Научная статья на тему 'Влияние рецептурно-технологических факторов на свойства мелкозернистых бетонов жесткого прессования'

Влияние рецептурно-технологических факторов на свойства мелкозернистых бетонов жесткого прессования Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
81
19
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
HARD PRESSED CONCRETE / ЦЕМЕНТ / CEMENT / ВОДОСОДЕРЖАНИЕ СМЕСИ / WATER CONTENT OF THE MIXTURE / ДВУХФАКТОРНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ / TWO-FACTOR EXPERIMENT / ROTATABLE COMPOSITE SIMPLEXUMMABLE PLAN / REGRESSION EQUATION OF THE EXPERIMENT / QUASI-FACTOR ANALYSIS / ЖЕСТКОПРЕССОВАННЫЙ БЕТОН / РОТАТАБЕЛЬНЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ СИМПЛЕКССУММИРУЕМЫЙ ПЛАН / РЕГРЕССИВНОЕ УРАВНЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА / КВАЗИОДНОФАКТОРНЫЙ АНАЛИЗ

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Лотошникова Е.О., Телегина В.Н., Усепян Л.М., Усепян И.М.

В статье представлена методика проектирования и назначения состава формовочной смеси, которая базируется на расчетно-экспериментальном подходе к определению состава с учетом качества используемых сырьевых материалов и требований к свойствам бетона производимых изделий.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Лотошникова Е.О., Телегина В.Н., Усепян Л.М., Усепян И.М.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Influence of receptor-technological factors on properties of fine-grained loaves of rigid Press

The article presents a technique for designing and assigning the composition of the molding mixture, which is based on the calculation and experimental approach to determining the composition, taking into account the quality of raw materials used and the requirements for the properties of concrete products produced.

Текст научной работы на тему «Влияние рецептурно-технологических факторов на свойства мелкозернистых бетонов жесткого прессования»

Влияние рецептурно-технологических факторов на свойства мелкозернистых бетонов жесткого прессования

Е.О. Лотошникова, В.Н. Телегина, Л.М. Усепян, И.М. Усепян Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону

Аннотация: В статье представлена методика проектирования и назначения состава формовочной смеси, которая базируется на расчетно-экспериментальном подходе к определению состава с учетом качества используемых сырьевых материалов и требований к свойствам бетона производимых изделий.

Ключевые слова: жесткопрессованный бетон, цемент, водосодержание смеси, двухфак-торный эксперимент, ротатабельный композиционный симплекссуммируемый план, регрессивное уравнение эксперимента, квазиоднофакторный анализ

Важнейшими факторами формирования структуры бетонов являются начальное водосодержание формовочной смеси, расход цемента в ней, удельное давление прессования и расход низкомодульной добавки [1]. Изменение перечисленных факторов неоднозначно влияет на физико-механические свойства бетонов. Если фактор водосодержания бетонной смеси имеет оптимальное значение, зависящее от состава компонентов формовочной смеси и легко определяется экспериментально, то влияние других факторов неоднозначно и тем существеннее становится оценка их взаимного влияния [2]. С этой целью методом математического планирования было реализовано два эксперимента, последовательно дополнившие один другой. В первом из них был поставлен двухфакторный эксперимент по ротатабель-ному композиционному симплекссуммируемому плану на шестиугольнике с целью детального изучения влияния расхода цемента и давления прессования на свойства мелкозернистого бетона без демпфирующей добавки [3].

Основной уровень исследуемых факторов был назначен по результатам прямых опытов. В эксперименте водосодержание смесей (6,5% от массы твердых компонентов), условия их приготовления и твердения отформован-

ных образцов оставались постоянными [4]. Параметры варьирования факторов и результаты испытаний приведены в табл. 1 и .2.

