УДК 691.217–492.2:661.322

ПРОЧНОСТИ БЕТОНОВ НА ГЕОШЛАКОВЫХ ВЯЖУЩИХ

Грачева Юлия Вячеславовна1, Галова Юлия Сергеевна2
1Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, кандидат технических наук, доцент кафедры геотехники и дорожного строительства
2Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, аспирант кафедры геотехники и дорожного строительства

Аннотация
Установлена градуировочной зависимости «скорость-прочность» для определения прочности бетона на геошлаковом вяжущем в процессе естественного твердения.

Ключевые слова: бетон, геошлаковое вяжущее, градуировочная зависимость, нормально-влажностные условия, прочность, сроки твердения


DURABILITIES OF CONCRETE ON THE GEOSLAG KNITTING

Gracheva Julia Vjacheslavovna1, Galova Yulia Sergeyevna2
1Penza State University of Architecture and Construction, сandidate of Technical Sciences, associate professor of geotechnics and road construction
2Penza State University of Architecture and Construction, graduate student of department of geotechnics and road construction

Abstract
"Speed durability" for determination of durability of concrete on geoslag knitting in the course of natural curing is established to calibration dependence.

Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Грачева Ю.В., Галова Ю.С. Прочности бетонов на геошлаковых вяжущих // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 3. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/03/48569 (дата обращения: 04.10.2017).

В Пензенском государственном университете архитектуры и строительства, ведутся работы по созданию вяжущих веществ низкотемпературного синтеза, применение которых в промышленности строительных материалов дало бы значительный экономический результат. Пензенская область, как и многие регионы Поволжья, богата залежами песчанистых пород, как рыхлых, так и сцементированных, применение которых в строительстве весьма ограничено.
Теоретическими предпосылками исследований послужили идеи В.Д. Глуховского о возможности создания из некоторых грунтов в смеси с силикатами щелочных металлов или щелочами долговечного камня на основе синтезированных гидроалюмосиликатов натрия и калия. Реализация этих идей ограничена отверждением глинистых пород значительными добавками щелочей NaOH и KOH в условиях нормальных температур, а также шлаков при нормальных условиях твердения и термовлажностной обработке [1]. Естественно, что смеси кремнеземистых пород, содержащих преимущественно SiO2 различного метаморфизма, со щелочами даже гипотетически не могли служить основой для создания заслуживающих внимания щелочесиликатных вяжущих. В результате реакции взаимодействия или каталитического воздействия щелочи можно было предполагать образование двух альтернативных веществ – свободной кремнекислоты или силиката щелочного металла. При образовании кремнекислоты, сильно упрочняющей вяжущее в условиях тепловой обработки и сухого прогрева, нельзя было гарантировать целостность структуры материала при длительном воздействии воды. При образовании силиката щелочного металла водостойкость материала, как известно, также получается невысокой. В связи с этим необходимо было при синтезе силицитощелочных вяжущих связать кремнекислоту или силикат натрия в нерастворимое соединение и создать не только высокопрочное, но и водостойкое вяжущее.
Необходимо отметить, что в России, по нашим сведениям, практически из ученых или научных школ не исследовали синтез вяжущих веществ из горных пород «напрямую» путем их помола и химической или термической активации при невысоких, в 5-10 раз более низких, чем синтез силикатов при производстве портландцемента.
Раннее было установлено [2-5], что молотые песчаники и халцедоны, затворенные щелочным раствором, в нормально-влажностных условиях проявляют вяжущие свойства и обеспечивают формирование прочности композитов. В сырьевой смеси в качестве вяжущего нами были использованы кремнистые песчаники в сочетании со щелочным компонентом NaOH.
Позднее, изучая изменение состава жидкой фазы и продуктов гелеобразования при термолизе песчаников при температуре 150-200єС, было установлено, что основным продуктом синтеза является кремнекислота. Твердение таких вяжущих сопровождается старением геля поликремниевой кислоты, обладающей вяжущими свойствами. В процессе сухой термической обработки количество образующейся кремнекислоты возрастает, вследствие чего прочность увеличивается в 3-5 раз. 
Цель данной работы – установление градуировачной зависимости для определения прочности бетона при естественных условиях твердения. Сроки испытаний образцов необходимо выбирать из следующего промежутка времени: 3, 7, 14, 28 сут.
Для установления градуировочной зависимости «скорость-прочность» были приготовлены образцы – балочки размером 40Ч40Ч160 мм, которые твердели при нормально-влажностных условиях в течение 28 суток. Сроки твердения и результаты испытаний приведены в табл.
Скорость ультразвука (ν), м/с2, вычисляют по формуле:

, (1)

где t - время распространения ультразвука, мкс;

– расстояние между центрами установки преобразователей

(база прозвучивания), мм.

А) Градуировочные зависимости устанавливают в виде графика (или таблицы), построенного по уравнению, которое принимают:

1) линейного вида 

Rн=a0+a1x; (2)

при Rмакс – Rмин = 2·(60-)/100; (3)

42,6-6,7 = 2·18,758·(60-18,758)/100

35,9 = 15,47 – условие не выполняется

экспоненциального вида

Rн=b, (4)

где x – скорость распространения ультразвука;

Rн – прочность, определенная по уравнению 

; (5)

; (6)

; (7)

; (8)

; (9)

__

R - средняя прочность бетонов, испытанных при установлении градуировачной зависимости, МПа;

N – число серий образцов, испытанных при установлении градуировачной зависимости;

R, хj – единичные значения прочности и скорости (времени) распространения ультразвука для j-й серии образцов, определяемые в соответствии с [6];

Rмакс, Rмин – максимальное и минимальное значение прочности по испытанным сериям образцов,МПа.

