Содержание к диссертации
В в е д е н и е s
1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛШ и
1.1. Анализ .методов подбора гранулометрического соста ва заполнителей у/
1*2. Влияние гранулометрического состава и межзерновой пустотности на свойства бетонной смеси и бетона,, /д
1.3. Методы определения формы зерен.заполнителей и^ межзерновой пустотности 22
1.4. Выводы* Цели и задачи исследований 32.
2. СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ.ЭКШЕРИМШ- ТОВ 35
2.1* Характеристика сырьевых материалов 35
2.2, Методика проведения экспериментов з&
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОРШ ЗЕРЕН ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ U
Определение формы зерен крупного заполнителя Uk
3.2, Определение формы.зерен мелких фракпдй заполните^ ля 0,07-5 ш . 51
3.3* В ы в о д ы . 55
4. РАСЧЕТ СОСТАВА, ЭЛЛИШЩОВ ДЛЯ,ПОЛУЧЕНИЯ. ПЛОТНОЙ УПАКОВКИ 56
4.1. Выбор системы эллипсоидов для расчета... 56
4.2. Расчет двухфракцирнной смеси эллипсоидов *.t4
4.3. Расчет многофракционной смеси эллипсоидов ПГС .73
4.4. В ы в о д н «3
5. РАСЧЕТ ГРАНУЛО^ШГРИЧЕСКОГО СОСТАВА. ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ ДИН ТЯЖЕЛОГО БЕТОНА 35
5.1. Обоснование метода расчета, гранулометрического - состава заполнителей для тяжелого бетона 85
5.2. Іїючет гранулометрического состава реального заполнится 90
5.3. Экспериментальная проверка расчета гранулометрического состава заполнится еж 95"
5.4. Быв оды ю&
6. ВЛИЯНИЕ ГВШУЛОМКГРИЧБПКОГО СОСТАВА И МЕЇЗЇЇНЇ0В0ЇЇ ПУСТОТЫ ЗАПШШИТНШ НА СВОЙСТВА БЕТОННОЙ СМЕСИ цо
5.1. Влияние гранулометрического состава и межзерновой пуототности заполнителя на свойства бетонной смеси /го
6.1. В к в о д ы t&T
7. ШИЯНИЕ ГРАНУЛОМЕГРШБСКОГО СОСТАВА ЗАЛОЛНИГШИЙ И МЖЗЕНЮВОЙ ПУСТОШОСТИ НА ПРОЧНОСТШЕ СВОЙСТВА БІЛО НА И РАСХОД ЦШЕЕТА /5а
7.1. Влияйте гранулометрического состава заполнителей и мензерновой пустотности на прочностные свойства бетона /»8
7.2. Влияние гранулометрического состава и межзерновой пустотности заполнителей на расход цемента. /46
7.3. В ы в оды ist
8. ПКШШЕШНЫЕ ИСПЫТАНИЯ БЕТОННОЙ СМИЗИ И БЕТОНА НА ЗАП0ЇЇНИТЕШ С МАЛОЙ МЖЗЕНЗОВОЙ ПУСТОТИОСТНО /S3
8.1, Промышленные испытания бетонкой смеси к бетона на заполнитеяях с малой межзерновой пустотностью #3
8.2. В ы в о д ы . , /56
3 а к л ю ч е н и е tSF
Л и т е р а т у pa ібо
Приложение 175
Введение к работе
Актуальность работы» Одним из направлений технического прогресса в области бетона и железобетона, предусмотренных решениями ХХУІ съезда КПСС на период I98I-I935 гг. и на период до 1Э30 года, является повышение качества и долговечности бетона и изделий на его основе, рациональное использование материальных, а также энерн-гетических ресурсов и их экономия [і]. Наиболее дорогой и энергоемкий компонент в бетоне - цемент • На производство I т цемента расходуется около 200 кг условного топлива. В настоящее время около 12,5 % общего выпуска цемента расходуется нерационально [й]. Так, например, для получения бетона марок "200" и "300" с отпускной прочностью 70 % в Томской области расходуется 310-435 кг/м3 цемента [з]. Проблема сокращения расхода цемента связана не только с его высокой стоимостью и энергоемкостью, но и по причине низкой коррозионной, морозо- и трещиностойкости цементного камня. Увеличение объема цементного теста в бетоне приводит к снижению .его прочности [4,5], морозостойкости [б] и долговечности [7,8].