Таблица 1

Параметры варьирования факторов

Код Значение кода Исследуемые факторы и интервалы их варьирования

Х1 - количество цемента, % Х2 - давление прессования, МПа

Основной уровень 0 25 40

Интервал варьирования AXi 5 20

Верхний уровень +1 30 60

Нижний уровень -1 20 20

Таблица 2

Результаты эксперимента

№ точки плана Исследуемые факторы Средняя плотность бетона, кг/м3 - У1 Водопогло-щение по массе, % - У2 Прочность на сжатие, МПа - У3

Х1 - количество цемента, % Х2 - давление прессования, МПа

1 20 40 2175 5,5 42,4

2 30 40 2203 5,5 57,5

3 27,5 37,4 2298 4,6 55,9

4 27,5 22,6 2146 5,8 32,9

5 22,5 37,4 2261 4,8 44,5

6 22,5 22,6 2155 5,6 29,2

7-10 25 40 2220 4,6 52,8

Математическую обработку результатов экспериментов проводили на ЭВМ по специальной программе - "Plan.exe". Полученные регрессивные уравнения приведены в табл. 3.

Таблица 3

Регрессионные уравнения эксперимента

Исследуемое свойство Уравнение регрессии

Средняя плотность бетона, кг/л 71=2,22+0,031х1+0,074х2+0,014х12+0,004х22 +0,027вд

Водопоглощение по массе, % 77=4,65 - 0,251x7 - 0,629х2 - 0,837 х12

Предел прочности при сжатии, МПа У1=52,76+3,57Х1+11,06Х2+3,19 х12 - 5,24 х22+4,42х7х2

На рисунке 1 представлен квазиоднофакторный анализ полученных регрессионных уравнений. С одной стороны, он подтверждает известные закономерности влияния изучаемых факторов на свойства бетонов [5], а с другой, позволяет установить, что растущее давление прессования сверх 40 МПа и увеличение расхода цемента свыше 25% становятся малоэффективными для повышения качества мелкозернистого жесткопрессованного бетона [6].

а) б)

Рис. 1 - Квазиоднофакторный анализ двухфакторного эксперимента. а - влияние расхода цемента; б - влияние давления прессования.

Во втором эксперименте влияние расхода цемента и удельного давления прессования было изучено на жесткопрессованных бетонах с демпфирующей добавкой, дозировка которых менялась на трех уровнях от 3 до 7% [7]. Начальное водосодержание формовочной смеси во всех опытах было постоянным, равным 6,5% от массы твердых компонентов, а удельное давление прессования изменялось от 20 до 60 Мпа [8]. После формования образцы-цилиндры твердели в нормальных условиях до проектного возраста 28 суток. Для реализации этого эксперимента был выбран полный трехфакторный план (Бокса, В3) [9]. Параметры варьирования факторов приведены в табл. 4.

Таблица 4

Параметры варьирования трехфакторного эксперимента

Код Значение Исследуемые факторы и интервалы их варьирования

кода Х1 Х2 Х3

Основной 0 25 40 5

уровень

Интервал 5 20 2

варьирования

Верхний +1 30 60 7

уровень

Нижний -1 20 20 3

уровень

Исследуемые факторы и интервалы их варьирования следующие: Х1 - относительное содержание вяжущего, %; Х2 - давление прессования, МПа;

Х3 - относительное содержание зольных микросфер, %

Результаты данного эксперимента приведены в табл. 5

Таблица 5

Результаты трехфакторного эксперимента

№ Значение исследуемого фактора Свойства затвердевшего бетона

№ Х1 - отно- Х2 - Относите- У1 - сред- У2 - пре- У3 - во-

п/ сите-льное удельное льное со- няя плот- дел проч- допог-

п содержа- давление держание ность бе- ности при лощении

ние вяжу- прессова- добавки, % тона, кг/м3 сжатии, по массе,

щего,% ния, МПа МПа %

1 30 60 7 2213 49,0 2,36

2 20 60 7 2248 49,1 3,82

3 30 20 7 2047 25,4 4,80

4 20 20 7 2082 28,1 5,28

5 30 60 3 2160 36,9 2,24

6 20 60 3 2190 41,9 3,91

7 30 20 3 2021 23,4 5,09

8 20 20 3 2064 24,9 5,51

9 30 40 5 2114 36,0 3,68

10 20 40 5 2190 44,8 4,72

11 25 60 5 2257 50,4 2,91

12 25 20 5 2123 38,9 4,95

13 25 40 7 2180 44,6 4,41

14 25 40 3 1164 39,9 4,57

15 25 40 5 2186 47,0 4,19

16 25 40 5 2190 46,1 4,19

17 25 40 5 2188 48,8 4,19

При реализации данного эксперимента было изучено влияние приведенных факторов на среднюю плотность бетона, его прочность при сжатии и водопоглощение по массе [10].

