2097

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

BUILDING MATERIALS

AND PRODUCTS

УДК 691.327:539.4

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ СУПЕРПЛАСТИФИКАТОРА

НА ПРОЦЕСС И ПАРАМЕТРЫ РАЗРУШЕНИЯ ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ ПО МЕТОДУ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ

И.Н. Максимова, В.Т. Ерофеев, Н.И. Макридин, Ю.В. Полубарова

Приведены экспериментально полученные кинетические зависимости влияния суперпластификатора на процесс разрушения и структурные параметры качества сравниваемых серий образцов цементного камня.

Ключевые слова: цементный камень, прочность, акустическая эмиссия, коэффициент интенсивности напряжений, энергия разрушения материала

BUILDING MATERIALS AND PRODUCTS

COMPARATIVE ANALYSIS OF SUPERPLASTICIZER INFLUENCE ON THE PROCESS AND PARAMETERS OF CEMENT PASTE FRACTURE ACCORDING TO THE METHOD OF ACOUSTIC EMISSION

I.N. Maksimova, V.T. Erofeev, N.I. Makridin, Ju.V. Polubarova

The authors presents experimentally obtained kinetic effect of superplasticizer on the process of destruction and structural quality parameters of compared series of cement stone samples.

Keywords: cement stone, strength, acoustic emission, stress intensity factor, fracture energy of the material

По современным воззрениям, повышение прочности цементного камня и бетона в результате применения пластифицирующих добавок обусловлено не только сокращением воды в бетонной смеси, а следовательно, и объема пор в цементном камне, но и диспергированием агрегированных частиц цемента, изменением электрических явлений на межфазовых границах цементных частиц и условий протекания процессов гидролиза и гидратации, приводящих к образованию более высокого содержания гелевой составляющей цементного камня. По мнению В.Г. Батракова [1], химические добавки являются ключом к решению технологических проблем современных бетонов и позволяют кардинально изменять реотехнологические свойства цементных систем, плотность, однородность и прочность структуры матричной фазы цементных композитов.

Нами показано [2] влияние концентрации и процедуры введения суперпластификатора в цементно-водную композицию на субмолекулярную гетерогенность структуры цементного камня. По ионизационным рентгенограммам цементного камня в возрастном диапазоне от 28 суток до 18 лет определены величины его блоков

мозаики Ld по О.П. Мчедлову-Петросяну [3], позволяющие судить о гранулометриче-

ской однородности структуры образующихся фаз, о степени упорядоченности кристаллов, о величине удельной поверхности образующихся фаз и плотности дислокаций в структуре, определяющих в конечном счете прочность цементного камня как матричной основы бетонов повышенной прочности. Однако все эти данные не раскрывают влияние суперпластификатора на процесс и параметры разрушения цементного камня с позиций структурной механики разрушения материалов.

В данной работе представлены результаты экспериментальной оценки и идентификации процесса разрушения образцов цементного камня типа I по

ГОСТ 29167 по энергетическому параметру акустической эмиссии ( ЭАЭ , В2/см2),

который регистрировали с помощью акустико-эмиссионного устройства [4, 5] в реальном масштабе времени при неравновесных механических испытаниях опытных образцов.

Для изготовления опытных образцов цементного камня при исследовании влияния добавки суперпластификатора на процесс и параметры его механического разрушения был использован бездобавочный сульфатостойкий портландцемент марки 400 Вольского завода с нормальной густотой 24 %. Было изготовлено две серии образцов типа I размером 4×4×16 см с В/Ц=0,24. При этом контрольная серия образцов № 1 была приготовлена без суперпластификатора (СП) С-3, а серия № 2 – с дозировкой СП

вколичестве 1 % от массы цемента. Суперпластификатор предварительно растворяли

вводе затворения.

