автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Бетоны, электроактивированные на стадии виброуплотнения

р г б од

1 6 (Ш №

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАППЫ

ДОНБАССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ

На правах рукописи

ЗАЙЧЕНКО Николай Михаилович

БЕТОНЫ, ЭЛЕКТРОАКТИВИРОВАННЫЕ НА СТАДИИ ВИБРОУПЛОТНЕНИЯ

05.23.05 — Строительные материалы и изделия

Автореферат диссертации на соискание ученой степепп кандидата технических наук

МАКЕЕВКА — 1995

Диссертацией является рукопись.

Работа выполнена в Донбасской государственной академии строительства и архитектуры на кафедре строительных материалов и ПСК.

Научный руководитель — академик АН ВШ Украины, доктор технических наук, профессор Матвиенко В. А.

Официальные оппоненты: академик АС Украины, доктор технических наук, профессор Выровой В. Н.; кандидат технических наук, старший научный сотрудник Попов В. В.

Ведущая организация — Донбасский НИПТИСП, г. Луганск.

Защита состоится 1995 г. в час.

на заседании специализированного ученого совета К 27.01.02 в Донбасской государственной академии строительства и архитектуры (339023, Донецкая обл., г. Макеевка, ул. Державина, 2).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Донбасской государственной академии строительства и архитектуры.

Автореферат разослан 1995 г.

Ученый секретарь специализированного совета канд. техн. наук, доцент

ШАПОВАЛОВ С. Н.

ОЕПУШ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Рациональное использование материальных и энергетических ресурсов при изготовлении бетонных я железобетонных изделий неотрывно связано о внедрением передовых технологических реаений, а таяад вовлечением в сферу производства отходов промышленности. При атом должны быть обеспечены высокое качество и долговеадость изделий и конструкций. 8 технологии бетона особую актуальность приобретают работа в области совершенствования процесса формования изделий, в частности, вибрационного уплотнения бетонных смесей, т.к. именно на этой стадии сосредоточены основные резервы экономии энергии и иат*?риАлт.иму ресурсов. В стсЛ С"";: ционная технология Ш1 развивается главным образом а направлении разработки аффективных режимов уплотнения (низкочастотные, высокочастотные, виброуяарные, импульсные и др.). Однако, реализация этого направления трэбует дополнительных капительных вложений на иодериизация существующего парка вибрационного оборудования при реконструкции предприятий сборного железобетона.

В то же время известны' различные электрофизические способы воздействия на фзрмуеша бетонные смеси (ультразвуковые, нагниткые, алектрические н др.), улучаащие их удобо-укладываемость и флеико-мехавические показатели. Широков внедрение в производство этих способов сдерливавг- дстаточно высокая их энергоемкость, а также весьиа противоречивые данные о величине получаемого эффекта. В 5той свя8й разработка малоэнергоемкого способа электрической обработки бетонных смесей в процессе вибрационного уплотнения, позволяющего повысить эффективность производства бетонных и ледевобетонных изделий, являете." актуальной. Репениэ этой задачи требует изучения влияния параметров электрической обработки на реологические свойства виб;,;,уплотняемых бетонных смесей, а также на последующие процессы формирования структуры и свойства бетонов.

Целью работы является разработка способа алектроактива-ции бетонных смесей на стадии виброуплотнения на основе теоретических и экспериментальных исследований зависимости их реологических свойств, структуры и физика-механических показателей бетонов от параметров электрического воздействия.

Не. защиту выкосятся:

- теоретические исследования влияния внешнего электрического поля на изменение параметров мекчастичного взаимодействия в дисперсных системах;

- данные о величине показателей водоотделения при седиментации в электрическом поле цементных суспензий, содержащих добавки наполнителей (различной дисперсности и величины интегрального заряда поверхности) и растворимых веществ (с различной валентностью катиона); .

- зависимость реологических свойств (эффективная вязкость, пластическая прочность) модельных дисперсных систем и бетонит смесей от параметров электрической активации; , -результаты экспериментальных исследований процессов сгрук-турооОразования активированных цементных паст, состава продуктов гидратации вяяущх веществ, поровой структуры и физи-ко-мэханических свойств бетонов;

-выводы о целесообра:. лети вне доения в производство способа электрической активации бетонных смесей на основе опытно-про-кшденных испытаний активированных бетонов.

Научная новизна работы заключается в следую^'-

- разработан способ электрической активации бетонных смесей в процессе вкброупдотнения, который при низких затратах электроэнергии улучшает их форыуеыость и повывает физико-кеханические свойства бетонов;

- получена зависимость структурирующей способности твердой фазы цекентно-водных систем от соотношения параметров электрического поля и вида применяемых добавок (наполните."--й, электролитов);

- установлено, что в условиях электрической поляризации при вибрировании снижается эффективная вязкость бетонных смесей. а после его прекращения увеличивается предельное напряжение сдвига;

- определены оптимальные параметры алекгроактивации, обеспе-чиваюзде максимальный прирост прочности бетонов.