Как показывают многочисленные исследования, гранулометрический состав заполнителей оказывает существенное влияние на удобоуклады-ваемость, прочность бетона и расход цемента [9,ю], Применение заполнителей естественной гранулометрии чаще всего не позволяет существенно снизить содержание цементного теста в бетоне из-за его высокой межзерновой пустотности [11,12].
ДоСТИЖеНИе МаЛОЙ МЄЖЗЄРНОВОЙ ПуСТОТНОСТИ В03М07ІШ0 при кожюнов ке смеси заполнителей из отдельных фракций [ 13,14,15,16,17,18]. Однако рекомендуемые методы подбора состава заполнителей слояшы в исполнении и не гарантируют получение смеси наименьшей межзерновой пустотности, поскольку не учитывают особенности формы зерен. В этой связи особое значение приобретает необходимость разработки метода определения гранулометрического состава заполнителей с малой мек-зерновой пустотностыо, учитывающего форду зерен.
Исследования проводились по плану важнейших научно-исследовательских работ ТИСИ, а также в соответствии с координационным планом научно-ис ел едоват ель ских работ высших учебных, заведений в области строительства и архитектуры на І90І-І985 гг. (приказ МВиОСО СССР й 208 от 18.02Д982 г.).
Пель работы Главной целью работы является разработка способа определения гранулометрического состава заполнителей с малой мак-зерновой пустотностыо, учитывающего фор\ту зерен, а такие исследования влияния межзерновой пустотности заполнителей на свойства бетонной смеси и бетона- При этом решались следующие основные задачи,
1. Разработка метода оценки форда зерен заполнителей,
2. Г&зработка метода расчета гранулометрического состава заполнителей с малой межзерновой пустотностыо, учитывшощего форму зерен.
3. Изучение влияния меязерновой пустотности заполнителя на свойства бетонной смеси.
4. Изучение влияния гранулометрического состава и гшкзерновой пустотности заполнителей на прочность ботона и расход цемента.
5. Проведение испытания бетонов на заполнителях с малой межзерновой пустотностыо в производственных условиях.
Научная новизна работы. Предложен способ оценки зерен заполнителей по форле. Разработан способ определения удельной поверхности заполнителей по поверхности эллипсоидов и коэффициенту форда, Екз-работан метод расчета гранулометрического состава заполнителей для бетона, учитывающий реальную форду зерен и смазку ее поверхности цементным тестом. Предложен способ-оценки и проектирования удобоукла дываемости бетонной смеси ло величине относительного изменения толщины пленки цементного теста на поверіности крупного заполнителя.
Практическая ценность -работы Доказана тездико-экономическая целесообразность применения шога ракциониого заполнителя для производства бетонных и железобетонных изделии І&зработан метод определения суммарной и удельной поверхности заполнителей, Разработан метод расчета гранулометрического состава заполнителей в зависимости от формы зерен и качества цементного теста.
Предложен метод оценки удобоукладываемости бетонной смеси, позволяющий прогнозировать ее свойства при изменении вида заполнителя и качества цементного теста.
Реализация -результатов габоты. Определены составы заполнителей с малой межзерновой пустотностыо на местном сырье. Проведены промышленные испытания составов заполнителей с малой межзерновой пустотностыо на сельском строительном комбинате р/ц Шегарка Томской области, В результате внедрения трехфраквдонной смеси с мекзерно-вой пустотностыо заполнителя 14,4 % (при сохранении уд о боукла дываемости бетонной смеси) достигнуто сокращение расхода цемента 112 кг/м3 и увеличение прочности бетона на сжатие до 30 %щ Экономический эффект от внедрения составов заполнителей с малой межзерновой пустотностыо составляет 44 400 руб.
1. На защиту выносятся следующие вопросы Методика определения формы зерен и межзерновой пустотности заполнителей.
2. Метод определения гранулометрического состава заполнителей из отдельных фракций с малой мекзерновой пустотностыо,
3. Результаты эксперимвитального исследования удобоуюадываемо-сти бетонной смеси и связи ее с межзерновой пустотностыо заполнителей.
4. Результаты экспериментального исследования влияния мекз ер-нов ой лустотпостп заяолшітаяя на прочность бетона и расход цемента.
Апробация работы и публикация. Основные положения диссертации доложены на ЮЗУ-ЗОШЇ конференциях ЛИСИ (1978-1981 тт.), Всесоюзной научно-технической конференции по производству и применению ИСК (Брест, 1979; Владимир, 1982), региональной нау шо-ПЕшетической конференции "Молодые ученые ЇЇ специалисты народному хозяйству" (Томск, 1979,1983); на научно-практическом семинаре "Применение бетона и железобетона в строительстве" (Ленинград, ДНТД,1901).
