В статье анализируются стадии твердения и реакции гидратации цемента. Установлена взаимосвязь между скоростью гидратации цементных минералов и начальной прочностью бетона. Начальная прочность бетона играет очень важную роль в зимнем бетонировании. От прочности бетона до замерзания зависит ход разрушительных процессов в твердом бетоне. Минералы, продукты гидратации цемента, имеют разную скорость образования и разную прочность. Итак, слабые минералы образуются в самом начале отверждения и имеют низкую прочность. И эти слабые минералы цементного экрана препятствуют образованию более сильных минералов. Технологическим методом разрушения слабых связей цементных минералов является виброизоляция бетонной смеси. Повторная вибрация разрушит эти новые образования цемента, с возможностью образования более прочных минералов цемента. Количество слабых новообразований при гидратации цемента зависит от его минералогического состава. Период и интенсивность вибраций для оптимизации прочности зимнего бетона устанавливаются индивидуально, в зависимости от типа цемента и климатических условий строительства. Представлены результаты сравнительных экспериментов по влиянию величины вибрации бетонной смеси на прочность зимнего бетона.
Актуальность проблемы заключается в необходимости повышения долговечности материалов и изделий, полученных из многокомпонентных химических соединений. Бетон и железобетон, по сути, являются продуктами химического превращения сухих, сыпучих компонентов в твердую породу, после большого взаимодействия друг с другом в присутствии воды. И как отразится реакция между компонентами бетона, и будет ли она, прежде всего, зависит от внешних воздействий. Многовековая строительная практика, основанная на использовании различных материалов, позволила разработать ряд специальных технологий, отвечающих соответствующим изменениям в окружающей среде [1], особенно это касается строительства монолитных железобетонных зданий.
Эта технология повышает эффективность строительства, становится возможным разнообразие архитектурно-выразительных и пространственно-планировочных решений. Эти и другие преимущества бетона не полностью реализованы, так как схемы взаимодействия, составляющие особенности этих систем, основаны на деформируемости, прочностных характеристиках, недостаточно изученных в ранних бетонах для замораживания.
Свойства готовой монолитной бетонной конструкции обусловлены влиянием температуры, влажности и возможностью гидратации цемента при отрицательных температурах. При гидратации цемента образуются различные минералы [1–3]. Минералы нового цементного пласта имеют разную прочность и скорость формования. Наиболее слабые цементные минералы [4–6] образуются в начальный момент твердения бетона и защищают от образования наиболее прочных минералов цемента [7]. Кроме того, начальная температура бетонной смеси и температура окружающей среды оказывают существенное влияние на качество готового монолитного бетона.
Аналитическое решение проблемы
Установлено, что основными факторами, влияющими на прочность, являются различная способность бетона вступать в химические реакции в зависимости от температуры и влажности окружающей среды и времени воздействия этих условий на затвердевание бетона. Степень влияния технологических и эксплуатационных воздействий на свойства готового бетона и раствора определяется при экспериментальном определении прочностных, термических свойств и аналитических зависимостей, составленных на основе исследований. Определены условия для создания требуемых свойств бетона и для решения технологического воздействия [8]. Определены особенности состояния бетонов после кратковременной и длительной рекрутирующей заморозки, прочность на сжатие и растяжение после оттаивания. Зависимость для расчета внешних применений отрицательных температур формализована. Выявлена зависимость прочности на сжатие и прочности на разрыв с химическими добавками [9].
Важнейшим параметром технологии зимнего бетонирования является длительность и период вибрации бетонной смеси. Однако многие авторы рассматривают вибрацию бетонной смеси только как метод уплотнения и укладки бетона [10–12]. Вибрация не рассматривается как фактор активации цемента.
Цель изадачи исследования
Целью исследования является разработка идей по упрочнению замерзания бетона путем разрушения слабых цементных минералов повторяющимися вибрациями. Для достижения цели исследования необходимо решить следующие задачи: установить время повторного вибрационного воздействия на бетонную смесь. Время повторной вибрации должно быть связано со скоростью образования таких гидросиликатов и гидроалюминатов кальция, как гидроалюминаты кальция 4CaO * Al2O3 * 19H2O и 3CaO * Al2O3 * 3CaSO4 * 31H2O, оксенит CaO * 2SiO2 * 2H2O. Повторная вибрация разрушит эти новые образования цемента, и станет возможным формирование более сильных цементных минералов, таких как гиллебрандит 2CaO * SiO2 * 1,17H2O, фосагит.