Практическое значение работы: -обоснована возможность улучшения физико-механических показателей бетона при оптимальных параметрах злекгроактивации; повышение прочности на 25... -40 X, морозостойкости (на 20... 25 циклов); снижении деформаций усадки при высушивании;

- в результато электрической активации яа стадии уплотнена! ускоряется тк!«;отропнсе разжижение бетонных cueceii, что позволяет ушныиггь длительность включения вибрационного оборудования и улучаль санитарно-гигиенические условия труда в формовочных цехах;

- элетроактипация Сетонних смесей на стадии виброуплотнения дает возможность снизить расход цемента на 10...15 X, сократить длительность изотермического прогрева при ТЮ на 25... 30 Z, повысить оборачиваемость стальных форм и тепловых установок.

Реализация результатов исследования осуществлена включением в технологический регламент на производство бетонных блоков - эле.-.гэптов коксовых батарея кз огнеупорного бетона на малом предприятии "Настера технологий стадефибробетона" (г. Дс::сц;;>. При »том достигнуто уменьшение расхода вя.-яущэго -вьяокоглинозенистого цемента (на 10...15 , что дает возт-люсть снизить себэстои.-.юсть l «3 бетонной с.ч-есл изделий па в". Опытно-пром-дцгенньа испытания технологии вкброзлектроак-тшзацни были проведены па Кураховскоа ЗЯЕК ГО "Довбасс-энергостройпром". В результате злвктрообрабогки бетонных сыэ-се'Л в процессе виброуплотнения достигнуто сшиан'ле врэизнп тепловой обработга кзделиЛ яа 1.5-2.0 часа

Обоснованность и достоверность научных подогвний и bubo доз подтвермдается экспериментальным:! данный!, подученными на основе современных физию-хиьапгеских катодов исследования, статистическим анализом полученных зависимостей с доверительной вероятностью 0.95.

Апробация работа. Ыатернаяы диссертационной работы бшш предстазлены в виде докладов и сообщений на докдународньос (г.Санкт-Петербург, 1992 г., г.Белгород, 1393 г., г.Днепропетровск, 1993, 4994 г. г) конференциях, республиканской (г.Одесса, 1СЭ2 г.) и международных (г.Одесса,. 1994,1995г.) семинарах.

Публикации,- По материалам диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ.

Обьем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов по главам, общих выводов, списка литературы из 150 наименований к 2-х приложений. Содержит 150 страниц машинописного текста, включая 24 таблицы и 31 рисунок.

б

ССПЕР2АНИЕ РЛВОШ

1. Состояние вопроса

Цеиэнтный бетон представляет сабой капиллярно-пористый композиционный материал, характеризующийся сложной многоуровневой структурой. 4оркирование структуры Сетона, в первую очередь, осудаствялется на стадии формования, в частности, при вибрационном уплотнении умеренно подвижных и жестких бетонных смесей. Работы научных коллективов, скол под руководством Е Е Ахвердова, Ю. Ы. Баженова, Г. И. Горчакова, И. Ы. Груш-ио, А. £. Десова, Г. Я. Куниоса, Е а Шхайлова, О. П. Мчедлова-Пет-расяна, П. А. Ребиндера, Б. Г. Скрашаева, Е Е Лигальского и др. явились основополагакезши для создания новой науки - технологической механики бетона. На ее основе к настоящему времени хорош развит математический аппарат для описания нелинейных реологических свойств цементных паст, растворных и бетонных смесей. ГЪ.кзэано, что нелинейность свойств указанных систем в условиях сдвигового деформирования - есть следствие образования в них пространственных коагуляционных струкгур1 В этой связи весьма перспективными являются работы устанавливающие корреляционную связь природы межаерновых контактов иэвду твердыми фазами компонентов бетонных сиесей с кикрореологическиш характеристиками цементных паст.

Характерно, что в формировании межзерновых контактов которые оказывав? существенное влияние на структурно-механические свойства бетонных смесей, значительную роль играют ад-сорбционньга процессы (И Ы.Сычев). Шследние, в свою оч( 'еда, является причиной возникновения двойных электрических* слоев (ДЗС) на границе раздела фаз ("Т-К"). Структура ДЭС зависит как от полярности и величины поверхностного заряда дисперсны: частиц, так и от ионного состава дисперсионной среды.

Роль строения ДЭС в формировании микроструктуры бетона, реологических свойств вякггщюс систем показана в работах Е И. Бабурттна, Е. И. Ведя, И. Г.Гранковского, Г. Д. Диброва, Н Е Круглицкого, О. Л. ичздлова-Петросяна, А. Е Шугина, М.М.СЫ «ива и др. На основе теоретических представлений об электрической природе поверхностных сил, меяфааного и межчастичного взаимодействия ими рассмотрены различные способы управления и регулирования элементарных актов процесса

твердения с помощью внешних силовых воздействий, в т.ч. электрических. Отмечается ведущее влияние явлений поляризации и электризации дисперсных систем в условиях высоковольтной электрической обработки на последуйте течение процессов твердения, на структуру и свойства бетонов (Е А.Матвиенко).

В то та вреьш, при сравнительно большом объеме теоретических и экспериментальных исследований, посвященных электрофизической активации бетонов, проблема поведения бетонных смесей в условиях электрической обработки при вибрационном уплотнении остается практически не изученной. Не выяснено влияние параметров электроактивацля на реологические свойства теста вяжул^го и бетонных смесей: эффективную вязкость, предельное капряизкие сдвига В соответствии с гт!!м сс::сг;;из задачи теоретических и эксперт.'ентальных исследований в настояний работе сводятся к следующему.