Основное содержание работы опубликовано в 6 статьях.
Выполнение и объем работы. Диссертационная работа выполнена на кафедре строительных материалов Томского шяенерно-етронтельиого института. Ез-бота состоит из введения, восьми глав, общих выводов, списка литературы и приложения- Диссертация содерьтат Т41 страницу машинописного текста, 43 таблици, 45 рисунков, списка лите ратур! из 151 наименования и приложения.
Общий объем диссертации 202 стр.
Основное содержание работы
Б первом разделе приведены сведения по методам определения гранулометрического состава заполнителей для бетона- Рассмотрены вопросы, связанные с определением форж зерен и межзерновой пустот-яости заполнителей.
Во втором раздале дана характеристика материалов, методика проведения экспериментальное исследования. Для проведения исследований в диссертационной работе применялись материалы, используемые в качестве заполнителей дяя бетона в Томской и Тюменской областях или рекомендованные к внедрению в производство. В качестве вяжущего использовался портландцемент Ачинского цементного завода марки "400", активностью 42,8 Ша.
Разработана методика определения дензорновой нустотностп заполнителей в щцкой среде, соответствующем по вязкости цементному тесту,или Б самом цементном тесте.
В третьем разделе приведена методика определения форт зерен заполнит алей. Ее рекомендуется определять до степени приближения -объема зерна заполнителя к объему описанного вокруг nerG правильного геометрического хела (шара, прямоугольного параллелепипеда и эллипсоида). За модель зерна принимается то геометрическое тело, степень прябдинеш-ш которого к объему реальных зерен наибольшая Для исследованиях заполнителей таким телом является ©ллішсоїщ. Установлена взаимосвязь пустотности одна рездиониого заполнителя с коэффициентом форды зерен, которую предложено использовать для характеристики формы зерен мелких фракций,
В четвертом разделе приведены сведения по расчету системы эллипсоидов- Установлены линейные размеры эллипсоидов и содержания их по объему для получения плотной системы.
Б пятом разделе приведен расчет гранулометрического состава заполнителей для бетона с малой межзерновои пустотностъю, учитывающий форму зерен. Рекомендованный способ подбора гранулометрического состава позволяет с высокой точностью определить содержание заполнителей по массе и рассчитать значение мекзернозой пустотности смеси. Экспериментальная проверка расчета состава заполнителей показала его высокую яадемгость. По предлагаемому способу были рассчитаны составы заполнителей с наибольшей крупностью зерен - 20 мм, которые имели пустотность на 4-5,2 % ниже, нежели состав заполнителей на тех же материалах естественной гранулометрии,
В шестом разделе приведены сведения по влияншо межзерновой пустотности заполнителей на удобоуішадьшаемость, среднюю плотность и расслаиваемость бетонной смеси Показано, что уменьшение пустотности заполнителей способствует улучшению удобоукладкваемости бетонной смеси (при постоянном объеме цементного теста) шги сокращению расхода цементного теста (при сохранении уцобоугагадываемостн). Выявлена важная роль меязерновой пустотяости и поверхности крупного заполнителя для определения требуемого содержания цементного тоста, обеспечивающего нужную жесткость бетонной смеси. Предающей способ прогнозирования жесткости бетонной смеси по величине относительного изменения условной толщины пленки цементного теста на поверхности крупного заполнителя.
В седьмом разделе приведены данные по влиянию гранулометрического состава и межзерновой пустотяости заполнителей на прочность бетона и расход цемента. Показано, что уменьшение межзерновой пу-стотности заполнителей способствует повышению прочности бетона и интенсификации процесса его твердения в первые сутки» Установлено, что уд&яьны расход цемента зависит от пустотяости заполнителей и -повышается с ее увеличением- Для равнопрочных и ровноудобоуклады-ваемых бетонов уменьшение межзерновой пустотяости заполнителя способствует сокращению расхода цемента. Так, например, уменьшение пустотяости (для щебеночных заполнителей) с 20,72$ до 16,40 % позволяет сэкономить от 70 до 160 кг/м5 цемента.
В восьмом разделе приведены результаты промышленного испытания бетона на заполнителях с малой меязерновой пустотностыо. Проведенные испытания подтвердили результаты лабораторных исследований Рс-комедцованные составы позволили увеличить прочность бетона после пропарки на 30 % и сократить расход цемента до НО кг/мэ. Экономический эффект от внедрения предложенных составов составляет 44 400 руб/год.
