Повышение однородности ячеистого бетона при ударном способе формования —
В НИПИсиликатобетоне ведутся научные исследования по созданию технологии и оборудования для формования ячеистобстонных смесей с использованием ударных воздействий. В рамках выполненных работ исследовано влияние некоторых технологических параметров и состава смеем на известково-цементном вяжущем на физико-механические показатели и однородность бетона.
При проведении исследований принята расчетная объемная масса бетона, равная в среднем 600 кг/м3. Планирование экспериментов проводилось по плану второго порядка с пятью переменными. Варьируемые технологические параметры ячеистобетонной смеси и пределы их варьирования приведены в таблице.
Постояпныс параметры смеси: удельная поверхность песка 2100—2200 см2/г и удельная поверхность известково-песчаной смеси не менее 3500—4000 см2/г — приняты на основании результатов опытно-промышленных экспериментов по изготовлению ячеистого бетона объемной массой 600 кг/м3 с учетом опыта работы 1аводов по производству ячеистобетонных изделий с вышеуказанной объемной массой. Формование ячеистобетонной смеси осуществлялось при постоянных параметрах ударных воздействий, которые были выбраны по результатам специальных исследований. Результаты экспериментов были обработаны на ЭВМ. По полученным уравнениям регрессии построены соответствующие зависимости.
Диализ зависимости объемной массы чт варьируемых технологических параметров смеси в пределах исследуемых интервалов показал, что объемная масса ячеистого бетона мало зависит от расхода цемента, содержания активной СаО в смеси, температуры воды затворения и В/Т, а зависит практически только от содержания алюминиевой пудры в смеси. при ударном формовании, как и при любом другом с применением динамических воздействий (например, вибрационном), в отличие от литьевой технологии оптимальные реологические характеристики ячеистобетонной смеси (вязкость и предельное напряжение сдвига) обеспечиваются не количеством воды затворения (В/Т), а в первую очередь динамическими воздействиями.
На рис. 1 в качестве примера приведена зависимость объемной массы ячеистого бетона от содержания алюминиевой пудры (кривая 2) и температуры воды затворения (кривая J) при расходе цемента 15%, содержании активной СаО в смеси 14% и В/Т=0.38.
Наименьшее значение объемной массы бетона наблюдается при содержании в смеси 0,08% алюминиевой пудры, при этом, как уже отмечалось выше, температура воды затворения практически не влияет на величину объемной массы бетона. В данном случае содержание в смеси 0,08% алюминиевой пудры можно считать оптимальным. Оптимальным расходом газообразователя считается тот, при котором обеспечивается получение наименьшей объемной массы (наибольший коэффициент использования газообразователя) и наибольшего предела прочности при сжатии.
Рассмотрим отдельно влияние на однородность бетона некоторых варьируемых технологических параметров смеси. Коэффициент однородности бетона по объемной массе в пределах исследуемых интервалов мало зависит от расхода цемента. при увеличении расхода цемента сверх 14—15% наблюдается лишь незначительное повышение однородности.
Коэффициент однородности бетона по объемной массе при всех рассматриваемых расходах цемента в значительной степени зависит от содержания активной СаО в смеси. С увеличением содержания активной СаО в смеси с 12 до 16% коэффициент однородности по объемной массе вначале уменьшается, а затем увеличивается. Наименьшие значения коэффициента 0,88—0,895 наблюдаются при содержании активной СаО в смеси 14%. а наибольшие 0,94—0,95 при максимальном содержании активной СаО в смеси 16%. Однако коэффициент однородности бетона по пределу прочности при сжатии при повышении содержания активно); СаО практически непрерывно уменьшается. Это вызвано, по нашему мнению, высокой максимальной температурой смеси и в первую очередь высокой температурой смеси в конце формования.
При увеличении расхода цемента с 1C до 20% характер изменения кривых однородности бетона по пределу прочности при сжатии аналогичен характеру изменения кривых однородности бетона пв объемной массе в зависимости от содержания активной СаО. Наименьшие значения коэффициента 0,5—0.55 наблюдаются при расходе цемента 13—14%, а наибольшие 0,66—0,74 — при максимальном расходе цемента 20%.
Таким образом, однородность по пределу прочности при сжатии при ударном способе зависит от расхода цемента и содержания активной СаО в смеси, и в этом случае для повышения однородности необходимо использовала смеси с пониженным содержанием активной СаО либо с повышенным или пониженным расходом цемента. Целесообразно принять пониженный расход цемента, даже без учета экономически преимушеств данного мероприятия, так как однородность бетона по объемной массе, как уже выше отмечалось, практически мало зависит от расхода.