1. Пронести анализ парного силового взаимодействия дисперсных частиц портландцеьганта а зависимости от величины потенциала поверхности и строения ДЗС.

2. Исследовать влияние электрической поляризации в процессе внОроуплотнения на реологические свойства и степень уплотнения дисперсных систем к бетонных смесей.

3. Установить оптимальные параметры электрической активации. обеспечивающие максимальный прирост прочности бетонов.

4. Изучить процессы структурообразования и твердения активированных цементных паст и бетонных сиесей.

5. Провести исследования фкзико-кзханических свойств виброзлектроактивированных Сетонов.

6. Разработать, испытать в производственных условиях и подготовить к промышленному внедрении технология ийроэлек-троактивации и определить ез техника-зконоютчеасув зффектив-ность.

2. Теоретическое оГасновшше способа злектроактнвацш! бетонных смесей на стадии вибрационного уплотнения.

Теоретический основой для разработки способа электрической активации бетонных и растворных ськсей в процессе вибрационного уплотнения являются представления о роли структурных изменений воды под действием силовых полей лиофильных поверхностей в мелчасгичных взаимодействиях дисперсных систем. Согласно Б. В. Дерягину, свойства граничных слоев жидкое-

то отличны от соответствующих км свойств в объеме. Так, наряду с повышенной вязкость» граничные сдои обладают сдвиговой упругостью и соответствующим пределом текучести. Это обусловлено влиянием силовых полей активных центров поверхности дисперсных частиц, которое распространяется вглубь ¡гадкой фа-вы по "зстафеткоиу" механизму (и.М.Сычев). При этом для вя-кущиг систем вследствие физиш-хкмических преврап^ний состав к строение содъватированных поверхность» слоев жидкости беспрерывно изменяется (И.Г. Гранковский, О. П. Ычедлов-Пэтросян). В связи с этим структура и свойства граничных прослоек жидкой фазы будут оказавать зкачетелькое влияние на контактные взаимодействия в дисперсных структурах, что в свою очередь отразится на реологических и конечных структурно-механических свойствах вяхупаос систем (Г. Д. Дибров, Д. Я. Плуг ни). Кроме того, в процессах, определяющих струкгурооСразование в вяжуща: системах на ранних стадиях, огромную роль играет поляризация Д3£ (И. Г. Граякааокий, Я Ф. Ефремов, 11 й Сычев).

Воздействие внешних силовых полей (акустических, ультразвуковых, магнитных, электрических и др.), а тага» иэяаии-чесная вибрация приводят к деформации ДЭС. воаникновешга электрического поля, радиус действия которого на несколько порядков вьппе, чем радиус действия недефорыированного слоя (Б.В. Дерягин, С.С. Духик). Таким образом, поляризация ДЭС дисперсных частиц под действием внешнего электрического поля должка отразиться на изменении параметров ьк «частичного взаимодействия, что в своя очередь приведет к изменению реологическая свойств вякущк систем. Везете с тем, адсорбцг: эле. ктричасгак нарядов поверхностью дисперсных частиц под действием внешнего электрического поля (здакгризшвш) приведет к Еозбуадбюй) активных центров (Е А-Щтвкзкко). Это вызовет. индуцирование нового энергетического состояния, определяющего условия формирования структуры па начальной стада: твердения •вяяувдос.и бетонов на их основе.

С псгюш&з ШЕМ произведен расчет параметров .парного силового взаимодействия дисперсных частиц в цементном тесте при изменении ааряда их поверхности под действием внешнего электрического поля, фи атом исходили из положения (теория ДЖО), что устойчивость к коагуляции должна быть обеспечена нахождением дисперсной системы в дальнем потенциальном мини-

муке, обусловленном балансом срд молекулярного протяжения (Рш) и электростатического отталкивания (Ре), определяемых нэ уравнений: .

1 Д 1 '

Pm~2A/3r*{l/S -(S -8)/S(S '-4)3; (1).

Ре- г$/2( £/( l+expC&h)), (2)

где А - константа Гамака ра, Нам;

S-h/r (h - расстояние от поверхности твердого тела;

г - радиус частицы, ы); fo - потенциал поверхности, В;

<£«1/сГ- дебаевский радиус экранирования (5"- толдана ДЗС).

Значения потенциала активированной поверхности дисперсных частиц и толщины ДЗС по данным R А. Цатвкенко зависят от соотноиения полярностей заряда поверхности (fn) и внешнего слс:ггр;г-;еслиго полл cjv). При совпадении этих полярностей (f«.*fy>0) заряд поверхности будет увеличиваться, ДЭС - рас-Еирится, при разной полярности (fo*fv<0) - fo снижается, а толщина диффузионной области ДЭС уменьшается.

Расчеты парного силового взаимодействия показали, что а первом случае высота энергетического барьера отталкивания увеличивается, а отталкивание происходит на боль esи расстоянии от поверхности частицы (рис. 1, крив.3). При этой значительно уиеньвается глубина вторичного потенциального мнниму-г,а и его положение. Диффузная часть ДЗС.расширяется и характеризуется разупорядочешшй структурой.

Рис.1.

