автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Влияние режимов формования на качество поверхности железобетонных изделий

МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ КОММУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА И СТРОИТЕЛЬСТВА

На правах рукописи

ГРИЦЮК . Л /^,1

Татьяна Владимировна

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ФОРМОВАНИЯ НА. КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

• / > / J

Москва -1992

) >

Работа выполнена в Московском институте коммунального хозяйства и строительства /МИКХиС/.

Научный руководитель - лауреат Государственно! премии СССР,

доктор технических наук, профессор, член-корреспондент Российской АН ГУСЕВ Б.В.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

ВОРОНИН В.В.

кандидат технических наук, старший научный сотрудник ЛАВЩЩК А.Е.

Ведущая организация - Всесоюзный научно-исследовательский

институт заводской технологии сборных железобетонных конструкций и изделий /ВНИЖелезобетон/

Защита диссертации состоится I ^ (,)!<' >?)Я0Рл_ 1992 г.

/ 1 ос

в I'-_часов в актовом зале на заседании специализированного совета К 063.08.01 в Московском институте коммунального хозяйства и строительства по адресу: 109807,г.Москва, ул. Средняя Калитниковская,д.30.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского института коммунального хозяйства и^ строительства /ЫЖХиС/.

Автореферат разослан '(Ч /'</Р))!/"'_ 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета

Букькин И.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Индустриальность строительства, переход ; массовому внедрению высокоэффективны! конструкций и изделий попиленной заводской готовности невозможен без дальнейшего совер-юкствования технического уровня производства, разработки и внед->ения новых технологических процессов и оборудования.

В настоящее время основными материалами для возведения несу-1их и ограждающих конструкций являются бетон и железобетон. В бли-¡айшей перспективе они продолжат доминировать в строительстве. !ледовательно, эффективность строительного производства может быть ¡ущественно повышена путем совершенствования технологии производства ¡борного железобетона, способствующей получению изделий полной за-юдской готовности.

Повышение качества продукции, особенно чистоты лицевых повер-гноствй крупноразмерных железобетонных конструкций позволит резко ¡ократить трудоемкость и себестоимость отделочных операций, как в условиях заводского производства, так и на стройплощадке, а таксе существенно улучшить декоративность и внешний вид изделий.

Важнейшей технологической операцией при изготовлении бетонных I железобетонных конструкций является уплотнение бетонных смесей, •ак как именно это определяет качество получаемых изделий, в том меле - качество их поверхности.

В последние годы широкое распространение получило формовочное >борудование на основе использования вибрации низких частот, при-¡енение которого позволило значительно снизить уровень шума, повы-!ить качество и степень заводской готовности выпускаемой продук-

(ии.

Вибрационное воздействие оказывает положительное влияние на >днородность и плотность внутренней и поверхностной поровой струк-

туры бетона при уплотнении как жестких, так и подвижных бетонных смесей. В связи с этим совершенствование технологии виброуплотне ния приобретает особое значение дай повышения качества лицевых поверхностей.

Однако до настоящего времени отсутствуют работы, в которых бы изучалось совместное влияние на качество поверхности изделий таких определяющих технологических факторов как режимы вибровоздействия, составы бетонных смесей, а также виды применяемых смазок для форм.

Таким образом, дальнейшая разработка технологии низкочастотного ВЕброуплотнения бетонных смесей, применительно к получению изделий с заданными требованиями к качеству их поверхности, результаты исследования которой приведены в настоящей работе, явля ется весьма актуальной задачей. Работа выполнялась в рамках прог раммы "Стройпрогресс-2000".

Целью диссертационной -работы является: разработка элективных режимов уплотнения сборных железобетонных изделий, фэрмуемых в горизонтальном положении из смесей различно удобоукладаваемости, с использованием вибрации низких частот, дл получения однородных структур бетона с высоким качеством лицевых поверхностей.

Для реализации проблемы необходимо решить .следующие задачи:

- установить взаимосвязь удобоукладаваемости бетонной смеси, величины ускорения вибровоздействия и их влияния на поверхностную пористость изделий;

- определить эффективные режимы уплотнения пластифицировании бетонных смесей симметричной вибрацией;

- изучить влияние характера вибровоздействия на качество поверхности и определить области рационального применения симметричной и асимметричной вибрации низких частот;

- изучить особенности воздействия различных по форме низно-:астотных колебаний на дифференциальную) пористость поверхности

[ выявить статистическую закономерность распределения пор;

- получить характер распределения пор на поверхности изделия ! зависимости от утла ее наклона к горизонтальной плоскости;

- получить корреляционную зависимость мэзду внутренней и по-(врхностной пористостью бетона;

- изучить влияние основных динамических параметров на нарун-[ую и внутреннюю поровую структуру бетона;

- определить влияние вида и особенностей смазок на качество говерхности железобетонных изделий.

