Фізичні основи ущільнення і формозміни бетонних сумішей - раздел Химия, ПРЕДМЕТ І ЗАДАЧІ ФІЗИКО-ХІМІЧНОЇ МЕХАНІКИ Навколишній світ та дисперсні системи Свіжоприготовлена Бетонна Суміш Має Пухку Нестабільну Структуру З Високою Пор...
Свіжоприготовлена бетонна суміш має пухку нестабільну структуру з високою пористістю (П0 до 15%) і значним об'ємом залученого повітря (особливо при низькому водоутриманні суміші). Необхідна умова одержання однорідного за міцністю і щільністю бетону - ущільнення бетонної суміші на стадії формування виробів.
Високорухомі і литі бетонні суміші, що характеризуються низьким граничним опором зсуву, легко деформуються й заповнюють форму під дією сили ваги. При цьому основний об'єм залученого повітря піднімається вгору і видаляється, що приводить до стабілізації й ущільнення структури бетонної суміші.
Малорухомі й жорсткі бетонні суміші (Ж > 5с) мають високий граничний опір зсуву. Процес ущільнення таких сумішей пов'язаний з необхідністю додаткових більш значних, ніж сила ваги, зовнішніх сил.
Бетонна суміш є складною структурованою багатофазною системою, що складається із твердих часток в'яжучого, органічних і мінеральних добавок, води й залученого повітря. Ще до початку схоплювання й твердіння в'язка бетонна суміш утворює просторові структури, що мають певну пластичну міцність, яка не змінює свого стану без певного енергетичного впливу ззовні.
Основну структуроутвірну роль у бетонній суміші виконує цементне тісто – тонкодисперсна система, що складається із твердих часток в'яжучого, спеціально тонкомолотих добавок, пилоподібних і глинистих домішок у заповнювачах і води. Завдяки величезній поверхні розподілу фаз між частками виникають значні сили молекулярної взаємодії, капілярні сили, поверхневого натягу, внутрішнього тертя і ін.
Капілярні сили викликають стиск системи, це підвищує зв’язність і створює умови для пластичної деформації (без розривів і тріщин), а також підвищує однорідність суміші. Граничне водоутримання суміші, при якому вона розшаровується, залежить від водоутримуючої здатності в'яжучого й інших тонкодисперсних компонентів.
У результаті дії вищевказаних внутрішніх сил формуються певні фізико-механічні властивості бетонної суміші, що характеризують її як об'єкт технологічних впливів у процесі приготування, транспортування, укладання, ущільнення й формоутворення.
Таким чином, інтенсивність вібраційних впливів на бетонну суміш повинна забезпечити руйнування внутрішніх сил взаємодії й змусити бетонну суміш деформуватися під дією сил гравітації (9.1) (рис. 9.1):
FГ > (Fм.в. + Fσ + Fтр + Fк + Fін.) (9.1)
Бетонну суміш приводять у коливальний рух або занурюючи в неї вібратори, або діючи на неї через опалубку чи форму. Частки бетонної суміші одержують імпульси, внаслідок чого вони коливаються в положеннях хиткої рівноваги. Бетонна суміш при цьому набуває властивостей « важкої» рідини.
Рис. 9.1. Сили, що діють на бетонну суміш: Fr – сила гравітації; Fм.в. – сила міжмолекулярної взаємодії; Fσ– сили поверхневого натягу; Fтр – сили внутрішнього тертя; Fк – капілярні сили; Fін – інші сили, що забезпечують зв’язність бетонної суміші
Під впливом імпульсів частки бетонної суміші перебувають у безперервному коливальному русі біля деяких осереднених положень хиткої рівноваги. У результаті зсуву сусідніх часток утворюється порожнеча: частка, внаслідок сили ваги, заповнює її й продовжує коливатися вже в новому положенні хиткої рівноваги (для бетону на легкому заповнювачі: пемза, туф, керамзитовий гравій і ін., також має місце зворотне явище - спливання крупного заповнювача). Тому послідовний рух часток відбувається переважно вниз. Крім вертикальних переміщень униз, частки бетонної суміші можуть мати й інші переміщення: нагору, до вібратора й від нього (при внутрішньому вібруванні).