Формование образцов осуществляли на лабораторной виброплощадке со стандартными параметрами вибрации в течение 3–5 с. Отформованные образцы размещали над водой в закрытой гидравлической ванне. После выдержки в течение 17 часов образцы подвергали в лаборатории тепловлажностной обработке по режиму: подъем температуры 2 ч, изотермическая выдержка 8 ч при 85–90 С, естественное остывание образцов в пропарочной камере. Далее образцы находились в естественных лабораторных условиях, где в зависимости от сезона температура и относительная влажность изменялись, соответственно, в диапазоне 8–24 С и 56–90 %.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

∑ЭАЭ, В2/см2

σ/R ри

Рис. 1. Зависимости суммарной энергии акустической эмиссии (∑ЭАЭ, В2/см2) от относительного напряжения (σ/RРИ) для образцов цементного камня серии №1:

1 – в возрасте 28 суток; 2 – в возрасте 420 суток; 3 – в возрасте 18 лет

Кинетику изменения физико-механических свойств цементного камня на образцах серий № 1 и № 2 наблюдали в течение 18 лет. Следует отметить, что оценку контролируемых параметров во все сроки испытаний проводили в лаборатории при температуре (20±2) С и относительной влажности 58–60 %.

На рис. 1 и 2 представлены экспериментальные кинетические зависимости 1–3 суммарной энергии акустической эмиссии (АЭ) на кривой нагружения сравниваемых серий опытных образцов цементного камня типа I при неравновесных механических испытаниях, соответственно, в возрасте 28 и 420 суток и 18 лет.

Из анализа зависимостей 1–3 следует, что при прочих равных условиях регистрации суммарной энергии акустической эмиссии, с одной стороны, интенсивность энергии АЭ в зависимости от уровня нагружения опытных образцов цементного камня сравниваемых серийв возрасте 28 суток значительно ниже, чем интенсивность в возрасте 420 суток и тем более в возрасте 18 лет, что, естественно, обусловлено различной степенью гидратации цемента. С другой стороны – интенсивность суммарной энергии АЭ опытных образцов серии I в возрасте 18 лет оказалась в два раза выше по сравнению с образцами серии № 2 в том же возрасте, что отражает особенности гидратационного твердения цементного вяжущего при изменении условий твердения в присутствии добавки СП.

BUILDING MATERIALS AND PRODUCTS

∑ ЭАЭ, В2/см2

σ/R РИ

Рис. 2. Зависимости суммарной энергии акустической эмиссии (∑ЭАЭ, В2/см2) от относительного напряжения (σ/RРИ) для образцов цементного камня серии №2:

1 – в возрасте 28 суток; 2 – в возрасте 420 суток; 3 – в возрасте 18 лет

Ранее [6] рентгенофазовыми исследованиями опытных образцов сравниваемых серий в возрасте цементного камня 18 лет было показано, что в цементной системе в присутствии СП, содержащего активные функциональные группы, параллельно протекают, с одной стороны, процессы активации гидратации вследствие диспергирования частиц вяжущего, а с другой – процессы изменения морфологии гидросиликатов кальция и перекристаллизации гидратов, что приводит к существенному изменению дисперсно-кристаллитной структуры, свойств и параметров механического поведения цементных материалов.

Анализ численных значений показателей механического качества сравниваемых серий образцов в контрольные сроки твердения, приведенных в таблице, позволяет

констатировать, что прочность при сжатии ( RСЖ ) как контрольных, так и модифи-

цированных структур цементного камня имеет тенденцию роста. Образцы первой серии показали рост на 17,3 %, а образцы второй серии – на 19,9 %. При этом образцы

с СП во все сроки испытания показали меньшие значения RСЖ относительно контрольных образцов.

Показатели качества образцов серий 1 и 2

BUILDING MATERIALS AND PRODUCTS

ном возрасте, а в возрасте 420 суток и 18 лет названные значения у цементного камня модифицированной структуры значительно выше, чем у контрольных образцов без суперпластификатора С-3.

Список литературы

1.Батраков, В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика / В.Г. Батраков. – 2-е изд. – М.: Стройиздат, 1998. – 768 с.

2.Макридин, Н.И. О структурообразовании цементного камня / Н.И. Макридин, А.П. Прошин, В.Н. Вернигорова, И.Н. Максимова // Современные проблемы строительного материаловедения. Ч. 1: Перспективные направления в теории и практике минеральных вяжущих и материалов на их основе. Академические чтения РААСН: материалы междунар. конф. – Самара, 1995. – С. 7–10.

