый заполнитель содержит пониженное количест-
ВестникУлГТУ 3/99 95
во мелкой фракции и требует увеличенной толщины слоя теста вяжущего, необходимо для получения плотной структуры исключать только одну последующею фракцию.
Уменьшение расхода вяжущих облегчает проведение предварительного разогрева смеси. Предварительный разогрев легкобетонных смесе1 до (85 -90) °С и керамических до (40 - 45) °С позволяет сокращать продолжительность цикла тешшвой обоаботки.
На основе вышесказанного предложен способ проектирования составов строительных материалов, который позволяет значительно уменьшить объем традиционно необходимых экспериментальных исследований.
На первом ^тапе, на основании данных о средней плотности в куске, выполняют проверку соблюдения требований по теплопроводности:
[Р.1 (1 - ПО + Ра СП! - ПЛ) + Ржз (П2 - ПзП2)] / [(1 - Щк (Пц П2П0 +
+ (П2-П3По)]< Р1*, (6)
где Ркь Р^, Рп, - соответственно средняя плотность в куске первой, второй, третьей фракции, граничные значения, кг/ [3; П), П2, - меж-зерновал пустотиость (ПО и объем (У;) соответственно первой, второй, третьей ¿пркщти м3
г 1 1 >
На втором этапе, на основании данных о прочности фракций заполнителей, устанавливают требуемое водосвязующее отношение. Третий этап предусматривает корректировку объема связующего изменением объема
первой фракции при несоответствий получаемой удобоуклады ваемости заданной.
Прочность пористой структуры материэпов, состоящих из плотных упаковок заполнителем и омонолинявающих их пленок вяжущих, повышена за счет "жмической активности искусственных пористых заполнителей и попутных продуктов ггоомышленности. Введение в исходные материалы перед их обжигом кальцийсодержащих компонентой повышаег их гидравлическую активность, а введение щелочных соединений увеличивает количество перешедшего в расплав материала. Достигаемая при этом экономия вяжущих способствует как уменъшепкю средней платности материала, гак и созданию возможности приложения более интенсивных тепловых воздействии.
ехнология перемешивания вяжущт и тонкодисперсных добавок в турбулентных и кавитатщонных смесителях позволяет за счет повышения их дисперсности увеличивать химическую активность, создавать структуру заданной плотности прочпоста и десЬооматньности Применение смесей, высо-копасыщеппых пористыми заполнителями, предусматривает двухстадШши способы приготовления материалов, обеспечивающие оптимальное переме-
96 Вестник У,1ГТУ 3/99
шивание связующего и исключающие повышенное дробление заполнителей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Максимов С.В Керамобетонные изделия Саратов: Изд-во Сарат унта, 1994 152 с.
2. Максимов СВ., Дементьев Е.Г. Управление свойствами легкого бетона путем контролиоуемого изменения водопоглощения пористых шполнителей // И:ш вузов. Строительство и архитектура. 1991. №8 С.56 - 59.
3. Боженов Г1.И. Комплексное использование минерального сырья и экология. М.: Изд-во АСВ 1999. 264 с.
Максимов Сергт Валентинович, доктор технических наук, профессор кафедры «Строительное производство и материалы>> УлГГУ, окончил Ульяновский политехнический институт. Имеет монографию и публикации в области строительного матевиаловедения.
Дементьев Евгении Георгиевич, кандидат техническил наук, дицент той же касреоры, окончил Ленинграоский инженерно-строительный институт. Имеет публикации в области применения эффективных строительных материалов, с том числе с использованием попутных продуктов промышленности.
