Оптимизация режима циклической виброактивации твердеющего бетона

Вибрационное уплотнение твердеющего бетона следует осуществлять в стадийно наступающих моментах внезапного упрочнения системы, так называемых «переходных моментах», которые достаточно просто обнаруживаются по времени наступления характерных переломов (скачков) предварительно полученных пластограмм. Эти «моменты» протекают синхронно как в цементном тесте, так и в смесях, т.е. являются константой данного портландцемента. Отсюда, однако, не следует, что оптимальный режим вибрирования (время осуществления, количество уплотнений, продолжительность в каждом из сроков) может быть постоянным для смесей, обладающих различными пластическими свойствами. Для жестких (с низким водосодержанием) смесей максимальный эффект будет достигнут при сравнительно меньшем количестве уплотнений, осуществляемых в начальных переходных моментах, в то время как для пластичных (с повышенным В/Ц) бетонных смесей количество циклов вибрирования должно быть увеличено.

Изложенное иллюстрируется опытами по изготовлению образцов-балочек (4х4х16 см), изготовленных из растворной смеси состава Ц:П=1:2, с В/Ц=0,4; 0,6 и 0,8 на новороссийском портландцементе. Время уплотнения твердеющих при 20±2 ^оС образцов назначали по точкам перелома кривых структурообразования (рис.2.3) – через каждые 90±10 мин с момента затворения цемента водой. Продолжительность однократного уплотнения увеличивали по мере отвердевания образцов (составляла от 5 до 30 с). Образцы подвергали однократному (повторному) вибрированию в указанных сроках, одно-восьмикратному циклическому уплотнению (через 90; 90 и 180; 90, 180 и 270 мин и т. д.) и периодическому многократному вибрированию в промежуточное время (через 45; 45 и 135; 45, 135 и 225 мин и т.д.). В 28-суточном возрасте «нормального» твердения определяли среднюю плотность, прочность при изгибе и сжатии образцов, производили статистическую обработку полученных результатов, оценивали доверительные границы показателей (при условии получения 95-процентной достоверности) и строили соответствующие графические зависимости (динамика изменения прочности при сжатии представлена на рис.6.3).

Рис.6.3. Влияние повторного (а), циклического (б) и периодического (в)

уплотнения на прочность при сжатии образцов, изготовленных из

растворных смесей с В/Ц=0,4 (1); 0,6 (2) и 0,8 (3)

Как видно, повторное вибрирование более эффективно для жестких смесей и это вполне логично, поскольку незначительное разобщение цементных частиц жидкой фазой приводит к тому, что процесс интенсивного структурообразования материала начинается с первых же актов гидратации минералов. И поскольку в данный период гидратная оболочка характеризуется незначительной толщиной, то осуществление силовых воздействий в момент стяжения системы позволяет в большей степени уплотнить цементные зерна. Циклическая вибрация дает более ощутимый результат – прирост прочности образцов при сжатии составляет 60…130 %, причем, величина этих показателей и оптимальное количество циклов уплотнения также в значительной мере зависят от исходной пластичности (В/Ц) смеси. Если для образцов, изготовленных из растворной смеси с В/Ц=0,4, максимум прочности при сжатии (60…75 %) достигается при двухразовом уплотнении (через 90 и 180 мин) и при дальнейшей обработке достигнутый уровень, практически, не меняется, то для образцов с В/Ц=0,6 и 0,8 прирост прочности 85…95 и 100…130 %, соответственно, получен при пяти- и восьмиразовой циклической вибрации. Эффективность периодического (в промежуточные сроки) уплотнения сравнительно невелика.

Следует отметить, что достигнутый в месячном возрасте прирост прочности сохраняется и в более поздние сроки. Например, прочность контрольных и подвергнутых пятикратной циклической вибрации образцов с В/Ц=0,6 в 28-суточном возрасте составляла, соответственно, 25,0±1,6 МПа (100±6,3%) и 49,0±0,8 МПа (192,2±3,1%); после двухлетнего твердения в стандартных температурно-влажностных условиях образцы имели прочность 35,4±2,5 МПа (138,8±9,8%) и 64,6±1,4 МПа (252,6±5,5%).

Циклическое вибрирование делает технологический процесс достаточно «неприхотливым» - неизбежные колебания производственных факторов (точность дозирования компонентов, состав и свойства бетонной смеси, качество ее укладки и уплотнения) не оказывают существенного влияния на конечный результат. Анализируя данные (рис.6.3) видно, что вне зависимости от консистенции (В/Ц) смеси циклическая виброактивация позволяет достичь, практически, одних и тех же прочностных показателей. Следовательно, для конкретного соотношения твердых компонентов (независимо от количества введенной воды затворения) существует верхний прочностной предел, который может быть реально достигнут за счет виброактивации. Отсюда вытекает важный практический вывод – для повышения подвижности бетонных смесей не обязательно использовать достаточно сомнительные супер- и гиперпластифицирующие меры; можно пойти по пути увеличения (до разумных пределов) количества воды затворения, негативное последствие которой будет нейтрализовано вибрационным путем.