Научная новизна работы состоит в следупцем:

- получена зависимость поверхностной пористости от параметров отбровоздействия, удобоукладываемости бетонной смеси и вида приме-иеиой смазки;

- впервые показаноi что распределение относительной общей пло-:ади пор различных диаметров по отношению к площади образца /из-целия/ подчиняется распределению Пуассона, получены количественна зависимости дифференциальной пористости поверхности от раз-шчннх технологических факторов;

- предложена методика оценки качества поверхности по показателям дифференциальной пористости — среднему размеру пор и коэффициенту вариации их размеров;

- изучен характер распределения пор на поверхности изделия в твисимости от угла ее наклона к горизонтальной плоскости при ¡азличных формах колебаний;

- исследованы технические свойства и поровая структура бетона 5 зависимости от режимов уплотнения, показана взаимосвязь внутренней и наружной пористости бетона;

- выяснено влияние динамических параметров на поровую струк-

туру /наружную и внутреннюю/ бетона и определены области их оптимальных значений, епособствущие получению качественных повер ностей изделий;

- исследованы свойства смазок в пограничном слое, и установ лено, что в качестве критерия качества смазок могут служить уго внутреннего трения и величина сцепления бетонной смеси с поверх ностью формы, обработанной различными видами смазок.

Основные положения.■выносимые■на защиту:

- целесообразность использования вибрации низких частот для получения горизонтально формуемых изделий максимальной заводско готовности;

- рациональные режимы виброуплотнения и особенности назначе ния составов бетонных смесей, обеспечивающих получение лицевой поверхности высокого качества;

- предложения по применению симметричного и асимметричного вибровоздействия для, уплотнения бетонных смесей различной удобо укладываемости с учетом получения поверхностей с минимальной по ристостыо;

- результаты исследования поровой структуры бетона и поверх ностной пористости в зависимости от режимов уплотнения, составо бетонной смеси и применяемых смазок;

- корреляционная зависимость между структурно-механическими показателями качества изделия и технологическими параметрами;

- технико-экономическая эффективность низкочастотного асимметричного виброуплотнения при изготовлении многопустотных плит за счет улучшения качества их поверхности.

Практическое значение и •реализация работы:

- установлены рациональные режимы уплотнения бетонных смесе различной удобоукладываемости симметричной и асимметричной вибр цией низких частот, способствующие получению изделий полной за-

водской готовности;

- обеспечено высокое качество поверхности, не требующее применения фактурных слоев и оштукатуривания лицевой поверхности изделий; получено снижение пористости поверхности до 1-2% при симметричных режимах вибровоздействия и менее 1,5£ - при асимметричных;

- разработана методика оценки качества поверхности сборных железобетонных изделий по показателям дифференциальной пористости;

- результаты исследований использованы при составлении "Рекомендаций по низкочастотным режимам уплотнения бетонных смесей, обеспечивагацих получение качественных поверхностей изделий";

- с использованием методики автора выполнены сравнительные испытания различного вида вибрационного оборудования.

Апробация работы;

Результаты исследований докладывались и обсуздались па:

- семинарах лаборатории автоматизированной технологии железобетона НИЩЕ Госстроя СССР /Москва, 1991,1992/;

- Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы формования при изготовлении изделий сборного железобетона /Челябинск, 1991/;

- XIX Научно-технической конференции Московского института коммунального хозяйства и строительства /Москва, 1992/.

Публикации: по теме диссертации опубликовано 5 работ, получено 5 авторских свидетельств и 2 положительных решения по заявкам на изобретение.

Объем работы: Диссертация состоит из введения, шести глав, списка литературы из 236 наименований и приложений. Работа изложена на 162 страницах машинописного текста, содержит 140 рисунков и 27 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Одной из основных задач промышленности строительных материалов при производстве бетонных и железобетонных изделий является получение продукции максимальной заводской готовности» что позволит резко сократить трудоемкость и себестоимость отделочных операций в построечных условиях.

Представляется, что получение изделий из бетона с заданными техническими свойствами и качеством поверхности возможно лишь при комплексном подходе к решению проблемы.

Технологические операции по уплотнению бетонной смеси ставят своей целью получение высококачественных бетонных и железобетонных изделий и являются важнейшими из составляющих общего комплекса работ по их изготовлению. Наметившаяся в последние годы тенденция перехода к низкочастотному вибровоздействию, представляется наиболее перспективной.

Современный уровень теории и практики уплотнения бетонных смесей основывается на результатах исследований A.A. Афанасьева, И.Н. Ахвердова, Б.В. Гусева, А.Е. Десова, В.Г. Зазимко, Г.Я. Кун-носа, Е.П. Миклашевского, К.А. Олехновича, П.А. Ребиндера, И.Ф. Еуденко, O.A. Савинова, И.Г. Совалова, Д.Ф. Толорая. Л.А. Фай-тельсона, В.Н. Шмигальского, Н. Ребю, Ю. Сторка и других советских и зарубежных ученых.