Б) Корректировку установленной градуировачной зависимости проводят путем отбраковки единичных результатов испытаний, не удовлетворяющих условию 

 (10)

где S – остаточное среднее квадратическое отклонение, определенное по формуле

, (11)

R – прочность бетона в j-й серии образцов, определенная по градуировочной зависимости

, (12)

Если

,

то определение прочности бетона по настоящему стандарту не допускается.

=7,17 % < 12 % – условие выполняется.

Градуировочная зависимость допускается к дальнейшему применению при одновременном выполнении следующих условий:

разность R - R не имеет одинакового знака в пяти из шести последовательных серий образцов:

Sn < 1,5·Sm,

1,783 < 1,5·1,345

, (13)

.

Искомая градуировочная зависимость имеет вид и представлена на рис. 

Rн= 0,00047648·е 0,006547551·v, МПа (14)

Рис. Градуировочная зависимость «скорость-прочность» для бетона в процессе твердения

Таблица – Результаты испытания геошлаковых образцов в процессе их твердения

Время тверде-ния, сут
R, МПа
V, м/с
-vj
(-vj)2
lnR
-lnR

(-vj(-lnR)

R, МПа
R - R, МПа
(R - R)2
3
6,8
1447,1
128,9
16615,21
1,9169
0,7857
101,2761
6,467
0,334
0,111
0,2480
3
6,7
1446,8
129,2
16692,64
1,9021
0,8005
103,4260
6,454
0,246
0,061
0,1831
3
7,0
1446,8
129,2
16692,64
1,9459
0,7567
97,7667
6,454
0,546
0,298
0,4062
7
9,9
1542,0
34
1156
2,2925
0,4101
13,9428
12,069
-2,169
4,706
1,6133
7
10,2
1546,4
29,6
876,16
2,3224
0,3802
11,2548
12,424
-2,224
4,945
1,6537
7
11,0
1559,6
16,4
268,96
2,3979
0,30247
4,9975
13,550
-2,55
6,504
1,8966
14
16,5
1581,6
-5,6
31,36
2,8034
-0,1007
0,5642
15,659
0,841
0,707
0,6252
14
17,3
1581,6
-5,6
31,36
2,8507
-0,1481
0,8293
15,659
1,641
2,692
1,2201
14
18,1
1584,0
-8
64
2,8959
-0,1933
1,5464
15,908
2,192
4,803
1,6298
28
38,4
1711,2
-135,2
18279,04
3,6481
-0,9454
127,8234
36,718
1,682
2,827
1,2505
28
42,6
1742,4
-166,4
27688,96
3,7519
-1,0492
174,5929
45,08
-2,48
6,151
1,844
28
40,6
1722,4
-146,4
21432,96
3,7038
-1,0011
146,5684
39,525
1,075
1,156
0,7996
Сред-нее значе-ние
18,76
1576,0
2,7
Сумма
119829,3
784,59
34,961
b1=0,006547551; b0=0,00047648

Таким образом, была установлена градуировочная зависимость «скорость-прочность» для определения прочности бетона на геошлаковом вяжущем при естественных условиях твердения.


Библиографический список
  1. Щелочные вяжущие и мелкозернистые бетоны на их основе / Под общей редакцией В.Д. Глуховского. – Ташкент: Узбекестан, 1980.
  2. Калашников В.И. Активизация кремнеземсодержащих горных пород при создании геосинтетических вяжущих / В.И. Калашников, Н.И. Макридин, Ю.В. Гаврилова (Ю.В. Грачева) // Вестник отделения строительных наук, № 11, РААСН, 2007. С. 297-300.
  3. Калашников В.И. Влияние вида и количества щелочного активизатора на формирование прочности геосинтетических вяжущих / В.И. Калашников, В.Ю. Нестеров, Ю.В. Гаврилова (Ю.В. Грачева), Ю.С. Кузнецов // Достижения, проблемы и перспективные направления развития теории и практики строительного материаловедения. Материалы десятых академических чтений РААСН. 2006. С. 207-208.
  4. Калашников В.И. Исследование активности магматических горных пород для производства геосинтетических вяжущих / В.И. Калашников, В.Ю. Нестеров, Н.А. Ерошкина, Ю.С. Кузнецов, В.А. Тяпкин, В.М. Журавлев, В.В. Маслов // Новые энерго- и русурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов. Сборник статей МНТК. – Пенза, 2005. – С. 51-56.
  5. Калашников В.И. Новые геополимерные материалы из горных пород, активизированные малыми добавками шлака и щелочей / В.И. Калашников, В.Л. Хвастунов, А.А. Карташов, М.Н. Мороз // Современное состояние и перспектива развития строительного материаловедения: Восьмые академические чтения отделения строительства наук РААСН. – Издательство Самарского государственного архитектурно-строительного университета. – Самара, 2004. – с. 205-209.
  6. ГОСТ 10180-2012. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам // Разработан Научно-исследовательским, проектно-конструкторским и технологическим институтом бетона и железобетона “НИИЖБ” – филиалом ФГУП “НИЦ “Строительство”.  Дата введения 2013-07-01


Все статьи автора «Грачева Юлия Вячеславовна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: