Проблемные вопросы технологии получения высококачественных специальных бетонов Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 666.972.55

И.М. БАРАНОВ, канд. техн. наук, ООО «НТЦ ЭМИТ» (Москва)

Проблемные вопросы технологии получения высококачественных специальных бетонов

Получение бетонных смесей с заданными формовочными свойствами и выбор оптимальных параметров их формования, а также расчет виброформовочных машин и конвейеров, назначение темпов укладки и скоростей передвижения опалубки в случае монолитного строительства и т. д. немыслимы без объективных сведений о реологических свойствах. Для установления закономерностей образования, изучения условий сохранения устойчивости и, наоборот, разрушения структур бетонных смесей потребовалось более углубленное изучение реологии тиксотропных систем, к которым относятся бетонные смеси. Для выполнения всей этой работы в 70-е гг. были разработаны и начали использоваться ротационные вискозиметры. Однако в дальнейшем более широкого применения в строительной практике эти приборы из-за сложности конструкции не получили, а более простых приборов для оценки реологических свойств бетонных смесей, чем названные вискозиме-

тры, не появилось, что до настоящего времени и предопределило отсутствие не только новых методик, но и необходимых стандартов, нацеливающих нашу строительную науку и практику на совершенствование и активное развитие.

Обозначенная проблема стала еще более актуальной в связи с появлением в последние годы сначала в европейских странах, а затем и у нас совершенно новых особо прочных, самоуплотняющихся и нерасслаиваю-щихся бетонов, бетонов для ведения подводных работ, различных, в том числе ремонтных и других, композитов, но оценивать и классифицировать свойства этих бетонов мы и в настоящее время не готовы.

В порядке инициативного поиска путей решения названных проблем в ООО «НТЦ ЭМИТ» разработан статический вискозиметр (см. рисунок) и методика определения с его помощью реологических характеристик высокопластичных формовочных смесей появившихся

Параметры реологических характеристик формовочных смесей специальных бетонов, определяемых на статическом вискозиметре

Наименование характеристик и их обозначение Единицы измерения Расчетные выражения для определения реологических характеристик бетонных смесей с помощью статического вискозиметра

Косвенные характеристики Реологические характеристики

Наименование Обозначение Определяемое значение Наименование и определение Обозначение Определяемое значение

Предельное сопротивление сдвига, т0 Пластическая прочность структуры ь ост "см см Предельное сопротивление сдвига т Г см2 «см-г см «см^трЛсм „.¿ОСТ. Г Т0 _ с — с — • "см; -, 0 Отр ¿тр см2

Эффективная динамическая вязкость,п Время вытекания смеси из трубы [ выл С Пуаз Г'С см2 П п Т"То - — ./НЫЛ . выл " см /' „ 1 ост , ВЫЛ _ .ВЫЛ у »ост .выл П ®СМ"СМ "СМ ®СМ"СМ ; Г'С йсм >^тр см^

Градиент скорости деформирования, с№ М Средняя скорость гравитационного вытекания смеси из трубы т^выл у см 1 выл мл с Отношение скорости вытекания смеси из трубы к высоте столба смеси, вылившейся из трубы . г. ВЫЛ Д^СМ А^с™ мл/с А ,-ВЫЛ Т7-ВЫЛ/,ВЫЛ , А .г см Кем П ; мл/с

. , выл А ¿см д ■ выл см "ясм . ,выл , выл ; см А "см "см

Текучесть,Т Средний диаметр расплы-ва смеси 0рас см Отношение объема вылившейся из трубы смеси к диаметру ее расплыва р-выл " см 0рас Т _ ж. 1 см ТуВЫЛ гг »ВЫЛ ' см _ ^тр" "см ; МЛ 0рас 0рас ; СМ

Обозначения: Усм - объемная масса бетонной смеси, г/см3 (мл); А®™ - высота столба смеси, вылившейся из трубы, см; /г°„т - высота столба смеси, оставшейся в трубе, см; К®™ - объем смеси, вылившейся из трубы, см3; - объем смеси, оставшейся в трубе, см3; h - высота трубы, h = 50 см; »Утр - площадь внутреннего сечения трубы, равная 78,5 см3; Усм - объем смеси в трубе, равный 4 л; /выл - время вытекания смеси из трубы, с; - средняя скорость вытекания смеси из трубы, мл/с; 0рас - средний диаметр расплыва смеси.

