РАЗДЕЛ 2
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ЭФФЕКТИВНОГО ПРИМЕНЕНИЯ ПГС В ДОРОЖНЫХ БЕТОНАХ
Известно, что гравий - рыхлое скопление окатанных обломков исходных горных
пород размером от 70 до 5 мм [126]. В месторождениях гравий может содержать
различное количество примесей в виде галечников, песка, глинистого вещества.
Минеральный состав гравия, форма зерен и степень их окатанности зависят от
характеристики мест его образования, условий переноса обломочного материала.
При значительном содержании в гравии песка (более 50%) этот материал называется
песчано-гравийной смесью (ПГС). ПГС характеризуются значительными колебаниями
гранулометрического состава и большой загрязненностью. ПГС Кабардино-Балкарской
Республики Российской федерации, в частности месторождения в районе г.Баксан,
содержат в своем составе гравий крупностью 5-70 мм в количестве 50...60% и
песчано-глинистую часть 0-5 мм - 40...50%. Содержание пылевато-глинистых частиц
составляет 3,1-5,1%. Количество частиц менее 0,14 мм достигает 12%. На практике
для использования в нижних слоях дорожных одежд и в асфальтобетоне в карьерах
происходит отделение фракций, крупнее 40 или 20 мм. В этом случае смесь может
содержать 60...70% частиц. мельче 5 мм. Поверхность гравия покрыта тонкой
пленкой пылеватых частиц, что в значительной степени затрудняет контакт с
цементом и снижает прочность и долговечность бетонов, приготовленных на таком
заполнителе. Зона контакта этих бетонов ослаблена и является слабым звеном
структуры, требующим упрочнения.
Из представленного обзора видно, что наиболее эффективными способами улучшения
зоны контакта являются механическая или механохимическая активация поверхности
крупного заполнителя. Достаточно точно теоретический подход обеспечения плотной
и прочной зоны контакта при таких методах активации изложен в работах
А.Г.Ольгинского [127,128]. Заполнитель подвергается интенсивному перемешиванию
в смесителе или другом агрегате с водой или растворами химических добавок.
Поверхность заполнителя при этом обнажается, а заряд поверхности или
усиливается, или меняется на противоположный. Зона контакта при этом
упрочняется, пылеватые фракции уходят в объем бетона и способствуют уплотнению
микроструктуры. Однако, при значительном количестве пылеватых и глинистых, а
также прочно связанной с поверхностью плотной пленке частиц этот метод не
приводит к существенному улучшению показателей бетона, в том числе из-за
отрицательного влияния значительного количества высокодисперсных частиц в смеси
заполнителей. Известно, что их способность к агрегированию приводит к
сосредоточению излишней влаги в агрегатах, а высокая удельная поверхность
повышает цементоемкость. Это, несмотря на повышенный расход цемента, ведет к
снижению прочности и долговечности бетона. Для борьбы с этим явлением широко
применяются добавки-пластификаторы, которые снижают водо- и цементопотребность
бетона и способствуют дезагрегации частиц пыли и глины. В песчано-гравийных
смесях КБР находится значительное количество пылевато-глинистых частиц. На
заводах ЖБК республики при использовании качественных заполнителей типа
дробленого мытого гравия и щебня, чистых кварцевых песков, достаточно широко
применяется суперпластификатор С-3, а также пластификатор повышенной
эффективности МТС-1. Опираясь на достаточно широкий опыт применения С-3, в том
числе в бетонах на заполнителях, содержащих повышенное количество пылеватых
частиц, можно сделать вывод об эффективной работе этих добавок также и при
использовании ПГС Кабардино-Балкарской республики в качестве заполнителей для
дорожных бетонов вместо дорогостоящих привозных щебня и песка [129].
Стремление устранить дефекты структуры, возникающие в начальный период
твердения, привело к попыткам приложения повторных механических воздействий к
отформованным изделиям. Момент начала механической или другого вида обработки в
ряде конкретных случаев, по мнению А.Г.Бунакова, О.П.Мчедлова-Петросяна, П.А.
Ребиндера [157-159] должен выбираться с учетом достижения наибольшей прочности.
При этом определение оптимального времени приложения механических воздействий
требует учета кинетики структурообразования. На этом положении основан принцип
соответствия, разработанный авторами. Наиболее эффективным в этом случае
является совмещение способов, обеспечивающих высокое давление с вибрированием –
вибротрамбование, вибропресссование, вибропрокат – при одновременном применении
физико-химических методов снижения вязкости. По мнению А.Г.Бунакова оптимальное
время приложения повторного вибрирования находится в интервале сроков
схватывания цементов [158]. Для получения оптимального эффекта уплотнения при
вибрировании автор предлагает понизить вязкость цементного теста до
минимального ее значения, полностью разрушая возникающую коагуляционную
структуру вибрированием при высоких частотах.
Климатические условия КБР характеризуются большим количеством дней с высокой
положительной температурой, практически полным отсутствием отрицательных
температур и относительной влажностью воздуха 50...70%. Эти условия позволили
широко применять полигонную или смешанную технологию изготовления бетонных и
железобетонных изделий. Существенным недостатком твердения бетона в этих
условиях является испарение из них влаги [130-132]. Для климата КБР характерно
значительное количество солнечных дней с температурой выше +30 С. Такие условия
способствуют интенсивным массообменным процессам и последующему испарению
влаги, что, в свою очередь, ведет к образованию несплошностей и дефектов
формирующейся структуры бетона и снижает его прочность и долговечность. Для
защиты от этого явления раз
- Київ+380960830922