Таким чином, вібраційний вплив на бетонну суміш викликає зміну її фізичного стану, що проявляється у відносному русі шарів структурованого середовища, руйнуванні у структурі, зниженні сил тертя й зчеплення, а також границі текучості. Пластична деформація суміші починається при більш низьких зсувних напруженнях; при цьому проявляються тиксотропні властивості системи й відбувається ізотермічна зміна її в'язкості. У результаті цього бетонна суміш розріджується й стає більше легкоукладальною.
Процес руйнування коагуляційної структури суміші супроводжується більш рівномірним розподілом води в системі, витисненням затисненого в порах повітря й компактним просторовим розташуванням часток твердої фази. Відбувається зниження в'язкості суміші одночасно з її ущільненням. Коливальний рух часток суміші перешкоджає їхньому зближенню протягом певних інтервалів часу, коли вони не стикаються одна з одною; таким чином, між ними в ці моменти зникає тертя.
Поряд зі зменшенням внутрішнього тертя в бетонній суміші при вібруванні частки, що коливаються, обмінюються імпульсами, статична рівнодіюча яких прагне розширити займаний сумішшю об'єм в усіх напрямках, виникає так званий активний тиск, що чинить опір зовнішньому тиску, відповідній вазі й силам зчеплення часток, змушуючи їх періодично віддалятися одна від одної для того, щоб у наступний момент вони змогли почати зворотний рух і зблизитися у більш щільну масу. Тут можлива деяка аналогія з кінетичною теорією газів; при нагріванні газу в замкнутому об'ємі теплова енергія перетворюється в енергію безладного руху молекул, що створюють активний тиск на стінки посудини.
Отже, у процесі вібраційного ущільнення бетонних сумішей можна виділити дві основні стадії.
На першій стадії відбувається руйнування первісної структури бетонної суміші. Частки міняють взаємну орієнтацію, переміщуються, контакти між ними порушуються й під впливом сил ваги утворюється нова, більш компактна і стійка структура. Об'єм системи зменшується, тому що із суміші видаляється повітря, а порожнечі заповнюються розрідженим цементним тістом і розчином, що діють як мастило й знижують внутрішнє тертя.
На другій стадії бетонна суміш вібрує як одне ціле. Частки перебувають у тісному контакті, незначне взаємне переміщення можливе лише у зв'язку із седиментаційними процесами й виділенням затисненого повітря, що у цей період надає суміші властивості твердоподібного тіла, – з коагуляційною структурою. На другій стадії для підвищення ефективності вібраційного впливу ущільнення рекомендується статичне навантаження (привантаження). Стадія остаточного ущільнення - припинення осідання суміші у формі й покриття поверхні суміші тонким блискучим шаром цементного тісту.
Все темы данного раздела:
Навколишній світ та дисперсні системи
Навколишній світ існує багато в чому завдяки існуванню тіл, що створені сполученням, злипанням, зростанням найтонших часток (їх коагуляції) або, навпаки, здатності цих часток знаходитись у завислом
Дисперсні системи. Класифікація дисперсних систем з позицій фізико-хімічної механіки композиційних матеріалів
1.3.1. Дисперсними (мікрогетерогенними) системами називаються системи, що складаються з двох чи декількох фаз, одна з яких представлена окремими дрібними часточка
Особливості властивостей колоїдних систем
1.4.1. Всі колоїдні системи здатні розсіювати світло (опалесціювати). Якщо через колоїдну систему пропустити пучок проміння, що сходиться, поставивши між джерелом світла
Короткий історичний огляд
Перша робота, яка згодом послужила народженню фізико-хімічної механіки, відноситься до 1928 р. і пов'язана з адсорбційним пониженням міцності твердих тіл. П.О. Ребіндер встановив, що розколювання н
Поверхнева енергія і її природа
Поверхневі шари на межах тіл поводяться абсолютно інакше, ніж в об'ємі кожного граничного тіла.