Совершенствование способов и процесса виброуплотнения тесно связано с проблемой оптимизации составов бетонных смесей, решение которой направлено на обеспечение высокой плотности бетона при рациональной поровой структуре и пористости наружной поверхности. Последняя является определяющим фактором в оценке качества изделий и может быть определена на основе предлагаемых нами показателей дифференциальной пористости поверхности.

Изучение поровой структуры бетона нашяо свое отражение в работах' Ю.М. Баженова, Т.И. Горчакова, Н.Э. Горяйнова, И.М. Грушко, А.Г. Комара, И.А. Рыбьева, A.B. Саталкина, Б.Г. Скрамтаева, В.И. Совалова, C.B. Шестоперова и многих других ученых. Пористость поверхности изучалась в работах A.A. Афанасьева, ¡0.3. Бнршса, A.M. Горшкова, В.Г. Довжика, В.А. Соколова, А.Ф. Мацкевича, Г.С. Мит-ника, Д.Ф. Толорая, А.Е. Файвусовича и других исследователей.

Значительные трудности в практике виброформования вертикально направленной вибрацией связаны с необходимостью не только достижения высокой эффективности процесса уплотнения, но и соответствия изделий повышенным требованиям, предъявляемым к качеству их поверхности. Готовые конструкции должны обладать необходимой плотностью, прочностью и однородностью, и иметь поверхность по категории не ниже Al а А2 по ГОСТ 13015.0-83*.

Одним из факторов, позволяющим существенно сократить объем ручных операций по доводке и затирке поверхности готовых изделий и повысить их качество, является рациональный выбор смазки для форм. Эффективность применения того или иного вида смазки зависит, в первую очередь, от ее свойств, что в значительной мере предопределяет качество поверхности изделий. Исследованию этого вопроса посвящены работы О.И. Довжик, И.М. Линькова, Б.Н. Кабанова, А.П. Либмана, Ю.Е. Корнеловича, В.Б. Ратинова, В.А. Соколова. Е.А. Синевой, В.В. Синицына, A.A. Спирина, А.Ф. Мацкевича, A.A. Фоломее-ва, А.Н. Фрумкина и других исследователей.

Ранее не ставилась задача изучения влияния различных режимов формования: симметричных и асимметричных на качество поверхности изделий. Нами уделено большое внимание низкочастотным режимам, которые позволяют снизить уровень шума на 10-15 дБа.

В основу разработки новых технологических приемов, позволяющих получать изделия повышенной заводской готовности, была положена

предпосылка в виде следуюцей гипотезы. В соответствии с которой максимальное влияние на качество поверхности отформованных изделий оказывает ускорение вибровоздействия, динамические параметры источника колебаний и свойства смазки, обусловленные ее составом.

При проведении экспериментальных исследований применялись среднеашомияатшй портландцемент Воскресенского завода марки 400, кварцевый песок Тучковского карьера с модулем крупности 8^=1,85, гранитный щебень фракции 5-15 мм, добавка суперпластификатора С-3 Еовомосковского завода "Оргсинтез", дозировкой 0,4-0,8!? от массы цемента в пересчете на сухое вещество, три вида разделительной смазки - ОПК-С, ОЭ-2, отработанное малинное масло.

Для проведения лабораторных экспериментальных исследований использовался стенд ВЭДС-400А., а также экспериментальная виброплощадка с регулируемыми параметрами вибрации. Вибростенд ВЭДС-400А позволил моделировать гармонические колебания в широком диапазоне амплитудно-частотных характеристик. Еа виброплощадке изучалось уплотнение бетонных смесей асимметричной вибрацией.

Еа первом этапе исследований изучалось влияние ускорения вибровоздействия на качество поверхности изделий, отформованных при различных режимах. Оптимальное значение ускорения вибровоздействия определялось в зависимости от частоты колебаний и марки бетонной смеси. Качество поверхности оценивалось пористостью боковой и нижней поверхности. Эксперименты проводились при низко- / ^ =15-25 Г и среднечастотных режимах /1= 50 Гц/ вибрирования с ускорением ^ = 1,5-2,5ф при формовании подвижных /П1-ПЗ/ и Ад =2,5-4,5 ф - жестких /Ш-Ж2/ бетонных смесей.

В результате проведения исследований установлено преимущественное влияние величины ускорения вибровоздействия на поверхностную /боковую и нижнюю/ пористость, которое различным образом проявляется в зависимости от частоты колебаний и удобоукладываемости бе-

тонной смеси. Показано, что получение качественных поверхностей изделий возможно при низкочастотном / {• = 15-25 Гц/ уплотнении смесей марок 21-12 с ускорением Ад = 2*5-3,5 д» и смесей марок П1-ПЗ --с ускорением = 1,5-2,0^ . Предложена количественная зависимость поверхностной пористости от величины ускорения вибровоздействия при определенной частоте колебаний для смесей заданной удобоукладываемости /рис.1/.

