РАЗДЕЛ 2
МАТЕРИАЛЫ, ОБРАЗЦЫ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1.Методика проведения эксперимента
Для получения надежных экспериментальных данных по исследованию изгибаемых железобетонных элементов и бетонных образцов был выполнен эксперимент, состоящий из девяти опытов, план которого приведен в таблице 2.1, а размещение точек на рисунке 2.1
Таблица 2.1.
План эксперимента
№ опытаW1W2W3Х11100-12010-13001-14100050100600107100+18010+19001+1
Изменение величины свойства Y системы зависит (при Х1=const) только от соотношений Wi между тремя составляющими ее элементами. Каждому U-тому составу смеси соответствует определенное значение yu и функция Y=F(W1,W2,W3) может быть отражена как трехкомпонентная диаграмма "состав - технология - свойство" (MTQ). Наглядным геометрическим аналогом системы с тремя линейно- связанными элементами является равносторонний треугольник [20, 90, 91, 115].
В соответствии с [111] факторы, интервалы и уровни варьирования сведены в таблицу 2.2.
Таблица 2.2.
Условия проведения эксперимента
ФакторыУровни варьированияИнтервал варьированияНатуральный видКодированный вид- 10+ 1 Дисперсность наполнителя (Sy), м2/кг (W1;W2;W3)100200300100Количество наполнителя (Н),% (от массы вяжущего)Х1810122
Рис.2.1. Размещение точек плана на трехкомпонентной диаграмме "дискретное перемещение независимого фактора?.
В зависимости от принятого состава бетонной смеси на 1м3 (таблица 2.3) по [45, 131] при В/Ц=0,4 выполнен расчет компонентов бетона по массе (таблица 2.4), рассчитанный по объему конструкций каждого опыта V=0,018+0,012+0,003= =0,033х1,2 =0,04 м3 с учетом коэффициента запаса 1,2.
Таблица 2.3.
Состав бетонной смеси на 1м3
НаименованиеОбозначениеКоличество, кгЩебеньЩ1100ПесокП717ВодаВ140ЦементЦ350
В соответствии с принятым планом эксперимента была выполнена маркировка образцов (кубиков, призм и балок), которая представлена в таблице 2.5.
Таблица 2.4.
Расчет количества компонентов бетона по массе (1 балка, 3 призмы, 3 куба)
№ опытаКоличество наполнителя (Н),кг при дисперсности
(Sy) , м2/кгКрупный заполнитель щебень
(Щ), кгМелкий заполнитель песок (П), кгКоличество воды
(В), кг Вяжущие (клинкер +4%гипса) (Ц), кг10020030011,12--44,0028,685,6012,882-1,12-44,0028,685,6012,883--1,1244,0028,685,6012,8841,40--44,0028,685,6012,605-1,40-44,0028,685,6012,606--1,4044,0028,685,6012,6071,68--44,0028,685,6012,328-1,68-44,0028,685,6012,329--1,6844,0028,685,6012,32Таблица 2.5.
Маркировка образцов
№ опытаОбразцы кубикиОбразцы призмыОбразцы балкиКоличество наполнителя (Н), %Дисперсность наполнителя (Sy), м2/кг1К-11К-12К-13П-11П-12П-13Б-1а81002К-21К-22К-23П-21П-22П-23Б-2а82003К-31К-32К-33П-31П-32П-33Б-3а83004К-41К-42К-43П-41П-42П-43Б-4а101005К-51К-52К-53П-51П-52П-53Б-5а102006К-61К-62К-63П-61П-62П-63Б-6а103007К-71К-72К-73П-71П-72П-73Б-7а121008К-81К-82К-83П-81П-82П-83Б-8а122009К-91К-92К-93П-91П-92П-93Б-9а12300
2.2. Характеристики используемых материалов, опытных образцов и технология их изготовления
2.2.1. Вяжущее.
В эксперименте в качестве вяжущего для бетона использовался портландцемент с удельной поверхностью около 300 м2/кг, приготовленный совместным помолом клинкера ЗАО "Одессацемент" и 4% от массы цемента двуводного гипса.
Измельчение цементного клинкера осуществлялось в лабораторной шаровой мельнице, имеющей две камеры. Объем загрузки каждой камеры составляет 10 кг исходного материала. Решение поставленных в работе задач потребовало организации раздельного помола компонентов с контролем их дисперсности. Были приняты меры, направленные на стабилизацию процесса помола, что очень важно с точки зрения удельной поверхности как показателя дисперсности цементных порошков. К числу принятых мер относят следующее: пробы цементного клинкера, подлежащие помолу, предварительно просеивались через сито с диаметром отверстий 10 мм; остаток на сите подвергался дроблению в щековой лабораторной дробилке до прохождения через сито № 10, после чего соединялся с просеянной пробой; пробы клинкера массой 10 грамм размалывались всегда в одной и той же камере шаровой мельнице; для помола использовался всегда один и тот же набор мелющих шаров, подобранных в соответствии с рекомендациями [5]. Для эффективного помола цементного клинкера до удельной поверхности 300 м2/кг через три часа после каждого цикла помола мелющие шары и камера помола подвергались тщательной очистке. Удельная поверхность цемента определялась с помощью прибора ПСХ - 2.
В соответствии с паспортом ЗАО "Одессацемент":
Таблица 2.6.
Химический состав клинкера
Условное названиеСодержание основных оксидов, %SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3Клинкер21,865,133,4566,171,790,22
Таблица 2.7.
Минералогический состав клинкера
Условное названиеСодержание минералов, %C3SC2SC3AC4AFКлинкер63,315,46,8111,83
Таблица 2.8.
Гранулометрический состав клинкера
Условное названиеОстаток на сите, %диаметром 50ммдиаметром 50-2,5ммдиаметром менее 2,5ммКлинкернет97,42,6 Характеристики цемента определены по ГОСТ 310.1 - 76 [37], ГОСТ 310.2 - 76 [40], ГОСТ 310.4 - 81 [39] и приведены в таблице 2.9.
Таблица 2.9.
Характеристики цемента
Удельная поверхность, м2/кгНасыпная плотность,
г/см3Удельная плотность, г/см3Расплыв конуса, ммПредел
прочности в 28 суточном возрасте, МПаСроки
схватывания, часпри изгибепри сжатииначалоконец3001,543,11106,647,92,34,7
Результаты испытания показали, что применяемый цемент соответствует ГОСТ 10178 - 85 [31].
2.2.2. Вода.