CC BY
38
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ВЛИЯНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИИ КОМПОНЕНТОВ НА ПРОЧНОСТЬ АВТОКЛАВНОГО ГАЗОБЕТОНА Зимакова Г.А.1, Шарко П.В.2 Email: Sharko6114@scientifictext.ru
1Зимакова Галина Александровна - кандидат технических наук, доцент; 2Шарко Павел Валерьевич - аспирант, ассистент, кафедра строительных материалов, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Тюменский индустриальный университет, г. Тюмень
Аннотация: в современных условиях строительства автоклавные ячеистые бетоны имеют широкое применение. В статье рассмотрена возможность повышения прочности автоклавного газобетона, прочности перегородки за счет подобранного гранулометрического состава кремнеземистого компонента, с учетом гранулометрии цемента и извести как компонентов смеси. Это осуществляется за счет эмпирического приближения кривых рассева к идеальным расчетным кривым рассева по эталонным функциям распределения частиц. В статье идеальные кривые рассчитаны по эмпирическим формулам Боломея и Фуллера.
Ключевые слова: газобетон, Боломей, Фуллер, прочность перегородки, гранулометрия, прочность.
INFLUENCE OF GRANULOMETRY OF COMPONENTS ON THE STRENGTH OF AUTOCLAVED AERATED CONCRETE Zimakova G.A.1, Sharko P.V.2
1Zimakova Galina Alexandrovna - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor;
2Sharko Pavel Valerievich - Postgraduate Student, Assistant, DEPARTMENT BUILDING MATERIALS, FEDERAL STATE BUDGETARY EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER EDUCATION TYUMEN INDUSTRIAL UNIVERSITY, TYUMEN
Abstract: in modern construction conditions, autoclaved aerated concretes are widely used. The article discusses the possibility of increasing the strength of autoclaved aerated concrete, the strength of the partition due to the selected granulometric composition of the silica component, taking into account the granulometry of cement and lime as components of the mixture. This is done by empirically approximating the sieving curves to the ideal calculated sieving curves using the reference particle distribution functions. In the article, ideal curves are calculated using the empirical formulas ofBolomey and Fuller. Keywords: aerated concrete, Bolomey, Fuller, partition strength, granulometry, strength.
УДК 691.332.5
В ряду стеновых материалов изделия из автоклавного газобетона АГБ занимают особое место как материал с нарастающим объемом годового производства. Такая ситуация связана с ростом общего объема монолитного строительства, где АГБ используется в качестве ограждающей конструкции. По сочетанию физико-механических показателей имеют ряд неоспоримых преимуществ: экологичность, низкий удельный вес, стоимость, легкость монтажа, долговечность. Из отрицательных характеристик для газобетона характерна низкая прочность, а сжатие и изгиб,
трещиностойкость, процессы сорбции. В последние десятилетия увеличение прочности АГБ остается актуальной проблемой. Для АГБ характерно высокая много многокомпонентность системы, и сложный технологический процесс с регулируемыми особенностями температурных режимов обработки.
Основные исследования по увеличению прочности направлены на увеличение химической активности компонентов, подбора режимов ТВО, введения химических добавок, способа укладки бетонной смеси [1]. В подобной научной практике не встречается подход, который является классическим при производстве тяжелых бетонов - увеличение плотности материала прямопропорционально увеличению прочности. С первого взгляда такой подход при работе с АГБ недопустим, так как низкая плотность отличительная характеристика АГБ и эталоном развития этого направления считается увеличение прочности с сохранением, уменьшением плотности.
Такой подход весьма справедлив, если мы говорим о плотности всего материала в целом. Но если оттолкнуться от того правила, что прочность газобетона напрямую зависть от прочности перегородок ячейкового каркаса, а их прочность от их плотности, то можно ясно выразить предполагаемую цель исследования: Влияние плотности перегородок автоклавного газобетона на его прочность [1].