С целью определения оптимальных режимов уплотнения бетонных смесей симметричной вибрацией; было исследовано влияние параметров колебаний и удобоукладываемости смеси на поверхностную пористость изделий; Экспериментальные исследования проводились при формовании образцов-кубиков размером 10x10x10 см при средне-/ { = 50 Гц/ и низкочастотных / f = 15-25 Гц/ режимах. При проведении экспериментов был применен трехфакторный план со следующими границами варьирования факторов /табл;1/.

2,5 3,5 4,5 Ускорение вибровоздействия, Ад. д

2,5 3,5 4,5 Ускорение виСровоздействия, Ад.д

.1 Зависимость пористости поверхности от ускорения вибровоздействия и жесткости смеси при симметричной вибрации

^ ,"77 ",/=„§5 ^ — = 50 Г"- смазка - ОПЛ-С

1,2,6 - Ж=60с 3,4,8 - Ж= 35с - 5,7,9 - Ж=1СЬ а/ зависимость для пористости боковой поверхности о/ зависимость зля пористости ншшей поверхности

Таблида. 1

Границы варьирования факторов

: Уровни варьирования

Факторы -!---

: нижний : средний : верхний

- частота колебаний, £ , Гц 15 25 50

X2 - ускорение вибровоздействшг,

- для жестких смесей 2,5 3,5 4,5

- для подвижных смесей 1.5 2,0 2,5

Хд - удобоунладываемость бетон-

ной смеси:

- жесткость До1 10 35 60

- подвижность, ОК, см 12 7 2

а - гесткость приведева до техническому вискозиметру.

В процессе статистической обработки результатов эксперимент« была решена оптимизационная задача по нахождению оптимальной частоты вибрирования. При уплотнении бетонных смесей марок 22-ПЗ последняя соответствовала $ = 25 Гц.

В результате реализации плана экспериментов получены следующие зависимости поверхностной /боковой и нижней/ пористости от варьируемых факторов:

а/ для образцов, отформованных из жестких смесей при использовании смазки ОШ-С:

Т± [п^ = 1,65 + 0,1952^ + 0,12312 + 0,5232^ + 1,0183| +

+ 0,238Х| + 0,0282§ + 0,0088752^

У2Н = 0,499 + 0,1973^ + 0,07612 + 0,217Хд + 0,3293^ +

+ 0,264^ - 0,0ш|

- 13 -

б/ для образцов, отформованных из подвижных смесей с использованием смазки ОШ-С:

У1[пй] = 1,28 + 0,1Б0711 ■+ а,13313 + 0,5722^ + 0,085х| +

0,27Хз - 0,087512Хз

У2[ПнЬ °'357 + 0,16651^ + 0,9556Хд + 0,279Х| + 0,03И§ +

+ 0,0912д - 0,037^13

Полученные зависимости поверхностно! пористости бетона, графически® вид которых представлен на рис.2, свидетельствуют, что низкочастотная / £=25 Гц/ вибрация обеспечивает получение высококачественных поверхностей изделий, отформованных из смесей жесткостью Жг=10с с ускорением Ад = 3,5^ , а из подвижных смесей /0К=7 см/ - с ускорением А^= 2,0д .В заданном диапазоне варьирования виброускорения / = 1,5-2,5^ / эффективность применения низкочастотной вибрации выше при формовании подвижных бе-

1.1

'.3

*3 у

/ 1-,

4 / /

-1 с +1

6/

, 1,7

Р>

■ 1.5

1,3 1.1 0,9 0,7 , 0,5 -0,3

Кодовое значение переменных

/ и

Н ч N

у' \

)13

-1 0 +1 Кодовое значение переменных

X,

_^ X; У У / /

Ч. / _ /

-1 0 +1 Кодовое значение переменных

.2 Графические зависимости пористости нижней поверхности при использовании хестхнх смесей и смазки 0Ш1-С от каждого из варьируемых факторов при всех остальных на' а/ нижнем уровне б/ среднем уровне в/ верхнем уровне

7

тонных смесей /0К=5-8 см/. Ври уплотнении смесей жесткостью Ж=35-60с качество поверхности отформованных изделий ухудшается. При симметричных низкочастотных режимах формования рекомендуемая величина виброускорения составляет 2,0-2,5 д-, а рациональная подвижность бетонных смесей соответствует 0К=5-8 см.

Для оценки влияния характера и направленности вибровоздействия на качество поверхности были выполнены сравнительные иссле дования асимметричных и симметричных режимов. Виброуплотнение ос ществляли в диапазоне частот 15 и 25 Гц при выявленном для каадс го из режимов оптимальном виброускорении: для симметричных режимов - 2,Од и Ад = 3,5д , асимметричных - Ад8= 2,5д , Адн = 4,5^ . Удобоукладываемость бетонных смесей изменялась от Ж=60с / по техническому вискозиметру/ до 0К=12 см.