Изменение вида силовой кривой взаимодействия двух дисперсных частиц цемента при увеличении заряда поверхности частиц и толщины ДЭС: 1 01В,

<Г-ю"7м, ч -^-0.025В,5» 10"вм, 3 -0.05В, 5"-10"5м

Во ¿тором случае высота энергетического барьера оетал-ггшшка гначитедьяо уменьшается, а глубина агоркшюго потои-циагьтго юавзгуиа резко возрастает (рис.1, криз.г).

Тагам сОрагш, в результате электрической обработки дко-йзрстас систегл заметно изменязтся персштры мекчастичного BStJ.".:oAcncTEï;ii, что отразится на реологических свойствах, s т.ч. при вибрационном уплотнении.

На основании проведонных .теоретически исследований ка-хшхш алекгрсахткзацая бетонных смесей на стадки вибраушго-тяеная можно представить следующим сбрааоа.

i. 3 процессе вирирования дисперсной систем произойдет шщтаиия и разупорядочение структуры ДЗС. на поверхности раздела &аэ "Т-л'\ Воздействие при отои ваевнш электрическим полей с полярность», саответствужщей полярности заряда дисперсных .частиц, приведет к дополнительному разупорядоче-îiïca структура сольватных оболочек. В результате снизится вязкость • гратгашх .слоев создастся благоприятные условия для уяу-аегтя удобоукаадываемостн фзрыуемьи смесей. • •

2» Внесшим высоковольтный ааекгровоадействием к поверхности шдзодятся электрические заряды, которые еахватызаатса "довувкамя", находящийся на поверхности п в'области пространственного саряда (ОШ) - происходит электризация. В результате поверхность приобретет новое энергетическое состояние.

3. После прекращения вибрирования происходит тихсотропиоз восстаковленаэ разрушенного цементного геля. При атой процесс агрегирования частиц сдергивается. наличием структурированно сольватных пленок на их поверхности, т.е. появлением полочк-телькой структурной составлявшей расилинквавцего давления. Поляризации îi разупорядочениэ структуры ДЗС под действием внешлего электрического поля будет способствовать преодолению барьера отталкивания, тем са:.щм обеспечивая более высокую плотность фэрыуеисс смесей.

4. Дальнейшее течение процессов гидратации и структурооО-раассазкя вялуща систем будет определяться новым энергетическим состоянием поверхности частиц минералов клинкера и новообразований, вызванным электризацией в результате внел-него электровоздействия.

Исходя из належанных предпосылок, предлагается научная 'гикигеза исследование поляризация и электризация бетонных

смесей во внешнем высоковольтном электрическом поле в процессе вибрационного уплотнения изменят ее реологические свойства и создадут активированное неравновесное состояние системы, это будет способствовать (¡оркированип более упорядоченной структуры бетона с поЕксенными фмэига-не;саяическк1Ш свойствами.

3. Объекты и иэтоды экспериментальных' исследования

Вяяучяе: портландцемент ШОО, пластифицированный портландцемент 1500, глиноземистый цемент "Зесаг 51".

Заполнители: кварцевый песок, гранитна сэбеиь фршод'-и 5-20 !.".<.

Дисперсные наполнители: микрокреинезеи, молотые кварцевый песок, известняк и доменный основный граналак.

Химические добавки: поверхностно-активные вес^ства (СДВ, IШ). электролиты (НаС1, СаС^, А1С14).

Устройство для вибюаг^ктроч.тгмвоц:::: Сгтоиных имэош представляет собой стандартнуо виброплопздку (Л-0.35мм, СО «50 Гц) с гестко закрепленной металлической формой-для бетонной смеси. Обрабатываемая бетонная смесь контактирует с одним из электродов внесшего источника калрякзния "Разряд". Второй электрод отделен вксокоомюй изоляцией (гетинакс, ПВХ). Параметры электрообработга контролировали киловольткэ-тром (налрялэнке) и микроамлерметроц (сила тока); погрез-ность измерений - 1.5Х.

Эффективность электроактивацки оценивали по айсолстпой и относительной величине прироста прочности бетона по сравнения с контрольными сериянм образцов аналогичных составов.

Реологические свойства дисперсных систем, растворных и бетонных смесей определяли с помосц>ю пзрикового вкбровнскози-кетра (эффеотивнзя вязкость), а такие коничэсг-ого пластонет-ра конструкции ЬГГУ (пластическая прочность).

Физико-химические исследования выполнены с.пошдьп РТА (ДРОН-3), ДТЛ, ИКС (1Я-. 5 *'5ресог«1и). Паровая структура бетонов исследована с применением гидродинакэтеского поромера, а также по кинетике водопоглосэния.

В работе использованы математические методы планирования эксперимента: дисперсионный анализ латинских планов, 1КЭ I порядка, статистический анализ однородности результатов испытаний и адекватности математических моделей.