Из изложенного следует, что наблюдаются заметные противоречия: с одной стороны, однородность бетона по объемной массе увеличивается с повышением содержания активной СаО в смеси, например с 14 до 16%, с другой стороны при этом однородность по пределу прочности при сжатии уменьшается.
Анализ зависимости коэффициента конструктивного качества от ряда технологических параметров смеси показал следующее: максимальное значение коэффициента конструктивного качества наблюдается при температуре воды затворения 25°С (рис. 2). Отклонение от оптимальной температуры воды затворения на 5°С вызывает уменьшение коэффициента конструктивного качества бетона в среднем на 20%. Это вызвано тем, что в случае высокой температуры смесь начинает вспучиваться уже при се приготовлении.
Во время перемешивания в смесителе происходит потеря газа, а при выгрузке смеси в форму даже частичное разрушение структуры с дальнейшей потерей газа. Если же температура низкая, то после выгрузки в форму смесь еще практически не вспучивается, но в это время опа подвергается динамическим (ударным) воздействиям, что является нежелательным, потому что начало динамических воздействий на смесь должно совпадать с началом ее интенсивного вспучивания и заканчиваться после полного завершения газовыделения.
Примерно аналогичная зависимость коэффициента конструктивного качества наблюдается при увеличении расхода цемента. С увеличением расхода цемента с Ю до 20% коэффициент конструктивного качества вначале увеличивается, а затем уменьшается. Экстремальные значения коэффициента конструктивного качества 173—190 наблюдаются при расходе цемента 15%. Наименьшее значение коэффициента конструктивного качества приходится на бетон, полученный из смеси с максимальным содержанием активной СаО.
При увеличении содержания активной СаО в смеси с 12 до 16% наблюдается непрерывное уменьшение коэффициента конструктивного качества бетона. При всех соотношениях извести и цемента, а также при максимальном и минимальном коэффициент вначале увеличивается, а затем уменьшается. Максимальные значения коэффициента конструктивного качества бетона относятся к смесям с В/Т0,38—0,4. Это хорошо согласуется с результатами заводских исследований по выбору оптимальных В/Т при изготовлении ячеистобетонных изделий объемной массой 600 кг/м3 по комплексной вибрационной технологии.
Таким образом, максимальные значения Коэффициента конструктивного качества бетона наблюдаются при расходе цемента 15%, В/Т=0,38, температуре воды затворения 25°С и содержании активной СаО в смеси 12%. При этом увеличение первых трех технологических параметров (независимых переменных.) до вышеуказанных величин вызывает повышение коэффициента конструктивного качества, а затем его уменьшение. Увеличеиние содержания активной СаО в смеси вызывает непрерывное понижение Коэффициента конструктивного качества бетона. Это обусловлено в первую очередь, как и при влиянии этого параметра на коэффициент однородности по пределу прочности при сжатии, относительно высоким разогревом смеси, что подтверждается данными других исследований.
Здесь следует заметить, что критическое рассмотрение зависимостей продолжительности ударного формования, пластической прочности сырца и качества бетона от ряда варьируемых технологических параметров смеси показало, что имеются вполне определенные противоречия с точки зрения оптимальных параметров ячеистобетонной смеси. В одном случае, например, для сокращения продолжительности ударного формования смеси и сроков доавтоклавной выдержки необходимо использовать смеси с повышенным содержанием активной СаО и пониженным расходом цемента, а в другом — для повышения коэффициентов Однородности и конструктивного качества бетона необходимо использовать смеси с пониженным содержанием активной СаО в смеси. На основании изложенного следует, что для комплексной оценки влияния ряда технологических параметров целесообразным является изучение их совместного влияния на процесс формования, свойства сырца и качество ячеистого бетона.
Оценка совместного влияния расхода цемента и содержания активной СаО в смеси на продолжительность формования, пластическую прочность сырца в коэффициент конструктивного качеству бетона показала, что для достижения продолжительности ударного формования не более 13 мин, пластической проч-ности сырца не менее 300 гс/см2 и коэффициента конструктивного качества не менее 180 оптимальными технологическими параметрами ячеистобетонной смеси (расход и соотношение компонентов в известково-цементном вяжущем) можно считать расход цемента 12—17% и содержание активной СаО в смеси 13-14% (рис. 3).