Проведенные экспериментальные работы показали, что низкочастотные асимметричные режимы формования обеспечивают достаточно высокое качество поверхности изделий, приготовленных из жестких бетонных смесей. По сравнению с симметричной вибрацией поверхностная пористость снижается в 1,3-1,9 раза. Исследованиями установлено, что оптимальными можно считать асимметричные режимы уплотнения: для смесей жесткостью Ж=20-60с - ударно-вибрационные, жесткостью Ж=10-25с - асимметричные безударные. Уплотнение подвижных бетонных смесей следует осуществлять симметричной вибрацией.

В работе выполнен комплекс исследований по изучению характера распределения пор на поверхности изделий, отформованных пря симметричных и асимметричных режимах уплотнения из смесей марок Ж2-ПЗ. Параметры вибровоздействия и режимы формования были аналогичны принятым ранее в исследованиях технологической эффективности симметричного и асимметричного виброуплотнения.

Сравнительными исследованиями поверхностной поровой структу-

ры отформованных образцов установлено, что распределение относительной общей площади пор различных диаметров по отношению к площади образца /изделия/ подчиняется распределению Пуассона /рис.3/. Получены количественные зависимости поверхностной пористости от различных технологических факторов.

На основе выявленной взаимосвязи характера дифференциальной пористости поверхности и режимов виброуплотнения предложен новый критерий определения поверхностной пористости изделий при различном характере вибровоздействия по значениям показателей дифференциальной пористости: среднему размеру пор с£Ср и коэффициенту вариации их размеров |Гс£ . Разработана методика оценки качества поверхности, в основу которой положены показатели дифференциаль-ц ной пористости поверхности / и й/, Осуществлена привязка

> я

предлагаемой методики к ГОСТ 13015.0-83 , регламентирующем основные требования, предъявляемые к качеству поверхности изделий. Поверхность изделий признается соответствующей заданной категории

Размер пор, мм

Размер пор, й. ,мм

0,5 1 -

Размер пор, а,мм

Рис.3 График Пуассонсвского распределения частот

а/ смазка 0ПИ-С б/ смазка С 3-2 б/ смазка - отработанное машинное масло

1 - экспериментальная кривая распределения пор на поверхности образцов

2 - теоретическая кривая распределения пор на поверхности образцов

дачества поверхности по ГОСТ при значениях d.$„ < й

ър МаХ

о a. < 0,65. Использование разработанной методики оценки качества поверхности; создает возможность назначения оптимальных, с точки зрения качества поверхности, режимов уплотнения рационально подобранных составов бетонной смеси.

Качественная картина распределения пор на поверхности изделия, в зависимости от утла ее наклона к горизонтальной плоскости, получена при уплотнении смесей симметричной и асимметричной вибрацией. Исследования проводились на образцах-призмах с одной на-

0 20 40 60 вО 90 Угол наклона поверхности к горизонтальной плоскости,А,град.

Рис. 4 Зависимость пористости наклонной поверхности от величты угла ее наклона к горизонтальной плоскости

•-• - симметричный режим

»-«- асимметричный безударный режим

1,2-1 = 60с 3,10-Я = 35с 7,11 - Ж.= 10с 5 - ОК = 2 см 8,9 - ОК е 7 см 4,6 - ОК = 12см

клонной гранью, приготовленных из смеоей марок Ж2-ПЗ.

Виброуплотнение осуществляли в диапазоне частот 15 и 25 Гц при выявленном для каждого из режимов оптимальном виброускорении: для симметричных режимов - Ад= 2,0§ и 3,5ф , для

асимметричных - кф = 2,5§ и Ад« = 4,5 .

Исследованиями установлено, что изменение утла наклона исследуемой поверхности к горизонтальной плоскости в диапазоне от 0°

а

до 90 во всех случаях /как для жестких, так и для подвижных смесей/ приводит к увеличению поверхностной пористости изделий. Характер распределения пор в общем случае можно описывать параболической зависимостью /рис.4/.

Условие получения изделий полной заводской готовности при низкочастотной технологии формования предусматривает также обеспечение их долговечности и необходимой прочности, которые могут быть оценены по показателям поровой структуры и прочности бетона.

Основываясь на результатах ранео выполненных исследований по изучению влияния вибрации на поверхностную пористость, была высказана гипотеза о том, что режимы вибровоздействия, способствующие получению качественных поверхностей изделий, оказывают благоприятное влияние и. на характер внутренней поровой структуры бетона.

Для подтверждения эффективности применения низкочастотных режимов уплотнения при формовании изделий, отвечающих требованиям полной заводской готовности, были исследованы технические свойства бетона, полученного при симметричном и асимметричном вибровоздействии. Варьируемые факторы и план эксперимента для симметричной вибрации и параметры асимметричных режимов вибровоздействия были аналогичны принятым ранее в исследованиях поверхностной пористости. Прочность бетона определялась на образцах-кубиках размером 10x10x10 см, приготовленных из смесей марок 12-ПЗ. Показатели поровой структуры бетона определялись в соответствии с ГОСТ

12730.4-78х по кинетике водопоглощения.

Результаты выполненных исследований позволили установить, что низкочастотные асимметричные режимы виброуплотнения обеспечивают снижение открытой капиллярной пористости на 14^20?, а условно-замкнутой - на 10-15$, что свидетельствует о более плотной и однородно! по характеру распределения пор структуре бетона, чем при симметричном вибровоздействии. Показатель однородности размеров пор Л при этом повысился в среднем на 13-19$, а показатель их среднего размера Л - уменьшился на 35-40?. Максимальный прирост прочности бетона, достигающий 20-28%, наблюдался при уплотнении жестких бетонных смесей /21-22/.

10 11 12 13 14 15

Открытая капидлярная пористость, XV

Рис.5 Корреляционная зависимость между пористостью нщшэй поверхности и открытой капиллярной пористостью бетона, отформованного симметричной вибрацией

1 - зависимость, полученная для жесткгх вегониых смесей

2 - зависимость, полученная для подвхжшх бетонных смесей

- - Г = 50 Гц • - ? = 25 Гц ' - ? = 15 Гц

Обобщение приведенных в работе результатов исследований по изучению технических свойств бетона и поверхностной пористости позволило установить взаимосвязь между внутренней поровой структурой изделий и качеством их поверхности. Характер распределения пор на поверхности изделия, как свидетельствует полученная корреляционная зависимость /рис.5/, тесно связан с их распределени-

ем в теле бетона. Вследствие этого достижение плотной и рациональной поровой структуры бетона возможно при тех же режимах, которые обеспечивают высокое качество поверхности. Это позволяет дать рекомендации по рациональным режимам уплотнения бетонных смесей марок Ж2-ПЗ вибрацией с симметричным и асимметричным характером колебаний /табл.2/.

Таблица 2

Рациональные режимы уплотнения

Удобоукладываемость:Частота бетонной смеси

Ускорение виб-: Время :Вид колеба-

жест- -кость, Ж,с :подвижность, :0К,см :ний, +, •Гц : нения : Ь,о •

60-40 - 15 25 4.5 4,5 2,5 2,5 90-120 90-120 ударно-вибрационные асимметричные

40-20 - 15 25 4,5 4,5 2,5 2,5 80-1.00 80-100 ударно-вибрационные, безударные асимметричные

25-15 — 15 25 4,5 4,5 2,5 2,5 90-100 90-100 безударные асимметричные

10 2 15 3,5 - 70-100 симметричные

25 3,5 - 70-100

- 2-7 15 2,0 - 60-90 симметричные

25 2,0 - 60-90

- 7-12 15 1,5 - 40-60 симметричные

25 2,0 - 40-60

94 - жесткость приведена по техническому вискозиметру.

Исходя из наличия взаимосвязи мезвду амплитудно-частотными

характеристиками и динамическими параметрами , представляется-возможным предположить, что последние оказывают определенное воздействие и на характер поверхностной и внутренней структуры бетона.

Комплексные исследования по изучению влияния динамических параметров источника колебаний на поровую структуру /наружную и внутреннюю/ бетона были выполнены для симметричных и асимметричных режимов. Эксперименты проводились при формовании образцов-кубиков размером 10x10x10 см, приготовленных из смесей марок К1-Ж2. Виброуплотнение осуществляли в диапазоне частот \ -15, 25 и 50 Гц с ускорением: Адн= 3,5-8,0^ и Ад&= 2,5 д - при ударно-вибрационном асимметричном и Ад = 1,5-6,5^ - симметричном характере колебаний. В рамках данных исследований было также изучено влияние давления пркгруза / Р=0-0,1 МБа/ на внутреннюю и поверхностную пористость бетона при формовании смесей марок Ж2 и Ж5 симметричной вибрацией с ускорением А^ = 3,5^ и 5,0д. при частоте ^ = 25 и 50 Гц.

Выполненные исследования позволили установить, что динамически характеристики источника колебаний оказывают существенное влияние на процесс порообразования как на поверхности изделий, так и в теле бетона при его виброуплотнении. Увеличение значений динамических параметров обусловливает закономерное снижение пористисти /наружной и внутренней/ бетона, в среднем в 1,5-2,3 раза.

Исследованиями установлено, что с увеличением давления при-груза на бетонную смесь, при формовании жестких и особо жестких смесей, поровая структура бетона улучшается. Возрастание давления притруза на Р=0,01 МПа обусловливает снижение открытой капиллярной пористости на 13-15$, а поверхностной - в среднем на 50%.