Змочування і набухання
Явище змочування спостерігається на межі розділу трьох фаз, одна з яких звичайно є твердим тілом (3), інша рідиною, наприклад водою (1) і третя газом (2) (рис. 2.3). При неповному змочуванні рідка
Спонтанні процеси на межі розділу фаз
З термодинаміки відомо – система знаходиться в стійкій рівновазі, якщо її вільна енергія мінімальна в даних умовах:
F = Fmin (2.21)
Якщо над
Теорія мономолекулярної адсорбції Ленгмюра
Розглянуто на прикладі газ – тверде тіло – Г/Т.
Передбачається: тверда поверхня однорідна, тобто активні центри поверхні мають залишкові валентності і здатні зв'язати кожний по одній молек
Полімолекулярна адсорбція
Поряд з ізотермою адсорбції, що наведено на рис. 3.3, часто на практиці зустрічаються ізотерми без прямолінійної ділянки, що паралельна осі абсцис і відповідає насиченню поверхні адсорбенту молекул
Рівняння Гіббса. Двомірний тиск
Величина адсорбції Г (моль∙см-2) визначається як надлишок маси даного (адсорбованого) компонента, що припадає на одиницю площі поверхневого шару:
Правило Дюкло-Траубе
Адсорбція та орієнтація молекул поверхнево-активних речовин на поверхні розділу фаз – це самовільні процеси, що приводять до мінімуму вільної енергії системи. Знаходячись
Адсорбція на межі тверде тіло – розчин
Кількість речовини a, молекулярно адсорбованої з розчину, обчислюють за рівнянням (3.16.):
(3.16)
Правило зрівнювання полярності П.О. Ребіндера.
Відповідно до цього правила речовина С може бути сорбованою на поверхні розподілу фаз А і В, якщо вона в результаті своєї присутності в поверхневому шарі буде вирівнювати різницю полярності цих фаз
Склад і фізико-хімічна природа ПАР
Речовини, що при розчиненні навіть у дуже малих концентраціях здатні різко знижувати поверхневий натяг розчинника, називають поверхнево-активними речовинами (ПАР), а їх властивість знижувати поверх
Класифікація ПАР за хімічною будовою
У хімічному відношенні ПАР розділяють нанеіоногенні і іоногенніречовини.
Молекули неіоногенних
А. Мила карбонових кислот
1. Карбоксильна група пов’язана безпосередньо з гідрофобним радикалом. Надалі розподілення залежить від характеру гідрофобного радикала (наприклад, мила жирних кислот, каніфольні мила і ін.).
Катіоноактивні ПАР
Катіоноактивні ПАР підрозділяються на наступні основні групи: аміни різного ступеня заміщення і четвертичні амонієві основи, азотвмісні основи (гуанідини, гідрадини, гетероциклічні сполуки і т. ін.
Класифікація ПАР за механізмом дії
За механізмом дії ПАР поділяються на чотири основні групи:
4.5.1. До першої групи відносяться речовини, поверхнево-активні на границі рідина – газ, і насамперед
Класифікація ПАР за механізмом дії
За механізмом дії ПАР поділяються на чотири основні групи:
4.5.1. До першої групи відносяться речовини, поверхнево-активні на границі рідина – газ, і насамперед
Використання ПАР в техніці
На даний час ПАР широко використовують у багатьох галузях господарства. Наприклад, у текстильній і паперовій промисловості, у виробництві косметики, фармацевтичних, бактерицидних, фунгіцидних і зас
Будова колоїдних міцел
Частки дисперсної фази ліозолів несуть на своїй поверхні заряд, що обумовлений наявністю на їх поверхні подвійного електричного шару, який представляє собою тонкий поверхневий шар із просторово роз
Стійкість і коагуляція дисперсних систем
Існує два поняття – агрегативна і кінетична нестійкість дисперсних систем. Агрегативна нестійкість виявляється в самовільному утворенні агрегатів з часток дисперсної фази системи з наступним їхнім
Молекулярно-адсорбційна стабілізація дисперсних систем
У неполярному дисперсійному середовищі частки дисперсної фази позбавлені електричного заряду. Електричний фактор стабілізації відсутній. Між дисперсними частками діють тільки сили взаємного притяга
Процеси стабілізації дисперсних систем і їхня роль у техніці
Типові колоїдні системи чуттєві до дії електролітів. Однак при введенні в них незначних концентрацій високомолекулярних речовин і утворенні на поверхні часточок відповідного ад
Поняття про структурно-механічні властивості
Найважливіші властивості фізичних тіл, насамперед твердих тіл, їх механічні властивості: в'язкість, пружність, пластичність, міцність. Вони визначають здатність тіл чинити опір руйнуванню під дією
Загальні відомості про структуроутворення в дисперсних системах
Згідно з уявленнями П.О. Ребіндера, структури в колоїдних і мікрогетерогенних системах можна розділити на коагуляційні (тиксотропно-оборотні) і конденсаційно-кристалізаційні (необоротно руйнуються)
Деформації і течії
Реологія – наука про деформації і течії різноманітних реальних тіл.
