CC BY
21
СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
УДК 666.9.022.41:621.354.33
АЛЕКСЕЕВ АЛЕКСАНДР АВЕРЬЯНОВИЧ, канд. техн. наук, доцент, [email protected]
ХОНИН ДМИТРИЙ ВИКТОРОВИЧ, аспирант, [email protected]
КУЗУГАШЕВ АЛЕКСАНДР НИКОЛАЕВИЧ, магистрант, [email protected]
Томский государственный архитектурно-строительный университет, 634003, г. Томск, пл. Соляная, 2
ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ ПОВЕРХНОСТИ СУХИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ СМЕСЕЙ
В статье показана возможность повышения физико-механических свойств сухих строительных смесей методом электрофизической активации. Определены оптимальные режимы обработки поверхности сухих строительных материалов.
Ключевые слова: сухие строительные смеси, активация, прочность.
ALEKSEEV, ALEKSANDR AVERJYANOVICH, Cand. of tech. sc., assoc. prof.,
KHONIN, DMITRIY VIKTOROVICH, P.G.,
KUZUGASHEV, ALEKSANDR NIKOLAYEVICH, M.S. [email protected]
Tomsk State University of Architecture and Building,
2 Solyanaya sq., Tomsk, 634003, Russia
INFLUENCE OF ELEKTROPHYSICAL ACTIVATION OF DRY BUILDING MIXES SURFACES
The possibility of increase of physical and mechanical properties of dry building mixes has been shown using methods of electro-physical activation. Optimum regimes of treatment of dry building mixes have been determined.
Keywords: dry building mixes, activation, durability.
В ранее выполненных работах [1-6] исследовалось влияние электрофизической активации на однокомпонентные системы минеральных вяжущих
© А.А. Алексеев, Д.В. Хонин, А.Н. Кузугашев, 2010
«вода - цемент». В состав сухих строительных смесей входят помимо портландцемента ещё песок, известь и специальные добавки, сокращающие сроки схватывания. Для сокращения сроков определения прочностных характеристик измерения проводились прибором ИАП-2. Целью данного эксперимента являлось определение влияния электрофизической активации не только на минеральное вяжущее, но и на весь комплекс сухой строительной смеси с учётом различного зернового состава частиц, а также случайного соотношения преобладания того или иного компонента. Режимы обработки минерального вяжущего определялись с учетом прохождения цемента из бункера до камеры замешивания на заводах ЖБИ, а также результатами ранее проводимых экспериментов, описанных в научных статьях по электризации поверхности дисперсных частиц. Сухие строительные смеси были выбраны одной марки, но разные по зерновому составу с целью определения прочностных характеристик, при наличии крупного заполнителя.
В исследовании использовались следующие материалы:
1. Грубый ровнитель для пола «ГЕРКУЛЕС»:
- марка по прочности М200;
- подвижность, мм, 190;
- связующее - цемент с полимерным добавками;
- размер частиц в порошке - не более 1,25 мм;
- предел прочности на сжатие (через 28 суток) - не менее 20 МПа.
2. Самовыравнивающийся ровнитель (финишный) «ГЕРКУЛЕС»:
- марка по прочности М200;
- подвижность, мм, 190;
- связующее - цемент с полимерным добавками;
- размер частиц в порошке - не более 0,63 мм;
- предел прочности на сжатие (через 28 суток) - не менее 20 МПа.
Сухую строительную смесь помещали в ячейку экспериментальной установки (рис. 1) для обработки в поле высоковольтного барьерного разряда.
Рис. 1. Экспериментальная установка:
1 - высоковольтный трансформатор; 2 - вольтметр и амперметр; 3 - автотрансформатор; 4 - ячейка для обработки материала
Обработанную смесь всыпали в воду и перемешивали в рабочей емкости вручную или при помощи механической мешалки. На 1 кг порошка расходуется 250 мл воды (6,25 л на 25 кг). Получив однородную (без комков) массу, дают ей набухнуть в течение 5-7 минут, после чего повторно перемешивают и заполняют металлическую форму-балочку размером 40*40*160 мм.