Одним из факторов, оказывающим значительное влияние на качество поверхности изделий наряду с режимами виброуплотнения и удобо-

укладываемости бетонной смеси, является вид применяемой смазки для форм. Эксперименты по изучению влияния некоторых видов смазок на поверхностную пористость изделий проводились яри формовании бетонных смесей марок 22-ПЗ с использованием эмульсий ОПИ-С, ОЭ-2 и отработанного машинного масла. Виброуплотнение осуществляли в диапазоне частот 15 и 25 Гц и выявленном для каждого из режимов оптимальном значении виброускорения /верхнего и нижнего/: для асимметричных режимов 2,5^. , = 4,5д. , для сим-

метричных - ^=2,0д и Ад = 3,5д. Наряду с исследованием .традиционных показателей качества смазок были также изучены свойства смазок в пограничном слое.

Исследованиями установлено положительное влияние некоторых свойств смазок, обусловленных их составом, на условия получения изделий с высококачественной поверхностью. Показано, что применение смазки ОШ-С позволяет снизить поверхностную пористость в 1,8-2,5 раза по сравнению с использованием ОЭ-2 и отработанного машинного масла. Обобщением результатов исследований свойств смазок в пограничном слое установлено, что в качестве критерия качества эмульсий могут служить угол внутреннего трения и величина сцепления бетонной смеси с металлом форм. Выявлено, что наилучшее качество поверхности изделий достигается яри величине сцепления бетонной смеси с материалом форм в пределах С=0,00047 -0,00062МПа. Показано, что с уменьшением угла внутреннего трения пористость поверхности снижается.

Результаты проведенных исследований использованы при составлении рекомендательных документов. С ислользованием лредложенной методики оценки качества поверхности изделий выполнены сравнительные испытания различных видов вибрационного оборудования. Выполнено технико—экономическое обоснование целесообразности применения низкочастотной технологии формования при производстве много-

пустотных плит покрытий и перекрытий с повышенными требованиями к качеству их поверхности на ЖБИ-5 Главмоспромстройматериалов.

Экономическая эффективность от внедрения предложенных режимов уплотнения бетонных смесей достигается за счет повышения качества изготовляемых изделий и снижения расхода цемента, и составляет в среднем 10,3 руб/м3 бетона /в ценах 1992 г./.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1» В работе выполнен комплекс исследований по изучению влияния на качество поверхности изделий режимов формования, составов бетонных смесей и смазок для форм, что позволило впервые дать оценку поверхностной пористости в зависимости от многообразия технологических факторов.

2. Показано, что распределение относительной общей площади пор различных диаметров по отношению к площади образца /изделия/ подчиняется распределению Пуассона. Получены количественные зависимости дифференциальной пористости поверхности от различных технологических факторов. Предложена методика оценки качества поверхности, в основу которой положены показатели дифференциальной пористости /средний размер пор cL Ср и коэффициент вариации их размеров lfd. /, и осуществлена ее привязка к ГОСТ 13015.0-83*.

3. Методом математического планирования экспериментов оптимизированы симметричные режимы уплотнения бетонных смесей различной удобоукладываемости. Установлено, что низкочастотная / i =25 Гц/ симметричная вибрация обеспечивает получение изделий с высококачественной лицевой поверхностью из смесей жесткостью 2=1 Ос при виброускорении A(j = 3,5ф- и подвижностью 0К=7 см - при ускорении колебаний Acj= 2,0(J . Показано, что при симметричном низкочастотном виброуплотнении с ускорением Ад = 2,0-2,5 Q- минимальная пористость поверхности достигается использованием смесей с 0К=5-8 см.

4. Определены области рационального использования симметричной и асимметричной вибрации низких частот для уплотнения бетонных смесей различной удобоукладываемости. Установлено, что оптимальными можно считать асимметричные режимы уплотнения: для смесей жесткостьс Ж=20-€0з - ударно-вибрационные, жесткостью Ж=10-25с - асимметричные безударные. Для уплотнения подвижных /0К=5-10 см/ бетонных смесей предпочтительна симметричная вибрация.

5. Получен характер распределения пор на поверхности изделий, отформованных при симметричных и асимметричных режимах вибровоздействия, в зависимости от угла ее наклона к горизонтальной плоскости. -Установлено, что изменение угла наклона в диапазоне от 0° до 90° во всех случаях /для жестких и подвижных смесей/ приводит

к увеличению поверхностной пористости. Полученное распределение пор описывается параболической зависимостью.

