Главная > Основы ФИЗИКИ БЕТОНА > ВИБРОЦЕНТРИФУГИРОВАНИЕ БЕТОННОЙ СМЕСИ

ВИБРОЦЕНТРИФУГИРОВАНИЕ БЕТОННОЙ СМЕСИ

Основной недостаток центробежного способа заклю­чается в сепарации жидкой фазы (шлама) и неравно­мерном распределении составляющих в бетоне. Обра­зующиеся фильтрационные каналы при однослойном цен­трифугировании значительно повышают проницаемость бетона.

Если — масса и рд — плотность гидравлических до­бавок, ц = q-Щ- —относительное содержание их в це­менте, тогда относительное количество вынесенных со шламом добавок цх можно вычислить по зависимости:

П ой (тнач — тост) -1 / Рц

Г)* = 0,28--------------- Рд I/ г-

Рд г пс

Учитывая, что для большинства видов гидравлических добавок pg=0,002 кг/см3, будем иметь

Т]х = 140 (тНаЧ — ^ост)Рц ^ (10.11)

Абсолютное количество сухого остатка, кг на 1 м3 центрифугированного бетона при начальном расходе це­мента До, определяют из выражения

Qg^-^-Цо. (10.12)

1 — *1зс

Начальный расход цемента До, с учетом выхода шла­ма, можно рассчитать [4] по формуле

Ц0 = Ц[* +% + '•+*£]> (10ЛЗ)

Где Ц — расход цемента на 1 м3 бетона, уплотненного центрифуги­рованием.

Из формул (10.12) и (10.13) следует, что в целях эко­номного расходования цемента выход шлама надо сни­зить до минимума. Шлам не твердеет, и как бесполезный отход производства его вывозят в отвал, загрязняя (за­соряя) прилегающие земельные участки. Выход шлама
растет с увеличением воды затворения, начального рас­хода цемента и наличия в нем гидравлических добавок, прессующего давления и толщины стенки изделия.

Радикальной мерой уменьшения расхода цемента и выхода шлама является применение виброцентрифугиро­вания, так как в этом случае отжимается очень мало жидкой фазы и для уплотнения бетонной смеси может быть использовано центробежное давление порядка 0,065 МПа. Для подтверждения сказанного рассмотрим следующие примеры.

При фильтрационном центрифугировании бетонной смеси со следующими параметрами: Кн. г=0,28; (В/Ц)ш&ч =0,392; Рц= 0,065 МПа; /гс=5,8 см; рц=0,325; 11=0,15 и (В/Ц)1 ст =0,317, будем иметь:

, Г0,065

= 140 (0,435 — 0,378) 0,325 |/ 0,15 = 0,041.

L/- V ъл

С увеличением центробежного давления до 0,185 МПа (В/Ц) ост =0,294 и т0Ст=:0,354, в связи с чем получим:

185

ВИБРОЦЕНТРИФУГИРОВАНИЕ БЕТОННОЙ СМЕСИ

Цх = 140 (0,338 — 0,296) 0,28 / - 0,15 = 0,0262.

Если центрифугирование совместить с горизонтально направленным высокочастотным вибрированием (сов^ ^150 Гц), тогда начальное водосодержание в цемент­ном геле может быть уменьшено до (В/Ц)Нач =0,244 (Х=0,876) и уплотнение будет происходить без отслое­ния шлама г|*=0 за счет перераспределения жидкой фа­за и прочих известных факторов. В этом случае Цо=Ц, А в трех остальных [если ограничить формулу (10.13) тремя первыми членами], соответственно: Д0=1,043 Д;

Г]х= 140 (0,445 — 0,354)0,325 / 0,15 = 0, И.

Из расчетных данных видно, что с увеличением дав­ления в 2,8 раза выход добавки возрастает в 2,7 раза, т. е. между г]* и Рц при прочих равных условиях имеется почти прямолинейная взаимосвязь.

При виброцентрифугировании (сов—50 Гц) бетонной смеси с (В/Ц) U =0,28; р=0,28 и (В/Ц) £ст =0,244 (ос­тальные параметры те же, что и в первом примере) бу­дем иметь:

Ц0= 1,121 Ц и До =1,028 Ц. Учитывая также, что при виб­роцентрифугировании достигается равномерное распре­деление зерен заполнителя, расход цемента можно сни­зить примерно на 25—30% по сравнению с фильтраци­онным центрифугированием вязкопластической бетонной смеси.

В этой связи уместно заметить, что при послойном центрифугировании можно также снизить расход цемен­та, имея в виду, что во втором слое он меньше, чем в первом, а в третьем количество цемента меньше, чем в предыдущем. Соответственно можно было бы регулиро­вать расход цемента в каждом слое, однако осуществить это на практике технически сложно, а получаемый эф­фект незначителен. Более экономичным решением явля­ется применение бездобавочных портландцементов с низкими значениями Кн. г-

Центрифугированные изделия могут быть изготовле­ны из бетона на пористых заполнителях: аглопоритовом щебне, керамзитовом гравии и т. п. Основное препятст­вие, стоящее на пути применения легких бетонных сме­сей, заключается в том, что под влиянием центробежного давления в вязкопластическом цементном геле пористые заполнители всплывают, сосредоточиваясь в зоне, при­легающей к внутренней поверхности изделия. Радикаль­ное решение вопроса можно получить в случае примене­ния смесей с низким содержанием воды в цементном геле, что осуществимо только при центрифугировании с го­ризонтально направленной высокочастотной вибрацией[18]. В этом случае прессующее давление может быть ограни­чено значением 0,05 МПа, а продолжительность центри­фугирования соответственно увеличена. Как и при виб­роуплотнении, продолжительность процесса центробеж­ного формования изделия из легкого бетона должна быть также большей, чем при уплотнении обычной бетонной смеси.