Для увеличения плотности АГБ не в целом, а именно плотности перегородки необходимо рассматривать материал на более низком размерном макроуровне. На таком уровне регуляции за счет подбора оптимального В/Т недостаточно. При работе с такими размерностями дополнительно осложняют работу с упаковкой одноименные силы зарядов на частицах и принцип: чем меньше размер всех зерен, тем плотнее упаковка, не сработает. Необходимо разработать и экспериментально проверить такой гранулометрический состав компонентов, при котором плотность упаковки будет максимальной на макроуровне системы.
Существуют математические способы расчета и прогнозирования плотности упаковки зерен в степени общего заполнения стремящегося к «абсолютно плотной». Осложнения характер формы зерен, так как математические модели идеально подходят в расчете расположения частиц правильной абсолютной шарообразной и гиоидной формы. В эмпирических формулах есть коэффициенты применимые в сфере строительных материалов, учитывающие угловатость и характер формы зерен. Все эти коэффициенты в силу эмпирического происхождения нельзя в одинаковой степени применить к различным материалам. Таким образом, цель исследований: выявить возможность применения эмпирических формул зернового состава и прогнозирования прочности перегородок, то есть АГБ в целом с сохранением класса плотности [2].
Для описания характеристик плотности упаковки бетонной смеси, и определения наиболее пригодных фракций и процентного их содержания в общей смеси можно прибегнуть к математическим и физическим методам, принимая форму зерен приближенную к шарообразным.
По расчетным теоретическим данным наибольшей плотностью упаковки и наименьшей удельной поверхностью для строительных материалов характеризуется модель, построенная по уравнению Фуллера и Боломея с варьируемым эмпирическим параметром [1]. Соответственно было принято решение оценить эффект именно с применением этих уравнений.
Щ = 100 х (р^тах)"] (1)
Где Л] - полный проход частиц через сито с размером £]■
Бтах - наибольший размер зерна в смеси
п, В - эмпирические коэффициенты
[Л] = В + (100 -В)х (Б/Яша*)05] (2)
Гранулометрический состав напрямую влияет на плотность упаковки. При добавлении меньших размеров сфер в пирамидальную или тетрагональную упаковки из сфер одного размера снижается пустотность до 15%, а плотность может достигать 85%.
Таким образом, из анализа математического и физического описания получения плотной упаковки сыпучих веществ можно выделить следующие условия получения плотной структуры: размер частиц следующей фракции должен быть значительно меньшим, чем размер пустот, образованных частицами предыдущих фракций;
Все эти принципы учтены и могут коррелироваться с помощью коэффициентов по формулам 1 и 2.
Однако отличие строения зерен песка в насыпном состоянии их строение в бетонной смеси определяется объемом пустот и удельной поверхностью смеси заполнителей. Толщина пленки 5с зависит от структуры цементного геля и параметров механического воздействия на бетонную смесь при ее транспортировании и уплотнении. Соответственно необходимо экспериментально оценивать эффект от корректировки гранулометрического состава и подбирать наиболее подходящую формулу уравнения построения идеальных эмпирических кривых рассева по эталонным функциям [2].
Схема эксперимента предусматривала выполнение пяти лабораторных замесов смеси АГБ. В качестве варьируемых параметров был зерновой состав кремнеземистого компонента, рассчитываемый по формулам 1, 2 с учетом гранулометрии цемента и извести молотой. Массовые доли молотого кремнезема отбирались по фракциям 0,63, 0.315, 0.163, 0.08. Все образцы проходили автоклавную обработку, способы приготовления и укладки бетонной смеси оставались неизменными. В качестве номинального был выбран состав, где в качестве кремнеземистого компонента использовался кварцевый песок прошедший помол в шаровой мельнице без дополнительного рассева и отбора по фракциям.