6. Кзучепо влияние режимов формования и составов бетонных смесей на технические свойства бетона. Показано, что асимметричные режимы виброуплотнения по сравнению с симметричной вибрацией обеспечивают снижение открытой капиллярной пористости на 14-20^, условно-замкнутой - на 10-15$, повышение однородности размеров пор Л на 13-19$, и уменьшение.показателя их среднего размера Л на 35-40?. Максимальный прирост прочности бетона составил 20-28%,

7. Получена корреляционная зависимость между внутренней и поверхностной пористостью бетона. Показано, что получение плотной и однородно! структуры бетона возможно при тех же режимах формования, которые обеспечивают высокое качество поверхности изделий. Сформулированы рекомендации по рациональным режимам уплотнения бетонных смесей марок Ж2-ПЗ.

8. Изучено влияние основных динамических параметров на наружную и внутреннюю поровую структуру бетона. Показано, что с уве-

лишением динамического давления и ускорения норовая структура бетона улучшается. Возрастание давления пригруза на 0,01 МПа приводит к снижению открытой капиллярной пористости на 13-15?, а поверхностной - в среднем на 50^.

9. Исследованы свойства смазок в пограничном слое, и установлено, что в качестве критерия качества эмульсий могут служить угол внутреннего трения и сцепление бетонной смеси с материалом форм, обработанных различными смазками. Выявлено, что наилучшее качество поверхности изделий достигается при величине сцвпления бетонной смеси с поверхностью форм в пределах 0=0,00047-0,00062 МПа. Показано, что црименение смазки 01Ш-С позволит снизить поверхностную пористость в 1,8-2,5 раза.

10. Результаты исследований использованы при разработке рекомендательных документов, при проведении межведомственных сравнительных испытаний различных видов вибрационного оборудования, а также для обоснования целесообразности применения низкочастотной технологии формования многопустотных плит на ЛБй-5 Главмоспром-стройматериалов. Экономический аффект за счет повышения качества лицевых поверхностей изделий и снижения расхода цемента составил 10,3 руб/м3 бетона в ценах 1992 г.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Грицюк Т.В. Повышение качества лицевых поверхностей железобетонных изделий.// ВШШЭСМ, сер.З "Промышленность сборного железобетона",вып. 6, - М., 1990.

2. Гусев Б.В., 1олмин И.Е., 1анларов А.Т., Грицнк Т.В. Влияние горизонтальной и пространственной вибрации на качество вертикальных поверхностей.// Проблемы формования при изготовлении изделий сборного железобетона. Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции.-Челябинск, 1991,с.20-21.

3. Гусев Б.В., Анатоллы Ф.Н., Грицик Т.В., Ракишев Т.А. Влия-

ние асимметричного виброуплотнения на качество ловерхности.//Цроб-лемы формования при изготовлении изделий сборного железобетона. Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции.-Челя-бинск, 1991, с. 22-23.

4. Грицюк Т.В., Калябина Л.В. Влияние режимов формования на качество поверхности железобетонных изделий.// Проблемы формования при изготовлении изделий сборного железобетона. Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции.-Челябинск, 1991, с.23-25.

5. Грицюк Т.В., Ларионов A.B., йишбина Л.В. Анализ технологической эффективности вибрационной и турбулентной активации мелкодисперсных компонентов бетонной смеси.// ВНИИНТПИ, выл.9-12,1991.

6. Прасолов Е.Я., Каплунов Л.И., Павликов А.Н., Рубановский M.JI., Грицюк Т.В. Смазка для форм. Авторское свидетельство

& 1350032 /СССР/.- Опубл. в Б.И., 1987, & 41.

7. Великодный Ю.И., Грицюк Т.В., Прасолов Е.Я., Рубановский М.Л. Смазка для каналообразователай при изготовлении железобетонных конструкций. Авторское свидетельство № 1525003 /СССР/.-Опубл. в Б.И., 1989, Ü 44.

8. Прасолов Е.Я., Рубановский М.Л., Питенько В.И., Емельяненко В.И., Грицюк Т.В. Виброплощадка для уплотнения бетонных смесей в форме. Авторское свидетельство Jé 1475791 /СССР/.-Опубл. в Б.И., 1989, Ji 16.

9. Гусев È.B., Грицюк Т.В., Ахрименко С.А., Пьяных В.В. Способ уплотнения бетонной смеси. Авторское свидетельство № 1680498 /СССР/.-Опубл. в Б.И., 1991, № 36.

10. Гусев Б.В., Грицюк Т.В., Ахрименко O.A., Пьяных В.В. Способ приготовления эмульсионной смазки. Авторское свидетельство № 1699775 /СССР/.-Опубл. в Б.И., 1991, № 47.

И. Гусев Б.В., Грицюк Т.В., Дуамбеков М.С., Кусаинов А.Т. Пригруз для уплотнения бетонной смеси в форме.-Положит, решение по заявке на изобретение № 4835223/33 от 17.12.1990.

12. Гусев Б.В., Грицюк Т.В., Зазимко В.Г., Тян В.А., Комар Д.Г, Способ приготовления бетонной смеси.-Положит, решение по заявке на изобретение № 4937046/33 от 20.05.1992.