РАЗДЕЛ 2
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Исходные материалы и их характеристики
Для проведения исследований использовались стандартные строительные материалы: - портландцемент, тонкодисперсные наполнители (молотый кварц, керамзитовая пыль), вода, добавки-суперпластификаторы.
Портландцемент марки М500 ДСТУ Б В.2.7-46-96 [45], обладающий такими характеристиками: истинная плотность по ГОСТ 310.2-76
?ц=3100 кг/м3. Ориентировочный минеральный состав: C3S - 63?67%;
?C2S - 13?15%; C3A - 5?7%; C4AF - 12?13%.
Вода питьевая водопроводная по ГОСТ 2874-82.
Добавки-суперпластификаторы использовались нескольких типов:
- типа Дофен, марка Б производства фенольного завода и фирмы "Модиф",
г. Донецк [145]. Рекомендуемый расход добавки по сухому веществу - 0,35?0,8%. Физическая форма - однородная жидкость тёмно-коричневого цвета, представляющая собой водный раствор, близкий к 40%-ной концентрации. Значение pН 5%-го раствора - 7?10. Плотность 25%-го раствора - 1,117?0,003 кг/м3.
- Peramin FS (Перамин) производства Brenntag N.V., Бельгия. Рекомендуемый расход добавки по сухому веществу - 0,4?0,8 %;
- С-3 (ТУ 6-36-0204229-625) производства ОАО "Комбинат органического синтеза", г. Новомосковск Тульской обл., Россия. Рекомендуемый расход добавки по сухому веществу - 0,3?0,8%. Физическая форма - порошок коричневого цвета, состоящий из натриевых солей сульфокислот нафталина и его производных.
Песок мелкий кварцевый по ДСТУ Б В.2.7-32-95, М КР = 1,2.
Щебень гранитный по ДСТУ Б В.2.7-75-98 крупностью 5-20 мм.
Микронаполнители использовались двух типов:
- керамзитовая пыль, полученная путем осаждения на электрофильтрах при производстве керамзита на ХДСК-1 (г. Харьков), имеющая плотность ? = 2810 кг/м3 и такой химический состав: SiO2 ? 64,2% , Al2O3 ? 12,5% , Fe2O3 ? 5,1%.
- молотый кварц пылевидный, или кварцевая пыль, (ГОСТ 9077-82) марки А, имеющий такой химический состав: SiO2 ? 99,4% , Al2O3 ? 0,2%, Fe2O3 ? 0,04%, Fe ? 0,028%, СаО - 0,049% [22].
2.2. Методы исследований
2.2.1 Методы определения физико-механических свойств
При проверке исходных материалов и проведении исследований использовали стандартные [72] и специально разработанные методики.
Прочность при сжатии и изгибе определяли по ГОСТ 310.4-81. Для камня из СПЦВСН и растворов с наполнителем изготавливали образцы размером 4?4?16 см, которые испытывали в нормируемые сроки с определением предела прочности при изгибе RИЗГ и сжатии RСЖ. Для камня из СПЦВСН, нагнетаемой за обделку, отбирали из-за обделки тоннеля путем бурения с помощью установки фирмы NORTON цилиндрические образцы-керны, из них вырезали образцы-кубы, которые затем испытывали по стандартной методике с определением предела прочности при сжатии RСЖ.
Удобоукладываемость исследуемой растворной смеси определяли стандартным методом - по расплыву конуса РК.
Реологические характеристики обычных и суперпластифици-рованных цементно-водных суспензий определяли по условной вязкости с помощью вискозиметра ВЗ-1 (ГОСТ 8420-74. Материалы лакокрасочные. Методы определения условной вязкости).
Морозостойкость образцов определялась по ДСТУ Б В.2.7-49-96 при замораживании до температуры минус 50?С [46].
2.2.2. Методика определения размеров частиц цемента и микронаполнителя
Для повышения точности определения размеров частиц цемента и наполнителя, а также оптимальной величины коэффициента раздвижки зерен песка использовалась новая методика, разработанная совместно с соавторами [130], сущность которой заключается в следующем. Стеклянную колбу определённого объема заполняют доверху смесью песок - цемент - вода или песок - микронаполнитель - вода, уплотняют смесь постукиванием колбы о стол с высоты около 2 см 20 раз, добавляя при необходимости смесь. Излишки смеси срезали линейкой. При этом видимые пузырьки воздуха исчезали. Наиболее представительную фракцию песка определяют путем рассева по [130]. Затем колбу со смесью взвешивают с точностью до 1 г и определяют фактическую плотность смеси по формуле
, (2.1)
где m, m1 - массы суспензии с колбой и колбы, г; V - объем колбы, см3.
Для каждого состава с различным количеством наполнителя определяют поочередно экспериментальные ? смэ, г/см3, и расчетные ? смр, г/см3 плотности и строят кривые зависимости плотности ? смэ и ? смр, от коэффициента раздвижки зерен песка ? в них. По экстремальной точке максимального приближения экспериментальной кривой к расчетной определяют величину оптимального коэффициента раздвижки зерен песка ?опт. Средний размер частиц наиболее представленной фракции цемента или наполнителя определяют по формуле [130]:
(2.2)
2.2.3. Методика определения безнапорной водопроницаемости
Фильтрационные свойства цементного камня определяют по безнапорной водопроницаемости W, см/с [2, 3]. Схема специально изготовленной измерительной установки представлена на рис.2.1.
Рис. 2.1 Схема установки для определения безнапорной водопроницаемости цементного камня: 1 - вода; 2 - обмазка герметизирующим составом; 3 - образец; 4- емкость; 5 - измерительная трубка с делениями
В трубку с мерными делениями заливают воду до нулевой отметки, берут отсчеты через равные промежутки времени, определяя количество воды V, поступающей в образец за время ? от начала испытаний. По результатам измерений строят график зависимости V = ?(?). Испытание продолжают до тех пор, пока на графике V = f(?) не проявится участок, приближающийся к горизонтальному. На графике определяют характерные участки, для которых определяют величины водопоглощения и безнапорной водопроницаемости по выражению:
, (2.2)
где ?V и ? ? - изменение количества воды, профильтровавшей через образец, и интервал времени, в течение которого произошло это изменение, на линейном наклонном участке кривой; S ? площадь поверхности, через