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;

l – 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 

R_н=a₀+a₁x; (2)

при R_макс – R_мин = 2·(60-)/100; (3)

42,6-6,7 = 2·18,758·(60-18,758)/100

35,9 = 15,47 – условие не выполняется

экспоненциального вида

R_н=b₀ , (4)

где x – скорость распространения ультразвука;

R_н – прочность, определенная по уравнению 

; (5)

; (6)

; (7)

; (8)

; (9)

__

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

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

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

R_макс, R_мин – 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_jн – 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_jф - R_jн не имеет одинакового знака в пяти из шести последовательных серий образцов:

S_n < 1,5·S_m,

1,783 < 1,5·1,345

, (13)

.

Искомая градуировочная зависимость имеет вид и представлена на рис. 

Таблица – Результаты испытания геошлаковых образцов в процессе их твердения

Время тверде-ния, сут	Rjф, МПа	V, м/с	-vj	(-vj)2	lnRjф	-lnRjф	(-vj)Ч(-lnRjф)	Rjн, МПа	Rjф - Rjн, МПа	(Rjф - Rjн)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.

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»