Реологія – це наука про поведінку матеріалів (систем, тіл) з вра
Методи реологічного моделювання
Для характеристики тіл з комплексними властивостями використовують класичний для реології спосіб механічного моделювання. Структурними елементами реологічних моделей є пружина, поршень (або куля) т
Методи реологічного моделювання
Для характеристики тіл з комплексними властивостями використовують класичний для реології спосіб механічного моделювання. Структурними елементами реологічних моделей є пружина, поршень (або куля) т
Методика побудови реологічних кривих
В'язкість можна вимірити при постійному крутильному моменті (постійне навантаження), прикладеному до однієї з поверхонь, чи при постійній швидкості обертання однієї з поверхонь
Моделі і рівняння течії структурованих дисперсних систем
У світлі молекулярно-кінетичних уявлень процес течії структурованих рідин, на відміну від ньютонівських, складається з декількох елементарних актів. Якщо немає зовнішньої зрушувальної сили, тиксотр
Моделі і рівняння течії структурованих дисперсних систем
У світлі молекулярно-кінетичних уявлень процес течії структурованих рідин, на відміну від ньютонівських, складається з декількох елементарних актів. Якщо немає зовнішньої зрушувальної сили, тиксотр
Моделі і рівняння течії структурованих дисперсних систем
У світлі молекулярно-кінетичних уявлень процес течії структурованих рідин, на відміну від ньютонівських, складається з декількох елементарних актів. Якщо немає зовнішньої зрушувальної сили, тиксотр
Моделі і рівняння течії структурованих дисперсних систем
У світлі молекулярно-кінетичних уявлень процес течії структурованих рідин, на відміну від ньютонівських, складається з декількох елементарних актів. Якщо немає зовнішньої зрушувальної сили, тиксотр
Основні закономірності кінетики кристалізації нової фази з пересичених розчинів і фазовий склад цементного каменю
В ідеалізованому випадку процеси кристалізації складаються з послідовно елементарних актів виникнення зародків нової фази і їхнього росту.
Теорія виникнення зародків кристалізації дана в п
Формування структури цементного каменю
За сучасними поглядами, у початковий період (перша стадія гідратації) при змішуванні цементу з водою в процесі гідролізу трикальцієвого силікату виділяється гідроксид
Основні параметри вібраційного ущільнення бетонної суміші
Ущільнення суміші як пружньов’язкопластичного тіла може відбутися, якщо енергетичні параметри зовнішніх впливів достатні для подолання граничного опору зсуву бетонної суміші. При відповідності пара
Вібродиспергування та виброперемішування суміші
Вібродиспергування. Робота, що необхідна для руйнування твердого тіла, не залежить від того, яка машина буде використана для подрібнення. Роботу руйнування можна підраховувати
Шляхи інтенсифікації ущільнення сумішей
9.4.1. Принциповий зміст процесу перемішування сумішей
Технологія виробництва асфальтових та дьогтевих бетонних сумішей і бетонів складається з двох осно
Шляхи інтенсифікації ущільнення сумішей
9.4.1. Принциповий зміст процесу перемішування сумішей
Технологія виробництва асфальтових та дьогтевих бетонних сумішей і бетонів складається з двох осно
Бітумополімерні в’яжучі і асфальтобетони на їх основі
Органічні в'яжучі речовини являють собою групу природних чи штучних термопластичних твердих, в’язкопластичних чи рідких речовин, що складаються із суміші органічних, від
Бітумополімерні в’яжучі і асфальтобетони на їх основі
Органічні в'яжучі речовини являють собою групу природних чи штучних термопластичних твердих, в’язкопластичних чи рідких речовин, що складаються із суміші органічних, від
Склад, структура і властивості нафтових дорожніх бітумів
Під терміном «бітум» розуміють суміш рідких, напівтвердих чи твердих сполук вуглецю і водню, що містять у невеликій кількості кисень-, сірку- й азотовмісні речовини і метали, а також значну кількіс
Галузь застосування.