Вййййэ Йа!за$№трой влекцлайййёЦйй ка свойства дисперсных систем й бетонных сйесйй

Электрическая обработка минеральных дйсперсй& Ушяет на структурирующую способность твердой фазы. Это отрайзэ'гса на «вменении строения ДЭС на поверхности частиц, в результате чего происходит "высвобождение" структурированной дисперсионной среды. Та:, величина удельного водоотделеяия при седиментации цементных суспензий с В/Ц«1 для образцов, обработа-швс.в электрическом поле больше.на 3...5 % по сравнению с контрольными образцами. Введение в состав цементных суспензий добаьок дисперсных наполнителей (микрокреынезем, колотые нввестшс и доменный граналак), а тада.е раствг-чэщх вецеотв (N201, СаС12А1С1>) изменяет показатели удельного Еадоат-долений при седкмантащш. При атом структурирующая способность твердой фазы поляризуемых в электрическом поле цемент-ЕО-ВОД1ШХ систем зависит от соотношения полярностей заряда поверхности добавок-вакшютедей к внеявего электрического пася, концентрации и валентности катиона добавки-электролита. Проведенные эксперименты по определения сед!агентации минеральных дисперсий, дают основание полагать, что электрическая обработка дисперсных систем, а таккэ бетонных смесей, должна отрекаться на кх реологических свойствах, Это особенно ват> для улучшения формуемости и упдотняемости бетонных смесей при вибрировании.

Установлено, что эффективная вязкость дисперсных систем зависит от соотнесения полярностей внешнего электрического поля и заряда поверхности дисперсных частиц. Так, в системе кларц-вода (кварц ииеех отрицательный ааряд поверхности, иаб-лздаегсп сгаасениз вязкости при вкбрацви при отрицательной полярности внмгаего электрического поля. При пола-л гель ком знаке электрического поля вибровязкость такой сиотеш практически ¿¡з обличается от значений впброзпзгасти скотомы без электрической обработки (рш.2а).. Эйект сшиэния яибровяакоети лелшт в интервале напряжения Б...15 I®, дальнейшее его по-еышэниэ приводит, к рооту вибровязкоотн. в системе известняк-вода (карбонат кальция шэ'ет.полаюиаяьяий'.варяд. поверхности) в электрическом поле отрицательной полярности система более структурирована по сравнении с контрольной, а при положительной - вибровязкость ваметно снижается (рис.26).

то

L 1 Д о)

М

\ /

0

15

Ряс. 2. Зависимость виброзязкостн дисперсной системы:

молотый кварцевый песок пода (а) и молотый известняк - вода (Ö), В/? - 0.22, от величины электрического потенциала.

1 - обычное Еиброуплотноние, 2 и 3 - в.'!броуплот-ненке с электрообрайоткой « но.се отр^и-ельной и положительной полярности, соответственно Введение в состав дисперсий добавок - электролитов ус::-зшгвг аффект стшгшвг вязкости при внбрацга. Однако е этом :лучае необходима смена полярности внешнего элзкгрического юля. Так, в система кварц - вода с добавкой 0.05 "/.- кого ра-:твора AI С13 зависимость изменения показателей пкбровязюэсти гасит такой характер как для системы известняк - вода Это связано со специфической адсорбцией, катионов Л1+++-, когорта в соответствии с правилом Щ/льца - Гарди обладают спо-юбностью изменять заряд поверхности дисперсных частиц на 7рот:пзополо;?лый. •

Сшшзниэ вязкости дисперсных систем при электрической эбрзботке в процессе вкбрации имеет важное прикладное, аначз-:к:э в технологии бетона Иассстрацкей могут служить результата зависимости прочности мелкозернистого бетона от длительности вибрзуплотпэшгя (рис. 3).

Рис.3. Влияние длительности влброуплотнения на прочность мелкозернистого бетона 1 - обычное виброуплотнение, 2 - виброуплотнение с эле ктробработгсой

Тупи, С

Для смесей, уплотняемых по обычной технологии, разйккэ-ние идет постепенно, при этом с увеличением длительности вибрирования повидается прочность бетона Электрическая обработка способствует более быстрому разкихани» смеси - аа 90 с, дальнейшее вибрирование практически но отражается на приросте прочности бетона. Повышенна прочности злектроактивирован-■ лого бетона обусловлено формированием.более плотной матрицы с большим количеством контактов в единице объема в результате снижения вязкости вибрируеыой смеси. При этом следует отметить, что максимальный прирост прочности активированных бе-гонов достигается при оптимальных параметрах: напряжение активации, плотность тока, длительность влектообработки, которые были определены в ходе -зксперкшитальш исследований: -напряжение - 3... 7 кВ;

- плотность "ока - 0.5... 1 мА/кй;

- длительность здекгрообрзботки - равна времени вибрационного уплотнения сиесей;

- знак контактного электрода - должен соответствовать интегральному знаку заряда поверхности обрабатываемых материалов.

На эффективность виброзлектроактивации влияет такжв Диктор состава бетонной смеси. Увеличение расхода цемента, а тага© дисперсности исходных компонентов приводит к более высокому приросту прочности. Относительное изменение прочности активированного бетона от водоцементного отношения носит более сложный характер. Tat: для мелкозернистого бетона (состав, кг/мЗ: портландцемент М400 - 500; заполнитель фр. 0.16 ... 10 мм - 1550; ВЧЦ - 0.35... 0.575) максимальный прирост прочности отмечен при ВЧЦ, равных 0. 42.,. 0.4?, что соответствует величине истинного водоцементного отношения (ВЧЦ)ист/» =(0.9.. . 1.2)*Кн. г. цементного теста При повышении БЧЦ частицы дисперсной фазы имеют более толстые водные оболочки и обладают меньшей анергией взаимодейсвия - аффект электрической поляризации значительно снижается., В .области аначений ВЧЦ - 0.35... 0.37 прирост прочности бетона также минимален -в этом случае не все частицы имеют развитые сольватные оболочки, большая часть сил внутреннего протяжения экранирована rai. jBbuM включениями.