Порядок измерении активности цемента
Прибор ИАП-2 предназначен для определения активности портландцемента, портландцемента с минеральными добавками и шлакопортландцемента. Прибор применяется в заводских и научно-исследовательских лабораториях при проведении экспресс-исследований свойств минеральных вяжущих веществ.
15 г сухой строительной смеси растворяли в 0,5 л дистиллированной воды и тщательно перемешивали в течение 35-40 с. В приготовленный раствор опускали датчик так, чтобы уровень жидкости не доходил до бокового отверстия в датчике. Нажимали кнопку «измерение» и через 10 с снимали показания с цифрового табло. Полученное значение, разделенное на 10, соответствует активности цемента (А) в МПа.
При наличии добавок (шлак, минеральные добавки) в цементе окончательное значение активности цемента (А) следует пересчитать по формуле
А Аизм * ^-,
где Аизм - активность цемента, измеренная прибором; Х - поправочный коэффициент.
Для определения коэффициента X следует провести параллельные измерения прибором ИАП-2 (приняв Х=1) по стандартному методу. Тогда значение коэффициента X определяется по формуле
X = А /А
^ •ГЛ-гост -^изм*
Для получения более точного значения X следует провести несколько (не менее 5) измерений и рассчитать X как среднее арифметическое.
Результаты испытаний сухих строительных смесей представлены на рис. 2, 3, 4, 5, 6.
■ Контрольный ■0,5 мин ■1 мин ■1,5 мин
15 30 45 60 75 90
Время выдержки суспензии, мин
105
120
0
Рис. 2. Показание прибора ИАП-2 для режима обработки финишного ровнителя при напряжении 1,5 кВ
395
■ Контрольный ■0,5 мин ■1 мин 1,5 мин
(9 360
м
2 355 О
П. 350
10 20 30 40 50
Время выдержки суспензии, мин
Рис. 3. Показание прибора ИАП-2 для режима обработки финишного ровнителя при напряжении 3 кВ
■Контрольный ■1 мин ■2 мин ■1,5 мин
Время выдержки суспензии, мин
Рис. 4. Показание прибора ИАП-2 для режима обработки финишного ровнителя при напряжении 4,5 кВ
■Контрольный ■0,5 мин ■1 мин 1,5 мин
Время выдержки суспензии, мин
Рис. 5. Показание прибора ИАП-2 для режима обработки грубого ровнителя при напряжении 1,5 кВ
■Контрольный ■1 мин ■2 мин ■1,5 мин
Время выдержки суспензии, мин
Рис. 6. Показание прибора ИАП-2 для режима обработки грубого ровнителя при напряжении 4,5 кВ
Результаты испытаний прочностных характеристик стандартных образцов балочек размером 40*40*160 мм финишного ровнителя при режиме обработки напряжением 1,5 кВ приведены на рис. 7, 8.
180
(О
| 160
(О 140 £
5 120
6 100 5
о 80
0
1 60 а
Ц 40-
о
5 20 л
■= 0-
Контрольный
Время обработки материала, с
Рис. 7. Сравнительный анализ режимов испытаний образцов балочек на сжатие
Время обработки материала, с
Рис. 8. Сравнительный анализ режимов испытаний образцов балочек на изгиб
Прочность бетона вычисляли с погрешностью до 0,1 МПа при испытаниях на сжатие и до 0,01 МПа при испытаниях на растяжение для каждого образца по формулам:
- на сжатие
Я = а-
- на растяжение при изгибе
где Г - разрушающая нагрузка, Н; А - площадь рабочего сечения образца, мм2 (см2); а, Ь, I - соответственно ширина, высота поперечного сечения призмы
60 сек
и расстояние между опорами при испытании образцов на растяжение при изгибе, мм (см); а, 5 - масштабные коэффициенты для приведения прочности бетона к прочности бетона в образцах базовых размера и формы.
