Дудар І.Н., Дмитренко В.Л.

Вінницький національний технічний університет

Дослідження ролі хімічних добавок при термосиловому впливі

За об’ємом виробництва, рівню технічних і економічних показників бетон і залізобетон займають провідне місце в загальній структурі світового виробництва продукції будівельної індустрії. А тому розкриття резерву міцності бетону за рахунок комплексного впливу хімічних добавок і термосилового впливу (ТСВ) та збільшення його щільності і довговічності, є дуже важливою і актуальною проблемою.

Основна увага у розвитку бетонознавства приділяється отриманню якісних конкурентоспроможних бетонів, до числа яких слід віднести бетони з високою ранньою і нормативною міцністю.

В найближчий час відбудеться поступове зростання попиту на довговічні, високоміцні, стійкі бетони. В таких бетонах використовуються як індивідуальні хімічні модифікатори, що поліпшують укладання бетонної суміші і, сприяють підвищенню фізико-механічних показників бетону, так і комплексні добавки, що включають в себе кілька десятків індивідуальних хімічних добавок різного функціонального призначення.

При підвищеному дозуванні ущільнюючих добавок і їх комбінації утворюється помітна кількість голкових кристалів подвійних солей, що підвищують щільність і мікроармують цементний камінь [1].

         У термосиловій технології бетону в ролі силового фактору використовується термічне розширення речовини при сталому об’ємі. Але тоді в бетонах починають розвиватися деструктивні процеси, викликані термічним розширенням парогазової та рідкої фази [2, 3, 4].

         Тиск в бетонній суміші при ТСВ з комплексним впливом хімічних добавок можна описати таким виразом:

                                                (1)

де Рб – тиск в бетонній суміші;

     Рх – величина кристалізаційного тиску, що виникає при підвищеному дозуванні ущільнюючих добавок і їх комбінації;

     Ртб – тиск від термічного розширення бетонної суміші;

     Ртв – тиск від розширення термоактивної речовини (води);

     Рп – тиск від навантаження.

         Величину кристалізаційного тиску бетонної суміші можна визначити за формулою:

,                                                 (2)

де С/С0 – ступінь перенасичення рідкої фази;

     k – стала Больцмана;

     Т – абсолютна температура, оС;

     Vм – молекулярний об’єм.

         Величину тиску в системі від розширення бетонної суміші можна знайти за формулою [5]:

                                                       (3)

де  - коефіцієнт розширення бетонної суміші;

      - коефіцієнт стисливості бетонної суміші;

      - проміжок часу.

         Величина тиску від розширення термоактивної речовини складає [6]:

                                                        (4)

         Для прискорення швидкості тверднення необхідно використовувати тиск навантаження не менший за тиск розширення бетонної суміші. Підставивши дані з формули (4) отримуємо:

                                                        (5)

         Підставивши вирази (2), (3), (4), (5) в (1) отримуємо:

                                     (6)

         Приріст міцності бетону, що твердіє під тиском можна визначити по залежності:

,                (7)

де Rпр – приріст міцності;

     Rстр – міцність структури після віброущільнення бетонної суміші;

     Апрес, Апр, Ахд, Атв – інтенсивність росту міцності бетону в процесі силового впливу тиском, величину і тривалість прикладання силового впливу, комплексного впливу хімічних добавок, яку можна визначити як:

                                             (8)

      - час силового впливу тиску, витримки до прикладання тиску, приведений термін і термін закінчення теплової обробки до розрахункового періоду;

      - час дії хімічної добавки;

      - час витримки;

       - коефіцієнт, що враховує режим силового впливу тиску і величину тиску;

       - коефіцієнт, що враховує вплив хімічних добавок і їх величину.

         Коротко, залежність (7) можна записати, як:

,                                                (9)

де Rт – приріст міцності від впливу тиску;

     Rt – приріст міцності від впливу температури;

     Rтв – приріст міцності після розпалубленя виробу.