Методология исследования
Известны способы уплотнения бетонной смеси путем вибрации и повторной вибрации, чтобы максимизировать ее уплотнение. Недостатком известных способов является низкая прочность бетона в начальный период его твердения [13].
Технический результат достигается тем, что многократная вибрация бетонной смеси разрушает быстро увлажняющиеся и слабые минералы цемента, тем самым обеспечивая реакцию гидратации более сильных цементных минералов.
Как показано на рисунке 1, концентрация связующих в растворе всегда проходит через максимум и может рассматриваться как промежуточная стадия последовательного процесса гидратации. Следовательно, по изменению во времени концентрации исходного связующего, растворенного в жидкой фазе, можно определить, когда и какой из процессов — растворение вяжущего или высвобождение опухолей — самый медленный предел всего курса гидратации в целом.
Все минеральные вяжущие вещества можно разделить на два типа: быстротвердеющие (например, полугидрат сульфата кальция) и медленные (силикатные компоненты портландцемента) для быстротвердеющих вяжущих, скорость растворения которых очень высока, для Достаточно длительный период (до 20–30 % от общего времени гидратации), скорость процесса ограничивает кристаллизацию новой фазы.
Об этом свидетельствует наличие плато на кривой 1 (рис. 1), высота которого, в данном случае, соответствует растворимости связующего, не зависит от жесткости воды, даже когда она существенно изменяется. Процесс растворения для таких связующих становится ограничивающим только после того, как их концентрация в растворе начинает уменьшаться, поскольку в результате кристаллизация вещества в единицу времени превышает количество материала, поступающего в жидкую фазу одновременно, вследствие растворения исходного связующее.
Для медленно затвердевающих связующих максимум на кривой изменения концентрации (кривая 2 на рисунке 1), соответствующий условию dCmax / dt = 0, достигается за время t0
Несоизмеримо до завершения процесса гидратации основной массы связующего. Это означает, что в течение большей части основного периода гидратации кинетика этого процесса ограничивается стадией растворения связующего, как самой медленной, и сам процесс растворения протекает в области диффузии. Максимальная концентрация вещества в жидкой фазе для медленно отвердевающих связующих, как правило, не соответствует их растворимости. В любом случае, никогда нельзя быть уверенным в том, что достигнута концентрация мономинерального связующего, которая соответствует растворимости этой метастабильной фазы.
Рис. 1. Кинетика изменения концентрации вещества в растворе:
Следует учитывать особенности процессов гидратации связующих двух типов, поскольку в их кинетике имеются некоторые количественные (но отнюдь не качественные) различия. Таким образом, для быстротвердеющих связующих хорошо известное теоретическое уравнение дает адекватное приближение. Колмогорова, выведенного в предположении, что кристаллизация происходит из жидкой фазы, скорость зарождения центров и линейная скорость их роста остаются постоянными все время, и кристаллы растут с одинаковой скоростью во всех направлениях, сохраняя сферическую форму до момента контакта с другими кристаллами.
Когда вибрация повторяется, слабые цементные минералы (три феррита кальция и четыре алюмоферрита кальция), которые разрушают затвердевание более сильных минералов цемента (алита и белита), разрушаются, и, в конечном счете, прочность бетона возрастает, все при прочих равных условиях.
В экспериментах использовались следующие материалы: цемент марки ПЦ-400Д, щебень гранитный размером 10–20 мм, песчаная река со средним модулем размеров. Расход материалов на 1м3 бетонной смеси: цемент — 300 кг; Песок — 680 кг; Щебень — 1325 кг; V / C = 0,5.
Бетонная смесь готовилась на весь объем эксперимента. Три серии образцов были подготовлены для 9 образцов в каждой серии. Все образцы вибрировали на лабораторном вибросите в течение 20 секунд, затем 1 набор образцов помещали в обычную камеру отверждения и холодильную камеру, а оставшиеся образцы снова вибрировали через 0,5 часа после начала смешивания бетонной смеси с водой. и 3 серии вибрировали в третий раз за 1,0 час от начала перемешивания. Наиболее подходящая продолжительность вибрации составляет 10–30 секунд.