Выводы
Динамика изменения прочности образцов в зависимости от времени и вводимой мощности обработки сухой строительной смеси. В результате исследований было выявлено, что у образцов при обработке сухих строительных смесей в поле высоковольтного барьерного разряда был получен прирост прочности выше, чем у контрольных образцов.
Метод активации сухих строительных смесей в поле высоковольтного барьерного поверхностного разряда позволяет повысить предел прочности на сжатие материала в возрасте 28 суток. При обработке напряжением 6 кВ и времени 40 с получаем наименьшее значение прироста прочности, а при обработке напряжением 3 кВ и времени 60 с получаем наибольшее значение суточного прироста прочности. Анализ графиков в возрасте 28 суток позволяет видеть наименьший прирост прочности при обработке напряжением 6 кВ и времени 40 секунд, а при обработке напряжением 1,5 кВ и времени 60 секунд получаем наибольший прирост прочности.
Оптимальные параметры обработки сухого минерального вяжущего в поле высоковольтного барьерного разряда: напряжение от 1,5 до 3 кВ при суточном возрасте цементного камня и 1,5 кВ при 28 сутках твердения цементного камня; время обработки - от 40 до 50 с, что составляет в возрасте 1 суток на 42 %, в возрасте 28 суток на 28,3 %. Для дальнейших разработок и исследований был выбран режим 1,5 кВ и время обработки в стационарном режиме 60 с, и 10 с - во взвешенном состоянии.
Установлено, что с учётом производственных факторов (объем, колебание температуры твердения, неточность химического состава компонентов смеси) происходит сокращение сроков набора прочности (до 70 % от проектной) на 32 %, сухие строительные смеси приобретают физико-механические свойства и характеристики мелкозернистого бетона марки В-25.
Библиографический список
1. Алексеев, А.А. Влияние электризованной поверхности минерального вяжущего на гидратацию и структурообразование цементного камня / А.А. Алексеев, A.M. Гусаков, А.Н. Кузугашев // Итоги строительной науки: материалы V Международной научнотехнической конференции. 23-25 октября 2007 г., - Владимир: ВГУ, 2007. - С. 102-105.
2. Технология обработки цементного камня в поле высоковольтного барьерного разряда / Алексеев, А.А., Гусаков A.M., Хонин Д.В., Кривобоков Р.Ю., Кузугашев А.Н. // Всероссийская конференция «Актуальные проблемы строительной отрасли» (65-я научнопрактическая конференция НГАСУ (Сибстрин)): тезисы докладов. - Новосибирск. НГАСУ (Сибстрин), 2008. - С. 35.
3. Алексеев, А.А. Влияние высоковольтного барьерного разряда на прочность цементного камня. Перспективные материалы и технологии / А.А. Алексеев, A.M. Гусаков, А.Н. Кузугашев // Труды Региональной научно-технической конференции, посвященной 15-летию общеобразовательного факультета ТГАСУ. - Томск: Изд-во «Печатная мануфактура», 2009. - С. 357-365.
4. Активация портландцемента в поле высоковольтного барьерного разряда / А.А. Алексеев, A.M. Гусаков, Д.В. Хонин, А.Н. Кузугашев // «Строительство-2009»: материалы
юбилейной Международной научно-практической конференции. - Ростов н/Д: Рост. гос. строит, ун-т, 2009. - С. 152-153.
5. Алексеев, А.А. Технология обработки цемента и цементного теста в поле высоковольтного барьерного разряда / А.А. Алексеев, Д.В. Хонин, А.Н. Кузугашев // Строительство: материалы, конструкции, технологии: материалы I Всероссийской (VII) научнотехнической конференции. - Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2009. - С. 82-87.
6. Слабожанин, Г.Д. О влиянии УФ-облучения воды затворения на прирост прочности цементного камня / Г.Д. Слабожанин, А.А. Алексеев, Н.А. Калинников // Вестник ТГАСУ. - 2009. - № 2. - С. 102-105.