Литература

1. Горчаков Г.И., Баженов Ю.М. Строительные материалы. М.: Стройиз-дат, 1986. С. 688.

2. Невский В. А. Строительное материаловедение. Учебное пособие для студентов строительных специальностей под общей редакцией В. А. Невского. Ростов-на-Дону. М.: Феникс, 2010. С. 588.

3. Лотошникова Е.О. Мелкозернистые жесткопрессованные бетоны с демпфирующими добавками : дис. ... канд. тех. наук: 05.23.05. Ростов-на-Дону, 2005. С. 221.

4. Bogue R.H. The Chemistry of Portland Cement, 2nd Ed. Reinhold Publishing Corp, New York, 1955, Vol.2, 703 p.

5. Turriziani R. The calcium aluminate hydrates and related compounds. In: Taylor H.F.W. (ed.) The Chemistry of Cements. Academic Press, London, 1964, Vol. 1, pp. 233 - 286.

6. Зоткин А.Г. Микронаполняющий эффект минеральных добавок в бетоне. Бетон и железобетон, 1994, №3. С. 7-9.

7. Лотошникова Е.О., Усепян Л.М., Телегина В.Н., Усепян И.М. Методика назначения состава формовочной смеси для изготовления мелкоштучных изделий из бетона жесткого прессования с демпфирующей добавкой. Инженерный вестник Дона, 2017, №4. URL: ivdon.ru/magazine/archive/n4y2017/4612.

8. Явруян Х.С., Филонов И.А., Фесенко Д.А. К вопросу о применении на-нотехнологий в производстве строительных материалов. Инженерный вестник Дона, 2012, №3. URL: ivdon.ru/magazine/archive/n3y2012/1021.

9. Бабков В.В., Попов А.В., Мохов В.Н., Колесник Г.С., Якушин В.А. Бетоны повышенной ударной стойкости на основе демпфирующих компонентов. Бетон и железобетон, 1985, №2. С. 2.

10. Несветаев Г.В. Бетоны: Учебно-справочное пособие. Ростов на-Дону. Феникс, 2011. С. 381.

References

1. Gorchakov G.I., Bazhenov Ju.M. Stroitel'nye materialy [Building material]. M.: Strojizdat, 1986. P. 688.

2. V. A. Nevski. Stroitel'noe materialovedenie [Construction material scienc]. Uchebnoe posobie dlja studentov stroitel'nyh special'nostej pod obshhej redakciej V.A. Nevskogo. Rostov-na-Donu. Feniks, 2010. P. 588.

3. Lotoshnikova E.O. Melkozernistye zhestkopressovannye betony s dempfi-rujushhimi dobavkami [Fine-grained escapes the loaf with damping additives]: dis. ... kand. teh. nauk: 05.23.05. Rostov-na-Donu, 2005. P. 221.

4. Bogue R.H. The Chemistry of Portland Cement, 2nd Ed. Reinhold Publishing Corp, New York, 1955, Vol.2, 703 p.

5. Turriziani R. The calcium aluminate hydrates and related compounds. In: Taylor H.F.W. (ed.) The Chemistry of Cements. Academic Press, London, 1964, Vol. 1, pp. 233-286.

6. Zotkin A.G. Beton i zhelezobeton, 1994, №3. Р. 7-9.

7. Javrujan H.S., Filonov I.A., Fesenko D.A. Inzhenernyj vestnik Dona (Rus), 2012, №3. URL: ivdon.ru/magazine/archive/n3y2012/1021.

8. Lotoshnikova E.O., Usepyan L.M., Telegina V.N., Usepyan I.M. Inzhenernyj vestnik Dona (Rus), 2018, №4. URL: iv-don.ru/magazine/archive/n4y2017/4612.

9. Babkov V.V., Popov A.V., Mohov V.N., Kolesnik G.S., Jakushin V.A. Beton i zhelezobeton, 1985, №2. P. 2.

10. Nesvetaev G.V. Betony: Uchebno-spravochnoe posobie [Concrete: a Training and reference manual]. Rostov n/D. Feniks, 2011. P. 381.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.