Послойное центрифугирование позволяет в значитель­ной степени устранить сегрегацию пористых заполните­лей. Для получения относительно гладкой внутренней поверхности необходимо после слива шлама уложить на - крывочный слой из мелкозернистой бетонной смеси при (В/Ц)1ач=( 1,2—1,3) Кн. г на пористом или плотом пёй - Ке. Очевидно, что такой многодельный технологический процесс трудно осуществим в производственных ус­ловиях.

Виброцентрифугированием (при сов=50 Гц; ав=0,5— 0,7 мм) можно формовать изделия кольцевого сечения из бетонной смеси при (В/Ц) £ач, близком к Кн. г. При этом вибрацию следует рассматривать только как средство кратковременного разжижения бетонной смеси на ста­диях ее распределения и уплотнения под действием центробежного давления.

В связи с применением «жесткой» бетонной смеси ре­жимы распределения и уплотнения при зиброцентрифу - гировании отличаются от режимов, соответствующих обычному центрифугированию. На стадии распределе­ния бетонной смеси прессующее давление изменяется в пределах 0,0064—0,015 МПа в зависимости от состава бетонной смеси и частоты вибрирования. В большинстве случаев нормальное давление, необходимое для распре­деления бетонной смеси при виброцентрифугировании, характеризуется более низкой величиной, чем без виб­рации. В кратковременном разжиженном состоянии структурное сопротивление сжатию Ро цементного геля с (В/Ц)1 ач^Кн. г меньше, нежели ненарушенной струк­туры при (В/Ц)1 ач =1,4 Кн. г, а поэтому и на стадии уплотнения бетонной смеси виброцентрифугированием прессующее давление Рц обычно не превосходит 0,15 МПа.

При указанных параметрах вибрирования бетонная смесь распределяется в течение 2 мин под давлением Рц=0,0064 МПа и уплотнение ее, сопровождающееся от­жатием жидкой фазы до (В/Ц)1СТ =0,876 Кн. г, происхо­дит за 2—3 мин. Результаты испытаний образцов, изго­товленных виброцентрифугированием, позволили устано­вить, что зерна твердой фазы равномерно распределены в бетоне, прочность его составляет порядка 60 МПа и водонепроницаемость оценивается более, чем в 2 МПа гидростатического давления.

Из табл. 10.3 видно, что прочность однослойных цен­трифугированных бетонных образцов всех трех составов в 1,37 раза превосходит прочность вибрированных, изго­товленных из бетонной смеси при (В/Ц)яач. Прочность же трехслойных центрифугированных образцов выше

W ТАБЛИЦА 10.3. ВЛИЯНИЕ СПОСОБОВ ФОРМОВАНИЯ НА ПРОЧНОСТЬ БЕТОНА

Способ фор­мования

Характеристика цемента

Расход материалов на 1 м3 бетона, кг

(В/Юшч

<в/д)ост

Предел прочности при сжатии, МПа, в возрасте

Z-*

Яц, МПа

Кн. г

Ц

П

Щ

7 сут

28 сут

Вибрирование

35

0,27

440

800

1100

0,47

0,47

19,2

29,1

40

0,24

500

825

1020

0,406

0,406

23,6

34,9

45

0,262

435

795

1070

0,448

0,448

26,5

38

Однослойное

35

0,27

440

800

1100

0,47

0,37

26,2

40,5

1,39

Центрифуги­

40

0,24

500

825

1020

0,406

0,308

29,4

47

1,35

Рование

45

0,262

435

795

1070

0,448

0,352

34,8

49,5

1,38

Трехслойное

35

0,27

440

800

1100

0,47

0,337

30,0

45,5

1,57

Центрифуги­

40

0,24

500

825

1020

0,406

0,28

35,0

55

1,57

Рование

45

0,262

435

795

1070

0,448

0,32

41,0

60

1,5»

Виброцентрифу­гирование (сов=50 Гц)

52.5 50

57.6 60

0,24 0,27 0,29 0,30

460 440 420 400

715 680 688 692

1180 1200 1220 1230

0,3 0,326 0,33 0,342

0,29 0,31 0,32 0,33

46,7

43.5

51.6 50,5

64,6 59 67,2 69,5

Примечание. — прочность центрифугированного и R$—вибрированного бетонов при {В/Ц)^

Прочности вибрированных в 1,58 раза и в среднем в 1,17 раза более прочности однослойного центрифугиро­ванного бетона. Послойное центрифугирование повыша­ет однородность бетона и способствует большему отжа - тию жидкости из бетонной смеси в процессе ее уплотне­ния. При центрифугировании бетонной смеси в три слоя из цементного геля отжимается на 9—10% больше жидкости, чем при однослойном формовании, что мож­но проследить по приведенным в табл. 10.3 значениям (В/Ц) ост.

Виброцентрифугирование повышает прочность бетона при однослойном формовании на такую же величину, как и трехслойное центрифугирование, т. е. по эффективно­сти оба способа равноценны.

Основы ФИЗИКИ БЕТОНА

  1. Пока что нет комментариев.