         Міцність бетону виготовленого з ТСВ і комплексним впливом хімічних добавок, буде відрізнятися від (9) на величину зміцнення від впливу хімічних добавок:

                                         (10)

де Rx – приріст міцності від впливу хімічних добавок, можна представити у вигляді:

,                                                      (11)

де Ахд – інтенсивність приросту міцності бетону при комплексному впливі хімічних добавок;

     kx – коефіцієнт, що враховує вплив хімічних добавок;

      - час дії хімічної добавки;

      - час витримки.

         Отже, зіставивши рівняння (7), (10) та (11) отримуємо формулу, яка характеризує ріст міцності бетону в умовах ТСВ і комплексного впливу хімічних добавок у період до 28 доби для будь-яких режимів тверднення пропонується визначати по залежності:

.                  (12)

         Вираз (12) враховує: умови тверднення бетону, витримку бетонної суміші під тиском, величину і тривалість прикладання силового впливу, комплексний вплив хімічних добавок.

         Обчислимо приріст міцності бетону, що твердіє під тиском без впливу температури:

                        (13)

де Rпр – приріст міцності;

     Rстр – міцність структури після віброущільнення бетонної суміші;

     Апрес, Апр, Ахд – інтенсивність росту міцності бетону в процесі силового впливу тиском, величину і тривалість прикладання силового впливу, комплексного впливу хімічних добавок;

       - час силового впливу тиску, витримки до прикладання тиску, приведений термін і термін закінчення теплової обробки до розрахункового періоду;

      - час дії хімічної добавки;

      - час витримки;

       - коефіцієнт, що враховує режим силового впливу тиску і величину тиску;

       - коефіцієнт, що враховує вплив хімічних добавок і їх величину.

         Коротко, залежність (13) запишемо:

,                                                (14)

де Rт – приріст міцності від впливу тиску;

     Rтв – приріст міцності після розпалубленя виробу.

         Запишемо цю залежність з додаванням величини приросту міцності від впливу хімічних добавок:

                                         (15)

де Rx – приріст міцності від впливу хімічних добавок.

         Зіставивши рівняння (11),(13) і (15) отримуємо формулу, що характеризує ріст міцності бетону в умовах силового впливу і комплексного впливу хімічних добавок для будь-яких режимів тверднення:

                         (16)

         Даний вираз враховує: умови тверднення бетону, витримку бетонної суміші під тиском, комплексний вплив хімічних добавок без теплової обробки.

         Отже, за допомогою виведених залежностей встановлена: закономірність наростання міцності бетону, що твердне в умовах термосилового впливу та комплексного впливу хімічних добавок, яка враховує вплив хімічних добавок, тиску (навантаження), прогріву; аналітична залежність зміни тиску в бетонній суміші при впливі хімічних добавок; формула, яка характеризує ріст міцності бетону в умовах ТСВ і комплексного впливу хімічних добавок у період до 28 діб для будь-яких режимів тверднення; формула приросту міцності бетону, що твердіє під тиском без впливу температури.

 

 

 

 

 

 

Література

1.                Дворкин Л. И., Дворкин О.Л. Основы бетоноведения. – С-П.: СБ, 2006. – 692 с.

2.            Roy  Della M.., Gouda George R.J. Amer. Ceramie Societu. V. 56, №10,1973.-Р.549-550.229.

3.            Счастный А.Н. Оптимизация тепловой обработки изделий из цементных и силикатных бетонов в различных газовых средах / Дис. д.т.н.. – М.: 1979. – 328 с.

4.                Федоров В.А. Исследование расширения и усадки бетонов в процессе пропаривания и при последующем твердении / Дис. д.т.н. – М.: 1974. – 254 с.

5.                Дудар І.Н. Термосилова технологія бетону. Монографія. – Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2001. – 146 с.

6.                Швець В.В., Дудар І.Н. Вібротермосилова технологія залізо-бетонних виробів і конструкцій. Монографія. – Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2007. – 87 с.