¡■Л ®

научно-технический и производственный журнал

июль 2013

31

Сборка вискозиметра (общий вид)

специальных бетонов. Прибор выполнен в виде вертикально поднимающейся трубы с внутренним объемом 4 л, куда заливается бетонная смесь, а затем при подъеме трубы на высоту, обеспечивающую равенство образующейся площади поверхности между нижним концом трубы и поддоном с площадью сечения трубы, эта смесь выливается и свободно растекается на поддоне. Следует сказать, что разработанный вискозиметр может использоваться не только для определения реологических свойств бетонной смеси на воздухе, но и для изучения растекае-мости смеси, а также ее размываемости в текущей воде. При этом для получения сравнительных результатов могут определяться косвенные параметры следующих реологических характеристик бетонной смеси: предельное сопротивление сдвига т0 — по высоте столба, оставшейся в трубе смеси; динамическая вязкость п — по скорости вытекания смеси из трубы; градиент скорости деформирования смеси dV/dh и ее текучесть.

Порядок регистрации реологических параметров названных характеристик, полученных с помощью предлагаемого статического вискозиметра, и выполнения вычислений расчетных значений реологических свойств формовочных смесей новых бетонов представлен в таблице.

Конструирование и испытание статического вискозиметра проводили в процессе выполнения исследований по разработке инновационных материалов и технологии их применения в мостостроении и гидротехническом строительстве при ведении строительных и ремонтных работ, в том числе под водой и в зоне переменного уровня воды. При разработке составов и приготовлении названных новых бетонов в первую очередь использовали известные методы, которые после анализа зарубежного и отечественного опыта их применения, проведенного перед началом работы, сформировали и изложили в виде свода условий и принципов получения этих бетонов. Однако в процессе выполнения работы по реализации заданных требований к разрабатываемым новым материалам появилась необходимость отказаться от использования ряда достаточно сложных технологических приемов из известного нам на тот момент практического опыта и применить следующие до-

полнительные технологические факторы, среди которых наиболее эффективными являются:

— применение разработанной практической методики определения рациональных составов специальных бетонов;

— применение установленной рациональной последовательности загрузки компонентов в смеситель;

— применение вакуумирования бетонной смеси в конце процесса ее приготовления;

— применение специально разработанных лабораторных смесителей с высокоэнергетическим воздействием на перемешиваемую смесь: смеситель-дезинтегратор для активации цементно-песчаной смеси с минеральными добавками и смеситель-активатор для интенсивного перемешивания смеси, в том числе с крупным заполнителем, и равномерного распределения по ее объему дисперсно-армирующих волокон (эти смесители имеют возможность изменять обороты своих рабочих органов и вакууми-ровать бетонную смесь).

Что касается проблемных вопросов этапа практической реализации этих и других разработок, то требуется, чтобы все они прежде всего были где-то и кому-то нужны. Из других вопросов: разработка и изготовление упомянутых смесителей — это решаемо. А вот с разработкой рекомендаций по определению рациональных составов специальных бетонов, а затем стандартов на бетонные смеси для специальных бетонов и каждый вид специальных бетонов — сложнее, так как это уже коллективное творчество.

Ключевые слова: самоуплотняющиеся бетоны, статический вискозиметр, реологические свойства.

ООО «НТЦ ЭМИТ»

Разработка новых

строительных материалов и технологий с проведением

авторского надзора при создании производств

Генеральный директор Баранов Иван Митрофанович

(495) 351-96-73 E-mail: [email protected]

Реклама

32

научно-технический и производственный журнал

июль 2013

jVJ ®

535348532353