S. тгерлвдегэ, crpyscrypa я свойства Сетокоз, ишшкроьа-шрг< ка стадии уплотпеяяя

ЕнброзлсктреЕкгшздия портлаидцаь'зятиого тоста з полз стртеателмюн полярности приводит к ингснскфнкпцгп: п£С«*ссоз с-грястуросбрсаочеккз, оточенной по гашетпчестм кркп«.-! пха-сятскаЯ прочности и регояапсяой частоты иссгсдуагяге образцом. В тогэ ср»??ч, г. шггсрвшда времешт SO. ..4.5 для mt-тавировеняш смесей отмечен фазовый перзход второго рода (по TL Г. Гракмозскому), что мо;ят быть обьяспепо верестясФсой в зггердввщгй п..сте с отделением частя иимобяжгасюяпоа кидгас-iii "л с&юушюгиэшш чпетац дисперсной фоэи Шпгспск&ззщиа структурообразсвания шотадроваши« вянущих систем подтверх-двгтея такт кшготккой нарастания преггеехн Cut-она при твер-в нормальных условиях. В 28-суточном возрасте относительное ярзвьагние прочности злекгроакгиаировадного бетона по сравнения с образцами бетока контрольной серии составило -23 Z.

Прирост прочности элзютроактивированных бетонов обусловлен повышением степени гидратации вяяущих, изызнеиием морфология новообразований, характеристик перового пространства

Пэ даянии РФА, ДТА, ИКС выявлены основные 'эффекты при твердении вяяув?« .¡¿зтериалсв, вызванные влиянием алектрячес-:«й активация при виброупаотнении дебетных паст. Огмзчено повьшэние степени гндратв!?ш алита (портландцемент), мииера-- лоз CA я САг(глйнозешстьй цзмеПт), Данный эффект достигается в случае, если полярность контактного электрода отрицательная для портландцемента и положительная для пластифицированного портландцемента и глиноземистого цемента. Наряду с этим умзньЕазтся степень гидроксизшрования' поверхности твердой фазы (интенсивность полосы поглощения при Э400... 3500 см'), а такта количество адсорбцяонно-связакной воды в пробстах твердение портландцемента (потеря массы в интервале 120... 150 С у активированных проб меньше по сравнению с контрольными на 1,5. ..2 %). Стызчеио такги изменение дисперсности новообразований, их склонности к карбонизации, галичест-венных соотношений меяду низко- и высокоосиовными ГСК.

По данным гидродинамической порометрии установлено, что величина интегральной гористости активированных бетонов меньше на 3... 5 X ■ по сравнению с образцами контрольной серии.

Изменяется также характер дифференциального распределения пор в бетоне в сторону уменьшения доли ыакропор и повышения коаффициета шкропористости. В результате активированные бетоны отягчаются повышенными физика-механическими показателями, проявляющимися в повышении дароэостойкости(на 20... 25 ш клов), динамического модуля упругости (на 8...10 2), снижении деформаций усадки при высушивании.

В то не время, эффективность злектроактивации, оцениваемая по критерию прироста прочности, для различных видов бетонов неодинакова (табл. 1).

• . Таблица 1

Эффективность эле кгроактивации для различных видов бетонов по критерию прочности

N : Вид : Марка : Удобоуклады-: Прирост прочности

: бетона : бетона: ваемость бе-: электроактивирава-

: : : тонной смеси: иного бетона

■ : . : ■■:.■■■ Ша : ' ■ I

1. Тяжелый цементный 200 О. К. -1-4см З-б 15-25 бетон

2. Мелкозернистый 200 )6«5-10 с 6-8 30-40 бетон

3. Высокопрочный це- 800 О. К.-5-10 си 8-11 10-12 ментный бетон

4. Огнеупорный бетон 600 »-5-10 с 5-8 10-15 на глиноземистом

цементе

Б. Керамзитобетон 150 О. К.-1-4 см 1-1.5 5-10

Мелкозернистый бетон имеет максимальное значение относительного прироста прочности, т. к. повышенная удельная пове рхность твердой фазы предопределяет его наибольшую "отзыв ч* вость" на электроактивацию.

6. Опытно-промышленные испытания активированных бетоне Эффективность электрической активации бетонных смесей на различных технологических переделах может быть оценена ! личиной прироста прочности бетона на единицу энергозатрат.

атом случая максимальное значение прироста прочности дает активация бетонной смеси в процессе виброушютненкя (10... 20 %/ВА*час), в то кэ время удельные затраты злектрознергия минимальны и составляют 1.5. ..2 ВА*час/мЗ.

Реализация положительного' активирующего воздействия эле-ктркчоокой обработки виброуплотняекшх бетоинш смесей в промышленности сборного желеообегона монет иметь место в регае-нки различных технологических задач, среди которых особую актуальность приобретают мероприятия по анергосберекешет, а также рацис .лыгаму использования материальных ресурсов.

Опытно-промыяленные испытания способа виОроалектроактк-вации проведены в условиях действующих производств Курахово-кого ЗКБК 110 "Донбассэнергостройлром" и малого предприятия "Мастера технологий стапефибробетона" (г.Донт«}.