10.3.1. Визначення. Склад. Класифікація.
– Дорожні бітумні емульсії являють собою дисперсні системи з двох не розчинних одна в одній рідин. Перша
Бітумні емульсії – мікрогеторогенні дисперсні системи
Дослідники розглядають емульсію як дисперсну мікрогетерогенну стабілізовану систему рідина – рідина. У емульсії виділяють дві фази: дисперговану (переривну) і диспергуючу (або непереривну). На пове
Технологія виробництва
Процес утворення емульсії складається з розподілення однієї рідини в іншій і утворення стійких крапель при наявності ПАР у системі, яка знижує поверхневий натяг середовища. Рідина з низьким поверхн
Технічна характеристика триступеневого диспергатора
Продуктивність, м3/с (т/ч) …………………………16,7×10-4 (5)
Ширина робочих зазорів, мм ……………..……….0,5 – 4
Частота обертання вала, хв-1
Приготування аніонної і катіонної емульсій.
Температуру бітуму і розчину емульгатору визначають таким чином, щоб сума цих двох температур не перевищувала 2000С. В противному випадку може відбутися закипання суміші бітуму і розчину
Фізико-механічні властивості та технологічні вимоги.
Згідно з вимогами ДСТУ БВ.2.7-2005 “Емульсії бітумні дорожні” вони повинні відповідати наступним вимогам (табл. 10.8).
Емульсії повинні бути стійкими при транспортуванні, тобто не повинно
Галузі застосування.
Таблиця 10.9
Клас емульсії
Вид роботи
ЕА - Ш
ЕАМ – Ш
Доглядання за свіжоукладеним цементобетоном і цементогрун
Водостійкість асфальтополімербетонів
Використання бітумів, що модифіковані полімерами (БМП) у промислово розвинених країнах набирає усе більш широкі масштаби. Близько 10 % всіх застосовуваних у дорожньому будівництві бітумів модифікую
Роль матриці асфальто- і дьогтебетону у формуванні властивостей бетонів
Структура асфальто- і дьогтебетону - багатокомпонентного, полідисперсного, композиційного матеріалу, характеризується кількістю, формою, співвідношенням зерен різної крупності, складом, структурою
Дьогтебетон
Дьогтебетон – це штучний будівельний матеріал, одержуваний ущільненням перемішаної до однорідного стану при оптимальній температурі суміші дьогтю, щебеню, піску і мінерального поро
Асфальтобетон
Відповідно до ДСТУ Б В. 2. 7 – “Суміші асфальтобетонні і асфальтобетон дорожній та аеродромний” асфальтобетонні суміші підрозділяються на щебеневі, гравійні і піщані.
За температурою уклад
Утомленісна довговічність асфальтобетонів і роль агресивних середовищ
Довговічність – здатність матеріалу забезпечувати працездатність конструкції при заданих режимах експлуатації. Довговічність – це узагальнена властивість матеріалу, яка може характ
Дьогтебетони і асфальтобетони з комплексно-модифікованою мікроструктурою
Властивості бетонних сумішей на органічних в’яжучих, що призначені для будівництва конструктивних шарів нежорстких дорожніх одягів, визначаються насамперед якістю органічного в’яжучого і процесами
РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА ДО ВИВЧЕННЯ ТЕОРЕТИЧНОГО МАТЕРІАЛУ
1. Баженов Ю.М. Технология бетона. – М.: Высш. шк., 1987.– 415 с.
2. Берлин А.А., Басин В.Е. Основы адгезии полимеров. М.: Химия, 1969. – 319 с.
3. Братчун В.И., Золотарёв В.А. Мо
Новости и инфо для студентов