45 Коагуляционно-тиксотропные и конденсационно-кристаллизационные структуры.
Процесс формования включает укладку бетонной смеси в форму и ее уплотнение. Он является одним из основных переделов в технологических процессах в технологических процессах получения строительных изделий. Основное назначение процесса формования - получит полуфабрикат заданной формы и заданной плотности без дефектов внутренней структуры.
Применяемый в технике термин "формуемость" смеси подразумевает, во первых способность ее принимать требуемую форму, и во вторых уплотняться под действием внешних сил. Употребляемое при этом понятие "пластичности" и "консистенции" в полной мере могут характеризовать формующие свойства (формуемость массы).
Под пластичностью обычно понимают способность массы претерпевать значительные необратимые деформации без нарушения сплошности.
Консистенция - это состояние системы определяемое совокупностью всех сил внутреннего сцепления: адсорбционных, капиллярных, сил трения. Изменение взаиморасположения и формы частиц твердой фазы количественного соотношения газообразной (воздуха) жидкой и твердой фаз приводят к изменению консистенции.
Консистенция однозначно определяется предельным напряжением сдвига.
В зависимости от физико-химических условий формирования формовочных масс П.А. Ребиндер предложил образующиеся структуры подразделять на два основных типа: коогуляционно-тексотропные и конденсационно-кристаллизационные.
Коогуляционно-тексотропные структуры характеризуются водно-коллоидными связями, молекулярно-, ионно-, электростатической природой. Связи эти малопрочны, легкоподвижны, и после разрыва - восстанавливаются, т.е. способны к тиксатропному упрочнению. Типичными представителями таких структур являются глиняные массы, а также цементное, известковое, гипсовое тесто в первоначальный период после затворения вяжущего водой.
Тиксатропия - способность систем обратимо восстанавливать в изотермических условиях свою структуру разрушенную механическими воздействиями.
В конденсационно-кристаллизационных структурах частицы соединены непосредственно, без разделения их водной пленкой. Эти структуры не обладают тексатропными свойствами и при разрушении не восстанавливаются.
Строительные изделия изготавливают методом вибрирования, центрифугирования, прессования (сухое, полусухое), пластического формования и литья, а так же вакуумирования. Основным методом формирования бетонных и железобетонных изделий является вибрирование.
46 Вибрирование. Параметры вибрации и их совокупности, определяющие качество уплотнения. Схемы виброплощадок.
Сущность метода виброформования заключается в эффекте тиксатропного разложения формуемой массы.
При вибрировании энергия колебательных движений затрачивается на:
1) пространственную перегруппировку (более компактную упаковку) зерен заполнителя и предание бетонной смеси заданной формы.
2) нарушение или полное разрушения структурных связей цементного геля и понижение вязкости (превращение геля в золь).
3) коогуляционное уплотнение цементного геля, сопровождающееся сжатием (контракцией) объема бетонной смеси под влиянием собственной массы и внутренних сил взаимодействия сольватированных цементных частиц. Сольватация (от лат. - растворяем) - взаимодействие частиц ионов, молекул и т.д. растворенного вещества и растворителя. Молекулярные группы, образованные в результате такого взаимодействия называют сольватами. Сольватация в водных растворах называется гидратацией, а образующиеся молекулярные группы - гидратами. Эффективность виброуплотнения зависит как от параметров вибрации, так и от реалагических характеристик смесей. Параметры вибрирования характеризуются амплитудой колебаний А (чем больше размер заполнителя, тем больше должна быть амплитуда колебаний сообщаемых вибратором), частотой колебаний f и продолжительностью t.
Качество уплотнения определяется совокупностью этих параметров, критериями которых являются: скорость колебаний A*ω, ускорение колебаний A*(ω2), интенсивность колебаний A*(ω3), где ω - угловая скорость.
Параметры вибрации должны быть выбраны такими, чтобы энергия вибрации превысила значение предельного напряжения сдвига данной системы. В этом случае уплотняющая смесь превращается в подвижную текучую массу.
Чем выше предельное напряжение сдвига τ0 и вязкость смеси μ, тем больше должна быть интенсивность вибрирования. Увеличение интенсивности вибрирования выше определенных пределов нежелательно, т.к. это может привести к расслоению смеси.
Для вибрирования бетонных смесей принимается амплитуда колебаний A=0,3...0,5мм, при f=3000 колеб/мин=50Гц, A=0,1...0,3мм -> при f=6000 колеб/мин.
Промышленные вибрационные машины имеют частоту вибрации от f=33,3...50Гц до f=100...117Гц, и Амплитуду от A=0,1 до A=0,6...0,8 мм.
Увеличение амплитуды колебаний выше указаных пределов может вызвать подсос воздуха у стенок формы и разуплотнение бетонной смеси, что приведет к снижению прочности и морозостойкости бетона. Кроме того, это потребует увеличение мощности электродвигателей и снижения срока эксплуатации виброуплотняющих машин. Повышение частоты колебаний осложняет конструкцию и эксплуатацию вибромеханизмов. Бетонная смесь состоит из частиц разных по своим размерам, поэтому, для ее уплотнения желательно применять 2-х или 3-х частотное вибрирование. Низкой частоты для зерен крупного заполнителя, средней - для зерен песка, верхней - для частиц цемента и молотых добавок. Использование поличастотного вибрирования должно вызвать однородность уплотнения.
Схемы виброплощадок:
а) с круговыми колебаниями,
б) горизонтально-направленными колебаниями,
в) вертикально-направленными.