И::тс;;с;шНан гидратация активированных вякуцих систем, кинетика роста прочности бетона при твердении в нормальных условиях явились предпосылками для разработки укороченных ре-яиков тепловой обраЗотга изделий. Испытания проведены при изготовлении лелезобетонных свай (М250) из бетонной смеси о удобоуклвдиваемостыз ОК-1-4 см. В процессе ТВО параллельно для образцов контрольных и электроактивированных варьировали длительностью изотермического прогрева, максимальное значение которой при ЫВ0+/-2.5°С составило 7. Б чазов. Установлено (рис.4), что прочность бетона подчиняется логарифмической временной зависимости, опираемой уравнениями: ЦКОНТ.- 40 + 0.5*1п1Г (3)

£>ЕЭа = 52 + 0.60а*1п<ц (4)

где £- длительность изотермического прогрева, час.

§1

£

л

Г 1 ■

1

75 СпТ 2

Рис.4. Рост прочности При

изотермическом прогреве исходного (1) и злектроактивированно-го (2) бетонов

, 18

Из графика видно, что виброэлектроактивацкя бетонной смеси даат возможность сократить длительность изотермической выдержки примерно на 2 часа. Это позволяет оптимизировать режимы ТВО о целью экономии теплоносителя, повысить оборачиваемость стальных форм и камер ускоренного прогрева.. Последнее отравится на повышении мовдостей технологических линий.

1. На основе теоретических н экспериментальных исследо- . . ваний влияния внешнего электрического поля на мекчастичные

вааимодейотвия в диспероных •оистемах, реологические свойства смесей, физико-механические показатели бетонов разработан ш-лоэнергоемкий способ электрической активации бетонных сиеоей в процессе вибрационного уплотнения.

2.' Выясяен аффект снижения аффективной вязкости вибри-руеыой бетонной смеси на 20.. .25 % и повышение екачений ее пластической прочности после прекращения вибрации в результате электрической поляризации.

3. Максимальный аффект повышения прочности бетона (40?) достигается при следующих условиях виброзлоктроактивации:

-(В/Ц)ист.~ должно соответствовать величине (0.9...1.2)*Кн.г. •цементного теста;

- полярность контактного электрода - дсшша соответствовать интегральному заряду поверхности дисперсных частиц бетонных смесей;

- напряжение поляризации - 3...7 кЗ;

- плотнсоть тока - 0.5...1 мА/м2.

4. Электрическая активация вябрируемой бетонной смеси интенсифицирует рост прочности бетона при естественном твердении и в условиях ТВО в 1.1. . .1.4 раза.

5. Повышение прочности алектроактивированного при виброуплотнении бетона обусловлено повышением степени гидратации цемента, модифицированием поровой структуры Сетона (снижение интегральной пористости на 2...4 К, дифференциальное перераспределение пор! по их условным радиусам в сторону увеличения доли миироггор), стимулированием образования в составе продуктов твердения афвиллита и ниэкоосновных ГСК (порт-

лаздцзмент) и СгАН8(глиноземистый цемент).

6. Поляризационная электроактивация вибрируемйх бетон-

ных смесей позволяет экономить 10., .15 X цемента, сократись , длительность изотермического прогрева при ТВО на 25...30 X, повысить оборачиваемость стальных форм и тепловых установок.

7. На оонове опытно-промышленных испытаний способ виб-розлектреактивации бетонных смесей включен в технологический регламент на производство элементов коксовых батарей из огнеупорного бетона (малое предприятие "Мастера сталефибробето-на", г.Донецк). В результате достигнуто снижение себестоимости 1 мЗ бетонной смеси изделий на вХ.

Основ 1е положения, диссертации изложены в следуя®« работах:

1. Зайченко Н.М. Электровиброаотивированкый бетон / Новые исследования в строительстве: Сб. научн. тр. - Макеевка: МёкИСИ, 1933. - 0.17-21.

2. Матвиенко В. а,, Згй*:с:::;о ".м. Оптимизация параметров эле-' ктрояктквации бетонных смесей на стадии уплстнвтт по крите-ркя прочности. - Деп. в ГНТБ Украины 05.04.95 г., Н"74Э

- Ук 95. -8с.

3. Зайченко Н.М. Энергосбережение в технологии изделий из виброэлектроактивированкых бетонных смесей. - Деп. в ГНГВ Украины 05.04.95 г., N"744 - Ук В5. - 7 с.

4. Зайченко Н.М., Матвиенко 3.А., Губарь В.Н. Регулирование мегкфаанкх и мекчастичных взаимодействий в дисперсных системах при виСроуплотнении/Ресурсосберекение'и экология проша-ленного региона: Сб. трудов в 3-х т. - Макеевка, 1995. -т.1, с. 71.

5. Матвиенко В.А., Губарь В.Н., Зайченко Н.М..Вешневская В'.Г. Малознергоемкая электроактивация в технологии .бетона / Ресурсосбережение и экология промышленного региона: Сб. трудов в 3-х т. - Макеевка, 1995. - т.1, с.95-100.

6. Матвиенко В.А., Вешневская В.Г., Зайченко Н.М. а)$екткв-иость электровоздействия в период формирования структуры бетона / Прогрессивные строительные материалы и изделия на оонове использования природного и техногенного сырья. Тезисы докладов научно-технической конференции. - Санкт-Петербург: Типография Петербургского ии-та иск. к-д транс., 1992. -

С. 35-37.