Испытание прочности бетона проводили после 28 дней нормального отверждения и в замороженном состоянии при температуре минус 20 ° С, которые до испытания выдерживали в течение 1 дня в нормальных условиях. Результаты экспериментальной работы приведены в Таблице 1.
Таблица 1
Результаты сравнительных испытаний.
№
Дни
Прочность, МПа (кг / см2)
Прочность контрольных образцов, МПа (кг / см2)
Количество вибраций
1
2
3
1
3
11.1 (111)
12.1 (121)
13.4 (134)
13.5 (135)
2
11.4 (114)
12.4 (124)
13.5 (135)
14.5 (145)
3
11.6 (116)
12.6 (126)
13.2 (132)
13.3 (133)
4
7
11.9 (119)
14.4 (144)
15.3 (153)
15.4 (154)
5
12.5 (125)
14.5 (145)
15.9 (159)
15.0 (150)
6
12.7 (127)
14.6 (146)
14.8 (148)
16.8 (168)
7
28
13.7 (137)
23.7 (237)
27.8 (278)
28.3 (283)
8
13.8 (138)
24.0 (240)
28.5 (285)
28.6 (286)
9
14.3 (143)
24.9 (249)
28.7 (287)
28.5 (285)
Результаты экспериментальной работы представлены на рисунке 2. Результаты испытания прочности бетона при раннем замерзании показывают, что три вибрации не влияют на прирост прочности замороженных образцов. Вибрация бетонной смеси перед замерзанием увеличивает первоначальную прочность бетона. И в таком бетоне при замерзании происходят менее разрушительные процессы.
Рис. 2. Результаты испытаний прочности бетона при повторных вибрациях: 1 — бетон повторно вибрирует 1 раз, 2 — бетон вибрирует 2 раза, 3 — бетон вибрирует 3 раза, 4 — контрольные образцы, не подвергнутые замораживанию
Повышение начальной прочности бетона, ревибрации актуально. Но есть вопросы, которые необходимо решать в дальнейших исследованиях.
Литература:
Ключевые слова: свойства бетона, зимнее бетонирование, мелкозернистый бетон. Общеизвестно, что основная причина прекращения ‒ значение прочности бетона основного состава не менее 95 % от прочности бетона контрольного состава после выдерживания... Цементные бетоны являются самым распространенным материалом в современном Производство цемента существенно выросло в течение последних десятилетий и на Одним из путей выполнения этих задач является уменьшение содержания клинкера в цементе путем... Ключевые слова: зимнее бетонирование; греющий провод; электропрогрев бетона; набор прочности; монолитные конструкции. Для нивелирования воздействия низких окружающих температур и повышения прочности бетона важнейшее значение имеет оптимальный... Водопоглощение бетонов старого поколения с высоким расходом цемента на единицу прочности находится в пределах 4–8 %, а Отмечено незначительное понижение прочности на сжатие образцов минеральношлакового бетона с использованием стеарата цинка. Прочность и стойкость бетонов зависят, главным образом, от объема и строения макропор в Толщина зоны взаимодействия зависит от свойств заполнителя и цемента и в среднем Гидратация цемента в стесненном и тонкораздробленном пространстве твердой фазы при... Представлены результаты исследования влияния добавки бентонита на свойства мелкозернистого бетона. Установлено, что бентонит значительно ухудшает консистенцию смеси и снижает плотность раствора. Темпы набора прочности бетона отличаются высокой интенсивностью. Использование ВНВ в зимних условиях позволяет вести бетонные Для них характерна пониженная по сравнению с портландцементом степень гидратации алита как в раннем возрасте, так и в длительном... Кинетика нарастания прочности бетона повышенной водонепроницаемости изучались на двух составах: без добавок с В/Ц=0,58 и подвижностью ОК=3,0 см; с комплексной добавкой С-3+КЭ119-215 (0,5+0,1 % от массы цемента) и подвижности бетонной смеси 2-3 см и объем... Порошково-активированные бетоны нового поколения — это пластифицированные бетоны с Поэтому тестирование цемента по отношению к суперпластификаторам (СП), является Изучено влияние В/Ц-отношения вида цемента, супер- и гиперпластификатора (ГП) на кинетику... Эффективность введения анортита в состав бетона, модифицированного глиной, можно объяснить его химической природой и