3.Мчедлов-Петросян, О.П. Химия неорганических строительных материалов / О.П. Мчедлов-Петросян. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1988. – 304 с.

4.Макридин, Н.И. Метод акустической эмиссии в строительном материаловедении / Н.И. Макридин, Е.В. Королев, И.Н. Максимова // Строительные материалы. – 2007. – № 3. – С. 26–29.

5.Макридин, Н.И. Структурообразование и конструкционная прочность цементных композитов / Н.И. Макридин, Е.В. Королев, И.Н. Максимова. – М.: МГСУ, 2013. – 152 с.

6.Макридин, Н.И. Фактор времени в формировании фазового состава структуры цементного камня / Н.И. Макридин, О.В. Тараканов, И.Н. Максимова, И.А. Суров // Региональная архитектура и строительство. – 2013. – № 2. – С. 26–31.

7.Максимова, И.Н. Комплексная оценка механического поведения модифицированной структуры цементного камня разного возраста / И.Н. Максимова, Н.И. Макридин, Ю.П. Скачков, Е.А. Тамбовцева // Региональная архитектура и строительство. – 2014. – № 3. – С. 29–36.

References

1.Batrakov, V.G. Modified concrete. Theory and practice / V.G. Batrakov. – 2nd edition. – М.: Stroyizdat, 1998. – 768 p.

2.Makridin, N.I. About the structure formation of cement stone / N.I. Makridin, V.N. Vernigorova, I.N. Maksimova // Modern problems of building materials. Part 1: Perspective directions in the theory and practice of mineral binders and materials on their basis. Academic readings of RAACS. Proceedings of International Conference. – Samara, 1995. – P. 7–10.

3. Mchedlov-Petrosyan, O.P. Chemistry of inorganic construction materials / O.P. Mchedlov-Petrosyan. – 2nd edition. Revised and enlarged. – М.: Stroyizdat, 1988. –

304p.

4.Makridin, N. I. Acoustic emission method in construction materials / N.I. Makridin, E.V. Korolev, I.N. Maksimova // Building materials. – 2007. – № 3. – P. 26–29.

5.Makridin, N.I. Pattern formation and the structural strength of cement composites / N.I. Makridin, E.V. Korolev, I.N. Maksimova. – M.: MSUCE, 2013. – 152 p.

6.Makridin, N.I. The time factor in the formation of the phase composition of cement stone structure / N.I. Makridin, O.V. Tarakanov, I.N. Maksimova, I.A. Surov // Regional architecture and engineering. – 2013. – № 2. – P. 26–31.

7.Maksimova, I.N. Comprehensive assessment of the mechanical behavior of cement paste modified structures of different ages / I.N. Maksimova, N.I. Makridin, Y.P. Skachkov, E.A. Tambovtseva // Regional architecture and engineering. – 2014. – № 3. – P. 29–36.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

ВЛИЯНИЕ НАПОЛНИТЕЛЕЙ НА ДИССИПАТИВНЫЕ СВОЙСТВА

ПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ЭПОКСИДНОЙ СМОЛЫ

В.Д. Черкасов, Ю.В. Юркин, В.В. Авдонин, А.А. Пугачев, Е.В. Мокейкина

Представлены результаты исследования полимерных композитов на основе эпоксидной смолы с различными наполнителями. В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований установлены составы композитов, существенно повышающие демпфирующие свойства эпоксидных смол.

Ключевые слова: полимерные композиты на основе эпоксидной смолы, наполнитель, демпфирование

INFLUENCE OF FILLERS ON DISSIPATIVE PROPER TIES OF POLYMER COMPOSITE MATERIAL ON EPOXY RESIN

V.D. Cherkasov, Y.V. Yurkin, V.V. Avdonin, A.A. Pugachev, E.V. Mokeykina

This article presents a study of polymer composites based on epoxy resin with various fillers. In the result of theoretical and experimental studies composites formulations significantly increasing damping properties of epoxy resins are defined.

Keywords: polymer composites on epoxy resin, a filler, damping