о прогнозировании марочной прочности цементных систем по результатам кратскосрочных испытаний

Статьи с интернет-конференций БГТУ им. В. Г. Шухова

Рахимбаев Ш.М., д-р техн. наук, проф.,
Пьяных Е.Л., студент, Каменева А.С., студент
Смирнова И.А., инженер

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

Знание кинетики твердения цементных систем необходимо, прежде всего, для ее регулирования и для разработки и производства изделий и конструкций с заданными физико-механическими свойствами. Кроме того, создание адекватных математических моделей кинетики твердения позволяют достаточно надежно прогнозировать марочную прочность цементов, используя результаты краткосрочных испытаний (через 1 - 7 суток твердения). В связи с этим данному вопросу уделяется большое внимание со стороны и отечественных, и зарубежных специалистов.
Однако, эта проблема пока далека от окончательного решения. Так, например, показано [1], что кодекс Европейского комитета по бетону (МС - 90) предусматривает испытания при расчетах по кинетики твердения цементных систем коэффициенты нарастания прочности бетона во времени

, которые рассчитываются по формуле:

В [1] показано, что этот коэффициент весьма сложным образом зависит от состава бетона и от условия его твердения. Авторы полагают, что его использование эффективно не во всех случаях. В отечественной и технической литературе предпочтение отдается полулогарифмической закономерности:

где а - прочность камня после одних суток твердения, b - коэффициент интенсивности нарастания прочности во времени.
В работах[2,3], предложено уравнение:

При этом предполагаем, что уравнение (3) характеризует процесс твердения с интенсивным торможение во времени. Коэффициент k характеризует торможение скорости твердения во времени, а

- начальная скорость твердения, МПа/сут.
Достоинством уравнений (2 и 3) является простота, ясный физический смысл входящих в них коэффициентов, поэтому авторы полагают, что именно их целесообразно взять за основу методики расчета кинетики твердения цементных систем и разработки способа прогнозирования марочной прочности цемента по результатам их краткосрочных испытаний, хотя в [3] высказано мнение, что полулогарифмическое уравнения не пригодно для этой цели.
Расчет экспериментальных данных [4] твердения цементов по различным уравнениям, приведенным выше, показал, что при использовании полулогарифмического закона коэффициент корреляции находится в пределах от 0,9348 до 0,9956, а по уравнению (3) - во всех случаях коэффициент корреляции был выше 0,99 (от 0,9985 до 0,9999).
Для прогнозной оценки марочной прочности этих цементов были использованы величины их активности в возрасте 3 и 7 суток. При этом были получены следующие величины отклонения от марочной прочности:
- при использовании уравнения (3):

При применении полулогарифмического закона расхождения с фактическими величинами марочной прочности составляют:

Как видно из приведенных данных, использование уравнения теории переноса (3) с интенсивным торможением позволяет с приемлемой точностью прогнозировать марочную прочность цемента без минеральных добавок [4], за исключением состава N 8.
Обработка данных [5] с применением уравнений (2 и 3) показала, что коэффициенты корреляции по ним близки между собой и находятся в пределах от 0,9851 до 0,9999. Прогнозирование марочной прочности с применением этих уравнений по результатам 4-х и 7-ми суточных испытаний показало, что отклонение расчетных величин от фактических при использовании полулогарифмического закона составили:

а по уравнению теории переноса (4):

По обоим уравнениям получаем несколько заниженное значение расчетных величин активности камня через 28 суток в сравнение с фактическим. При этом полулогарифмический закон показал меньшую разницу между величинами расчетной и фактической активности. Обработка [1] по приведенным выше уравнениям показала, что во всех случаях коэффициенты корреляции находились в пределах от 0,99 до 1. Прогноз марочной прочности по результатам 1 и 3-х суточных испытаний показал, что полулогарифмическое уравнение дает неудовлетворенный результат, так как почти в половине случаев расхождение с фактической активностью в возрасте 28 суток превышали 20% и доходили до 37-50%. Применение уравнения теории переноса (3) дало значительно лучшие результаты прогнозной оценки 28 суточной прочности, так как расхождение с фактическими значениями отдельные не превышали предел 17.18%. Эти данные показали, что прогноз марочной прочности по результатам 1 и 3-х суточных испытаний не обеспечивает необходимой точности оценки активности цемента. Для этого желательно иметь результаты испытаний цементных систем в более поздние сроки, в частности в семисуточном возрасте.
Анализ кинетики твердения продукции различных заводов [4], а также ШПЦ [6] показал, что в цементе без добавления шлака лучшие результаты прогнозирования марочной прочности по результатам 3 и 7-х суточных испытаний дает уравнение теории переноса (3), а при добавлении шлака следует отдавать предпочтение полулогарифмическому закону.
В целом на основе анализа приведенных литературных данных по кинетики твердения цементных систем можно дать следующую рекомендацию: если отношение .7/.3 не превышает 1,4, то целесообразно использование полулогарифмического закона, а при численном значении этого соотношения 1,5 и выше, более предпочтительно использование уравнение теории переноса (3).

Список литературы

1. Серых Р.Л., Ярмаковский В.Н. Нарастание прочности бетона во времени // Бетон и железобетон. - 1992. - .3. - С.19.21.
2. Рахимбаев Ш.М. Расчет констант некоторых процессов технологии искусственных строительных конгломератов // Проблемы материаловедения и совершенствование технологии производства строительных изделий. - Белгород: Изд-во БТИСМ, МИСИ, 1990. - С.184.
3. Рахимбаев Ш.М., Поспелов М.Л. Кинетика твердения модифицированного цементного камня.
4. Кравченко И.В., Власов М.Т., Юдович Б.Э. Высокопрочные и особобыстротвердеющие портландцементы. - М.: Стройиздат, 1971. - 230с.
5. Прогнозирования прочности бетона при повышенных температурах выдерживания // Бетон и железобетон. - 1994. - . 4. - С.11-13.
6. Ушеров-Маршак А. В., Плугин А. Н. и др. Комплексный калориметрический анализ кинетики гидратации цементов при повышенных температурах // Цемент. - 1979. - - 9. - С.17.

http://conf.bstu.ru/conf/docs/0029/0611.doc

Дополнительно:

Copyright © 2007-2023, Интернет-журнал о цементе РуЦЕМ. РУ (RuCEM. RU) Свидетельство о регистрации Эл № ФС77-34787 зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций от 25 декабря 2008 года, Отраслевой портал ЦЕМЕНТ. РУ (CEMENT. RU) Свидетельство о регистрации Эл № ФС77-34786 зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций 25 декабря 2008 года. Учредители: Очкин Ю.И., Ерокин Ю.А. Главный редактор: Ерокин Ю.А. Адрес электронной почты Редакции: yerokin@yandex.ru Телефон Редакции: +7 (8453) 68-33-82 Администрация портала не несет ответственности за содержание информации и рекламы оставленной третьими лицами. При использовании информации, активная ссылка на RuCEM.RU обязательна 16+