оптимальным содержанием кальция, отсутствующего в составе глины, необходимого для ускорения процессов гидратации и твердения бетона. Ключевые слова: свойства бетона, зимнее бетонирование, мелкозернистый бетон. Общеизвестно, что основная причина прекращения ‒ значение прочности бетона основного состава не менее 95 % от прочности бетона контрольного состава после выдерживания... Цементные бетоны являются самым распространенным материалом в современном Производство цемента существенно выросло в течение последних десятилетий и на Одним из путей выполнения этих задач является уменьшение содержания клинкера в цементе путем... Ключевые слова: зимнее бетонирование; греющий провод; электропрогрев бетона; набор прочности; монолитные конструкции. Для нивелирования воздействия низких окружающих температур и повышения прочности бетона важнейшее значение имеет оптимальный... Водопоглощение бетонов старого поколения с высоким расходом цемента на единицу прочности находится в пределах 4–8 %, а Отмечено незначительное понижение прочности на сжатие образцов минеральношлакового бетона с использованием стеарата цинка. Прочность и стойкость бетонов зависят, главным образом, от объема и строения макропор в Толщина зоны взаимодействия зависит от свойств заполнителя и цемента и в среднем Гидратация цемента в стесненном и тонкораздробленном пространстве твердой фазы при... Представлены результаты исследования влияния добавки бентонита на свойства мелкозернистого бетона. Установлено, что бентонит значительно ухудшает консистенцию смеси и снижает плотность раствора. Темпы набора прочности бетона отличаются высокой интенсивностью. Использование ВНВ в зимних условиях позволяет вести бетонные Для них характерна пониженная по сравнению с портландцементом степень гидратации алита как в раннем возрасте, так и в длительном... Кинетика нарастания прочности бетона повышенной водонепроницаемости изучались на двух составах: без добавок с В/Ц=0,58 и подвижностью ОК=3,0 см; с комплексной добавкой С-3+КЭ119-215 (0,5+0,1 % от массы цемента) и подвижности бетонной смеси 2-3 см и объем... Порошково-активированные бетоны нового поколения — это пластифицированные бетоны с Поэтому тестирование цемента по отношению к суперпластификаторам (СП), является Изучено влияние В/Ц-отношения вида цемента, супер- и гиперпластификатора (ГП) на кинетику... Эффективность введения анортита в состав бетона, модифицированного глиной, можно объяснить его химической природой и оптимальным содержанием кальция, отсутствующего в составе глины, необходимого для ускорения процессов гидратации и твердения бетона.kr.
1-Полугидрат сульфата кальция (CaSO4), С * 104Ca2SiO4, моль / л;
2-Двухкальциевый силикат (Ca2SiO4), С * 102 CaSO4, моль / л.
Похожие статьи
Изменение структуры и свойств мелкозернистого бетона...
Влияние минеральных добавок на свойства портландцемента
Технологии прогрева бетона в зимнее время | Статья в журнале...
Влияние порошкового гидрофобизатора на прочность...
Получение высококачественного бетона с использование...
Исследование влияния добавки бентонита на свойства раствора...
Увеличение стойкости бетона за счет прогнозирования марочной...
Исследования влияния тепловой обработки бетона повышенной...
Влияние содержания воды, вида суперпластификатора...
Исследование влияния комплексных минеральных...
Похожие статьи
Изменение структуры и свойств мелкозернистого бетона...
Влияние минеральных добавок на свойства портландцемента
Технологии прогрева бетона в зимнее время | Статья в журнале...
Влияние порошкового гидрофобизатора на прочность...
Получение высококачественного бетона с использование...
Исследование влияния добавки бентонита на свойства раствора...
Увеличение стойкости бетона за счет прогнозирования марочной...
Исследования влияния тепловой обработки бетона повышенной...
Влияние содержания воды, вида суперпластификатора...
Исследование влияния комплексных минеральных...