7. Матвиенко В.А., Губарь В.Н., Васшевич С.Г., Вешневская В.Г., Зайченко Н.М., Лагунов Ю.А. Злектроактивация в технологии бетона / Тезисы докладов научно-технического се-

ыииара "Физико-химические и технологические особенности получения малоцементных строительных материалов и конструкций' - Одесса - Киев: РДНТЛ, 1232.- С.27.

8. Матвиенко В.А., Заиченко Н.Ы., Вешновская В.Г. Эффективность воздействия на бетонные смеси в нестационарных режима: / Тезисы докладов Международной конференции "Ресурсосберега юкие технологии строительных материалов, изделий и кокструк дай" - Белгород: ВГЙСМ, 1093,- С.89.

Э. Матвиенко В.А., Эайченко Н.М., Вешневская В.Г. Структура и свойства бетонов кз активированных смесей / Тезисы докладов II Международной конференции "Материалы для строительот ва" - Днепропетровск: ДИСИ, 1993.- С.112-113.

10. Матвиенко В.А., Заиченко Н.М., Вешневскзя В.Г., Лагунов ¡0. А. Активация твердения Сетона током высокого напряжения / Тезисы докладов международной научно-технической кокф ренции ."Экология промышленного региона" - Донецк, ЗКОТЕХ, 1993. - С.71-73.

11. Матвиенко В.А., 1,барь В.Н., Эайченко Н.М. Особенности структуру к саойстз электроактивированных бетонов / Матери лы мездукародного семинара "Структурообразоваяие, прочност! и разрушение композиционных строительных материалов и коне: руквдй" - Одесса, 1994. - С.42.

12. Матвкещю В.А., Зайченко Н.М, Оценка эффективности эле! трической'поляризации.цементно-водных систем о ломогдаю лат1 некого плана / Материалы докладов межгосударственного семинара "Моделирование в материаловедении" - Одесса, 1895.-С.:

гзйчкжо 1!.У. Бэтсеп, елатарозга5в1говзи1 па стздП . > я1врзц1£зого уч1амкяпш

дисертац1я па адоОуття вчэного ступени кандидата тея-н1чних наук ва спед1альностю 06.23.05 "Еуд1вельн1 матер1алн 1 вироби", Допбаська державна академш буд1вництва 1 арх1-тектурл, НзкПвка, 199Б.

Запщаатьсн дисертац1Пна робота, цо и 1 стать результат теорэтичких ~Ч1 експаршентальних досл1дяень в галуз! розроб-кя способу активацп батошпга сум!шеЯ на стадП в!брад1йного ' ущдьнеккя. , '

Електркчна ективацЩ бетонннх сум!шей на стали щяра-п,1йногс! сприяо полИппеянэ 1я лепсояиадност1, ¡до

позкачазться на форыуванп 1 структур:: цементного бетону п1д- ' видено! ц1яьност1. ,В1броелектроактивовакий бетоз характер:!- I вуеться пол1ппенимн ф1вико-механ1чними властивостяьви м1ц-н1сть вразк1в на стиск зроста® на 20...40 У., шдшстуеться ¡¿ороаост1йк1оть (на 20. ,.25 цикл1в), знккуоться у сад га.

Виробничий внпуск активоваяих бетон 1в вд1?.снэно в мзло-ау тдприемств1 "Майстра технолог 1й сталеф1бробетону" ы.Яо-вецька. Досягнуто зкихенкя соб1вартост1 бэтонних вироб1в ¡га 8 X.

Клзчов! слова: електроактивзц1я, в1брац1йне ущ1льнення, цисп8рса1 систеш1, ботони! сум1ш1, щ!льн1сть, м1цн1сть ка зтиск.

Zaytchcnl» H.B. Concretes, cileotroaefclvafccd «tetes- tha stac» o? vibration seal

Ph.D.Research Work

Speciality No. 05.23.05 "Building materials and products". Donbass State Academy of Building and Architecture, Makeevka, 1995.

The work cover, the results of theoretical and experimental investigation in the field of development of eleotri-oal aotivation method of concrete mixes during the stage of vibration seal.

The prooessir® of concrete mixes in electrical field during the stage of vibration seal improve? their moulda-bility. lu effects the forrration of more dense cement concrete structure. Aotivated concretes are characterized by improved pnysical-mechanical properties: high concrete compresiva strength, better frost resistance, decreased shrinkage.

The aotivated concrete was put into praotice at the small business "Mastera teohnologiystalefibrobetona", Donetsk. The manufacturing cost of concrete produots has • been decreased by 8X.

Key words: eleotroaotivation, vibration seal, dispersed systems, concrete nixes, density, oompresive strength.

Подл,в печать 07.09,95.Формат 60x84 1/16.Бумага тип.Р2.

Офсетная печать.Усл.печ.л.1,39.Усл.кр.-отт.1,50.Уч.-иэд.л.1,2'

Тир«»Ю0 энэ.Зак.М629.

Донбасская государственная академия строительстве и орхитекту 339023«Донецкая обл.,г.Макеевка,ул.Державина,?.

Типография "Новый мир",340П50,Донецк,ул.Артема,96