ОРИЕНТИРУЮЩЕЕ ДЕЙСТВИЕ ВИБРАЦИИ И АНИЗОТРОПИЯ ПРОЧНОСТИ БЕТОНОВ

Известно, что в процессе изготовления изделий из плотного или ячеистого бетона возникает анизотропия его свойств, в той числе и прочности. Причина возникновения анизотропии в материалах преимущественная ориентация их структурных элементов. Объяснить возникновение анизотропия бетона можно ориентирующим действием.

В вибрационном или звуковом поле суспензии частицы некруглой формы ориентируются по их наибольшей оси перпендикулярно направлению распространения колебания пли вибрации Ориентация пемзомерной частицы происходит под действием момента вращения от -пары сил, образующейся в результате обтекания частицы потоком окружающей ее жидкости. Ориентация свободно суспензированных частиц имеет место лишь при условии, если плотность частиц отличается от плотности жидкости. Процесс ориентирования частиц происходит до тех пор, пока их размер остается меньше длины звуковой волны.

Механизм ориентации может быть из рассмотрения поведения пластинки при непрерывном обтекании ее потоком идеальной жидкости. Струйки потока при обтекании пластинки будут имен, примерно такой вид, как показано на рисунке.

Статическое давление потока жидкости на пластинку в равных точках ее поверхности зависит от скорости, которую в этих точках имеет жидкость. Наибольшее давление будет в тех точках пластинки, где течение прекращается. Этим, так на критическим, точкам соответствуют точки А и В на передней и поверхности пластин кН. В этих точках появляется пара сил, момент которой поворачивает пластинку.

На рисунке видно, что изменение направления потока на обратное благодаря симметрии картины линий тока не изменит направления момента вращения.



Поэтому пластинка, находящаяся в переменном потоке жидкости, направление которого периодически «изменяется, как это имеет «место при вибрационном воздействии, будет -поворачиваться в том же направлении, как и в постоянном потоке, устанавливаясь поперек потока.

Момент вращения для свободной пластинки:


При прочих равных условиях, как видно из формулы, чем крупнее частицы суспензии и больше интенсивность вибрации, тем больше момент вращения и быстрее -частицы ориентируются.

Микроскопические исследования дробленных частичек извести, песка, цемента в других компонентов ячеистобетонной смеси, а также компонентов смеси для плотного «бетона показывают, что основная масса их неизомерна. Центры кристаллизации и кристаллические частицы, образующиеся в результате гидратации вяжущего в процессе виброформования изделий из бетона.

Бетон является высок о концентрированной суспензией, поэтому в процессе формования под действием направленной вибрации неизомерные частицы ориентируются. Наименьшая длина волны — в ячеистобетонной смеси, она равна 0.4—0,5 м.

При твердении бетона, особенно ячеистого, в процессе вызревания частицы бетона и вновь образованные кристаллы фиксируются о ориентированном состоянии, образуя гак называемую строчечную структуру. Для строчечной структуры характерно, что пределы прочности и направлении волокон компонентов бетона наибольшие.

Для качественной и количественной оценки эффекта ориентации анизотропию прочности были отформованы изделия из тяжелых и легких бетонов различных размеров на виброплощадках плотный силикатный бетон ша молотой извести и молотом песке; плотный бетон на цементе и немолотом речном песке.

Результаты испытаний контрольных образцов размером 10х10 см выпиленных изделий, прошедших автоклавную обработку, приведены в таблице. Кат видно из таблицы, независимо от типа и сыр нового состава бетона предел прочности при сжатии во всех случаях больше направлении, пор пендикулярном направлению вибрации, т. е. «вдоль волокон». Величина превышения прочности составляет 9—20%. Предварительно для более объективной оценки полученных данных все контрольные образцы были подвергнуты неразрушающим испытаниям на приборе «Бетон-ЗМ». Во всех случаях импульсная скорость ультразвука, характеризующая прочность изделий при сжатии, имела большее значение в направлении, перпендикулярном направлению вибрации.

Направленная вибрация в процессе формования ориентирует неизоморфные частицы бетона, что является причиной анизотропии его свойств. Вибрацию можно использовать для управления анизотропией многих изделий и материалов, в сырьевом составе которых имеются не изомерные компоненты.