РАЗДЕЛ 2
МЕТОДОЛОГИЯ ТЕОРИТИЧЕСКИХ И
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Применяемые методы и методики исследований, оборудование, аппаратура, точность измерений, планирование и обработка результатов исследований в значительной степени предопределяют эффективность и достоверность исследований, а также получаемый результат в целом. Постановке задач, выбору методов и методик исследований предшествовал тщательный анализ опубликованных результатов исследований, накопленных материалов заводских лабораторий по испытаниям контрольных образцов бетонов. Кроме того, нами проводились предварительные экспериментальные исследования по уточнению диапазонов исследования влияния основных дефектов структуры на физико-механические свойства бетонов. В результате анализа этих материалов с учетом полученных ранее результатов исследований при выполнении диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук нами разработаны новые расчетные модели и методики по изучению расчетными методами теории упругости влияния важнейших дефектов структуры бетонов на концентрацию напряжений и деформаций, а также влияния последних на последовательность образования и дальнейшего развития микро- и макротрещинообразования.
На основе полученных результатов исследований на расчетных моделях и их сравнения с известными результатами экспериментальных исследований и практики производства бетонов разрабатывались рабочие гипотезы по важнейшим направлениям совершенствования структуры и свойств бетонов. Для их обоснования планировались и проводились как пассивные эксперименты для проверки принципиальных закономерностей, так и активные планированные для поиска комплексного влияния важнейших технологических факторов на структуру и свойства бетонов. При этом особое внимание уделялось проверке достоверности полученных результатов, анализу их точности и адекватности с известными
практическими результатами. Для этих целей детально прорабатывались вопросы
повышения точности определения прочности бетона разрушающими методами, а также совершенствования методов определения характеристик пористости бетонов.
2.1. Общие предпосылки изучения и прогнозирования технических свойств бетонов, материалы, аппаратура, основные методы исследования
2.1.1. Х а р а к т е р и с т и к и п р и м е н я е м ы х м а т е р и а л о в. В экспериментальных исследованиях применялись широко используемые для получения бетонов цементы, крупный и мелкий заполнители, а также наполнители из вторичных ресурсов промышленности, пластифицирующие добавки. Нормируемые характеристики исходных материалов определялись по действующим стандартам.
В качестве крупного заполнителя использовали гранитный щебень фракции 5-20 мм двух карьеров Днепропетровской области. Основные нормируемые характеристики этого щебня приведены в табл. 2.1.
Таблица 2.1
Характеристики гранитного щебня фракции 5-20 мм
КарьерПлотность, кг/м3Пустотность,
%Частные остатки в % на ситах, ммпородынасыпная201052,51,25меньше 1,25Самарский262012220,532,449,931,67,41,47,3Новопавловский266013700,482,657,132,44,11,72,1
В качестве мелкого заполнителя использовали песок кварцевый речной средней плотностью породы 2630 кг/м3, насыпной плотностью 1550 кг/м3, пустотностью 41%, модуль крупности 1,4-1,32. Содержание вредных примесей в пределах нормы. Результаты рассева приведены в табл. 2.2.
Таблица 2.2
Результаты рассева днепровского речного кварцевого песка
Остаток на ситахРазмеры отверстий сит, мм2,51,250,630,3150,16менее 0,16Частные0,61,224,0133,8850,779,52Полные0,61,825,8339,7190,48100
Насыпная масса и пустотность отдельных фракций песка представлены в табл.2.3.
Таблица 2.3
Насыпная масса и пустотность отдельных фракций песка
Диаметр частиц, мм3-52-31-20,5-10,315-0,50,25-0,3150,14-0,25Средний диаметр частиц, мм42,51,50,750,410,280,19Насыпная масса,
кг/м31322132312941488146614231404Пустотность,
%49,549,550,843,444,245,946,6
В качестве вяжущего использовали удовлетворяющие требованиям ДСТУ Б В.2.7-46-96 [196] цементы, основные характеристики которых представлены в табл. 2.4.-2.7.
Таблица 2.4
Основные нормируемые характеристики цементов
Вид цементаАктивность,
МПаНормальная
густота, %Сроки схватыванияПлотность, кг/м3началоконецистиннаянасыпнаяПЦ 11/А-Ш-400 Каменецпод.41,726,72,45,93120125011/Б-Ш-400 Балаклеевский41,225,12,255,03100120011/Б-Ш-500 Балаклеевский51,324,252,24,531001200ПЦ 11/Б-Ш-400 Амвросиевский41,125,42,35,731001240Таблица 2.5
Химический состав цементов
Вид цементаСодержание оксидов, %СаОSiO2Al2O3Fe2O3SO3MnOMgOПЦ 11/А-Ш-400 Каменецподольский66,2925,93,42,170,210,521,5111/Б-Ш-400 Балаклеевский65,6925,913,861,20,180,462,711/Б-Ш-500 Балаклеевский67,3124,63,622,050,20,471,75ПЦ 11/Б-Ш-400 Амвросиевский65,825,73,52,10,20,512,19
Таблица 2.6
Минералогический состав клинкеров
Вид цементаСодержание минералов, %C3SC2SC3AC4AFПЦ 11/А-Ш-400 Каменецподольский49,1239,245,36,4311/Б-Ш-400 Балаклеевский45,941,888,183,6411/Б-Ш-500 Балаклеевский52,135,697,44,81ПЦ 11/Б-Ш-400 Амвросиевский47,838,956,76,55
Таблица 2.7
Грансостав применяемых цементов по результатам ситового анализа
Вид цементаЧастные остатки в % размеров частиц, мкмменее 4040-4546-5051-5556-6364-80более 80ПЦ 11/А-Ш-400 Каменецпод.0,520,470,514,230,259,24,911/Б-Ш-400 Балаклеевский0,690,580,544,2430,2558,84,911/Б-Ш-500 Балаклеевский0,650,450,838,1229,4557,33,2ПЦ 11/Б-Ш-400 Амвросиевский0,710,520,685,7131,4857,23,7
В качестве наполнителя использовали несколько видов вторичных ресурсов промышленности и для сравнительных экспериментов молотый кварцевый песок.
Золу уноса использовали Ладыжинской ГРЭС, которая в полной мере отвечает требованиям ГОСТ 25818-91. Химический состав этой золы у