Оптимизация технологического регламента изготовления пенобетонов
Влияние отдельных факторов на прочность бетонов
В бетоноведении существует множество математических моделей увязывающих марочную прочность бетонов с различными внешними факторами – марочностью цемента, характеристиками заполнителей, рецептурами бетонов и условиями их приготовления и вызревания и т. д.
Но в каждой этой модели обязательно присутствует зависимость, описывающая прочность бетона от принятого В/Ц и степени гидратации цемента.
Если абстрагироваться от изменчивости внешних факторов, все эти мат. модели, в качестве регулируемых непосредственно изготовителем бетона параметров рассматривают, по сути, тоже всего только две переменные – степень гидратации цемента и водоцементное соотношение. Причем степень гидратации всегда стоит в числителе, а В/Ц – в знаменателе. В упрощённом виде подобную зависимость отражает формула вида:
R28= К * ( α / β ) где:
К – комплексная Константа, описывающая количественные и физические характеристики применённых материалов (гранулометрия и количество заполнителей, марочность и дозировка цемента и т. д.);
α - комплексная Переменная, описывающая степень гидратации цемента;
β – комплексная Переменная, описывающая принятое В/Ц
Иными словами, меняя Переменные, Можно влиять на конечную прочность бетона, при неизменных Константах. Чем выше степень гидратации цемента и ниже водоцементное соотношение, тем более прочный бетон можно получить на тех же исходных материалах и при неизменном их соотношении.
4.2.1 Физическая сущность понятия "степень гидратации цемента".
В результате обобщения многочисленных данных о твердении бетонов в естественных условиях, получены следующие ориентировочные коэффициенты, характеризующие прочность в разные сроки твердения по сравнению с прочностью через 28 суток:
3 сут. 0.35
7 сут. 0.65
28 сут. 1.0
90 сут. 1.25
180 сут. 1.4
1 год 1.5
3-5 лет 1.7 – 1.8
10 лет 1.9
15-25 лет 2.0 – 2.25
Такой рост прочности характеризуется зависимостью близкой к логарифмической.
Уместен вопрос – А откуда возникает прирост прочности даже через годы, после приготовления и укладки бетона? Что его обеспечивает? И нельзя ли эту прочность, через несколько лет ставшую излишней, попытаться получить уже сразу, и тем самым сэкономить цемент?
При соприкосновении с влагой в цементе начинаются определённые химические реакции – он начинает гидратировать. Продукты гидратации отделяются в раствор и являются тем клеем, который и соединяет все воедино.
Гидратация идёт направленно – от края цементного зерна к его центру. На определённом этапе каждое зерно цемента покрывается коркой этих гидратных новообразований. Эта корка достаточно плотная. Она препятствует проникновению влаги вглубь зерна цемента, и соответственно вступлению в реакцию с водой глубинных его слоёв. Получается, что часть цемента описанным выше процессом как бы выключается из формирования цементного клея. Эти не прореагировавшие зерна цемента остаются в бетоне уже не в качестве вяжущего, а в качестве микронаполнителя. Их так и назвали – "микробетон".
В результате получается, что в каждой бетонной конструкции значительная часть цемента попросту законсервирована. По мере проникновения атмосферной влаги, всё новые и новые порции цементного клея выделяются в бетон – это и обеспечивает последующий набор прочности.
Практически всегда прочность бетона оценивается по его, так называемой, марочной прочности – через 28 суток. В соответствии с полученными показателями именно по истечении этого срока и нормируется его эксплуатационные показатели. Конечно, через время он станет намного прочнее, но воспринимать запроектированное эксплуатационное нагружение он должен уже сразу.
Весьма заманчиво тот запас потенциальной "законсервированной" прочности, который реализуется самостоятельно, но через несколько лет, попытаться получить сразу – в эти 28 суток. Насколько это удалось и характеризует показатель степени гидратации цемента.
