ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ВЯЗКОСТИ ПРИ ВИБРОФОРМОВАНИИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЯЧЕИСТОБЕТОННОЙ СМЕСИ

Как известно, свойства коллоидных дисперсиых систем, к которым относится ячеистобетонная смесь, характеризуются рядом коэффициентов упругости, пластической вязкости и предельного напряжения сдвига. Основной реологической характеристикой формуемой смеси является коэффициент пластической вязкости - Кинетика изменения пластической вязкости растворной смеси при формовании изделий по литьевой технологии достаточно хорошо изучена. Многие авторы отмечают, что величина этого показателя в процессе формирования макроструктуры ячеистого бетона нарастает с одновременным развитием процесса газовыделения. Изменение пластической вязкости в процессе виброфоромования изучено недостаточно. В отдельных работах, посвященных этому вопросу5>6, указывается, что для получения более мелких пузырьков одинаковых размеров пластическая вязкость ячеистобетонной смеси должна быть постоянной в процессе всего периода интенсивного вспучивания.

Авторами настоящей статьи изучалась кинетика нарастания пластической вязкости при виброформовании ячеистого бетона. В исследованиях использовали ротационный вискозиметр совместной разработки ВНИИстрома и Калининского политехнического института, позволяющий автоматически регистрировать на ленте самопишущего прибора изменение тока вискозиметра, пропорциональное изменению пластической вязкости смеси. Измерения проводили в процессе вспучивания смеси при горизонтально направленном вибрировании образцов размером 470X350X350 мм. Амплитуда колебаний была принята постоянной во всех опытах и составляла 0,25 мм. Частота вибрации в процессе каждого опыта оставалась неизменной и равнялась 16, 30, 40, 50, 65 Гц. Для сравнения проводились измерения пластической вязкости смеси.

Анализ полученных зависимостей показал, что характер изменения пластической вязкости ячеистобетонной смеси при виброформоваяии образцов с частотой 16 Гц и без вибрации одинаков. Резкие колебания величины этого показателя, сопровождающиеся перегибами кривой ее изменения, отсутствуют. Скорость нарастания пластической вязкости во всех временных интервалах формования образца — от начала вспучивания до конца схватывания смеси — определяет характер ячеистой структуры бетона. Если эта скорость слишком велика по сравнению со скоростью газовыделения, образуются вытянутые в горизонтальном направлении поры и значительные разрывы сплошности массы. При скорости, значительно меньшей скорости газозыделения, увеличивается объемная масса бетона, а ячеистая структура характеризуется наличием неравномерно распределенных крупных пор. Изменение интенсивности вибрации в процессе виброформования в значительной мере влияет на вязкость ячеистобетонной смеси.

При вибрировании смеси с частотами 30, 40, 50 и 65 Гц наблюдаются значительные колебания пластической вязкости в начале и конце процесса вспучивания. Сначала она постепенно увеличивается, а затем резко уменьшается и остается минимальной в течение определенного времени, после чего вновь быстро нарастает. В конце процесса вспучивания наблюдается некоторое снижение пластической вязкости. Время указанных изменений зависит от частоты вибрации; чем она больше, тем быстрее наступает тиксотропное разжижение, и позже происходит снижение пластической вязкости смеси.

Указанное явление, по нашему мнению, связано с изменением акустических свойств смеси, поскольку при различных вынужденных частотах колебаний меняется время приближения системы к резонансе. Собственную частоту колебаний смеси определяли с помощью датчиков ускорений ДУ-5 виброизмерительной аппаратуры ВН6-5М, установленных на форме и внутри смеси. С целью сближения объемных масс смеси и датчика последний заключали в пенопластовый корпус, снабженный устройством для фиксации в смеси. Тем самым достигалась наибольшая идентичность колебаний смеси и датчика

Собственные частоты колебаний смеси определяли следующим образом; форму со смесью периодически снимали с виброплощадки и одновременно регистрировали сигналы датчиков на осциллографе Н-700. Этот показатель вычисляли как величину, обратную периоду колебаний сигнала датчика, установленного в смеси, после полного затухания сигнала датчика на форме.

Собственная частота колебаний смеси изменяется в процессе обработки во времени (рис. 2) и в зависимости от высоты вспучивания (рис. 3). Оказалось, что по мере вспучивания собственные частоты сначала уменьшаются от 60—65 До 30—32 Гц, а затем вновь возрастают до 65—70 Гц. При совпадении вынужденной частоты вибрации с собственной частотой колебаний смеси возникает резонанс, приводящий к снижению пластической вязкости. Из рис., 1 и 2 видно, что при формовании с частотами 40, 50 и 65 это явление возникает дважды. В момент наступления первого резонанса смесь кипит. Для устранения этого явления целесообразно работать с частотой значительно ниже резонансной или же на короткий промежуток времени выключать вибрацию. К аналогичному выводу пришли и другие исследователи. При повторном резонансе разжижение схватившейся смеси оказывается незначительным. В результате происходит вибрационное разрушение образовавшейся ячеистой структуры. Устранить указанное явление можно повышением частоты вибрации в этот период до 80—100 Гц с сохранением постоянной интенсивности колебании или осуществлением виброформования на протяжении всего процесса вспучивания с частотами менее 30 Гц.

Собственные частоты колебаний смеси определяются не только ее акустическим состоянием в различные периоды формования, но и размерами формуемого массива. Поэтому указанные выше значения собственных частот колебаний ячеистобетонной смеси справедливы лишь для образцов размером 470X35QX Х350 мм. Для массивов иных размеров собственные частоты колебаний должны быть определены особо.

Таким образом, показатель пластической вязкости может быть использован з качестве параметра управления виброформованием. Такую обработку ячеистого бетона целесообразно осуществлять с частотой, отличающейся от значений собственных частот колебаний смеси на протяжении всего процесса. Поскольку собственная частота колебаний зависит от размеров формуемого изделия. область резонансных частот должна быть определена для каждого размера ячеистобетонного массива.