Таблица 1. Матрица эксперимента
№ состава 1 2 3 4 5
Формула расчета зернового состава Базовый состав Фуллер Фуллер Боломей Боломей
В/Т 0,52 0,51 0,53 0,52 0,49
Эмпирический коэффициент - т=0,37 т=0,50 12 14
Номинальный состав Цемент - 1; Известь - 1,2; Песок - 2. Поризатор -экспериментально для подбора плотности D500
Схождение идеальных кривых рассева и фактического подобранного состава распределения частиц по размерам приведены на графиках 1-5, номера графиков и составов сопоставляются соответственно.
Рис. 1. График. Кривые рассева состава 1 Рис. 2. График. Кривые рассева состава 2
Рис. 3. График. Кривые рассева состава 3 Рис. 4. График. Кривые рассева состава 4
Рис. 5. График. Кривые рассева состава 5
При построении графиков задавалась гранулометрия цемента и извести, при корректировке массовых долей доля цемента и извести оставалась неизменной, для наибольшей сходимости кривых эмпирически подбиралось содержание фракций кварцевого компонента. Результаты испытаний образцов АГБ на прочность представлены в таблице 2.
№ состава 1 2 3 4 5
Прочность, МПа 2,12 2,28 2,01 2,46 2,54
Проанализировав результаты исследований, испытания образцов АГБ на прочность, можно сделать вывод, что сходимость идеальных кривых рассева и фактического подобранного состава распределения частиц по размерам имеет прямое влияние на прочность АГБ - чем больше процент сходимости эмпирических кривых, тем прочнее АГБ и более ожидаема плотная упаковка стенок пор. Наиболее подходящим по результатам испытаний в сфере ячеистых бетонов является применение формула построения кривых рассева по уравнению Боломея с эмпирическим коэффициентом 12.
Измерение прочности перегородки происходило косвенно, как показатель прочности АГБ с сохранением плотности. Производить подбор зернового состава путем постоянного рассева и отбора фракций возможно путем применения фракционных шаровых мельниц в комплексе с весовыми дозаторами. Так же для реализации применения подобранных зерновых составов в совокупности со снижением затрат на помол песка и подбор фракций необходимо выбирать источники природных сырьевых ресурсов который при помоле дают входящие в референсные массовые значения по фракциям, возможно применение природных сырьевых ресурсов, не требующих измельчения (пелитовые породы) [1].
Список литературы /References
1. Баянов Д.С. Повышение эксплуатационных свойств ячеистого бетона методом гидромеханохимической активации / Д.С. Баянов, П.В. Шарко, Г.А. Зимакова, В.А. Солонина // Геология и нефтегазоносность Западно-Сибирского мегабассейна (опыт, инновации).Т. 3. Тюмень: ТИУ, 2016. С. 28-31.
2. Мамыркулов М.И. Математическое моделирование структуры пористых материалов / М.И. Мамыркулов, Ю.А. Мамонтов, К.М. Абдугаппаров, А. Дауренбаев // Популярное бетоноведение, 2008. № 4. С. 77-78.
3. Белов В.В. Компьютерная реализация решения научно-технических и образовательных задач: учебное пособие / В.В. Белов, И.В. Образцов, В.К. Иванов, Е.Н. Коноплев // Тверь: ТвГТУ, 2015. 108 с.
АЛГОРИТМ МЕТОДА РАСПОЗНАВАНИЯ ЛИЦ ДЛЯ ОНЛАЙН-
ЭКЗАМЕНОВ Бейсханов Е.Ж.1, Айткожа Ж.Ж.2 Email: Beiskhanov6114@scientifictext.ru
1Бейсханов Еламан Жомартулы - магистрант; 2Айткожа Жангелды Жуматайулы - кандидат физико-математических наук, доцент, факультет информационных технологий, Евразийский национальный университет им Л.М. Гумилева, г. Нур-Султан, Республика Казахстан
Аннотация: в процессе развития этой технологии биометрические системы получили широкое развитие для использования в различных приложениях. Биометрические системы обычно используются для идентификации и анализа
