ИнтерСтройЭкспо 2016
04.05.2016
С 20 по 22 апреля 2016 года в Санкт-Петербурге, в КВЦ «ЭКСПОФОРУМ» состоялась 22-я Международная выставка «ИнтерСтройЭкспо», крупнейшая на Северо-Западе России международная выставка строительных, отделочных материалов и строительной техники.
Евроасфальт и Евробитум 2016
29.04.2016
Конгресс, который состоится с 1 по 3 июня в Праге, станет важной вехой в развитии асфальтовой и битумной промышленности Европы. Предоставив возможность ведущим специалистам отрасли подвести итоги проделанной работы и наметить планы на будущее, он послужит полноценной стратегической платформой для ее дальнейшего развития.
 

СОВРЕМЕННЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И НОВЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В ОБЛАСТИ СМЕШИВАНИЯ ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНЫХ БЕТОНОВ /Бетон и Железобетон 2012-2/

Харальд Гаррехт, Кристиан Баумерт

Введение

Разработки в области бетонных технологий, которые проводились за последние пятнадцать лет, повысили технические характеристики бетона до уровня, ранее считавшегося невозможным. В настоящее время над оптимизацией самоуплотняющихся, высокопрочных и сверхвысокопрочных бетонов работают исследовательские институты. Основное внимание при этом уделяется добавкам на базе эфира поликарбоксилата, которые повышают пластичность бетонной смеси. Так как на сегодняшний день не существует модели гидратации бетонов, содержащих пластификатор [1], тип и количество пластификатора определяются эмпирическим путем в ходе экспериментальных замесов.
Реологические свойства изготовленной таким путем бетонной смеси зависят от первичных и вторичных факторов влияния [2]. Первичные факторы влияния, например, включают в себя тип и форму зерен заполнителя, содержание воды, а также содержание химических и минеральных добавок. Ко вторичным факторам влияния относят последовательность дозировки, тип смесителя и продолжительность замеса.
Нередко бетон, в частности, сверхвысокотехнологичный бетон, разрабатывается в лабораторных условиях с применением смесителя интенсивного действия Eirich. Однако на практике, как правило, для изготовления бетонной смеси применяются смесители с иным принципом действия, что нарушает преемственность результатов, полученных в лаборатории [3]. Важность вторичных факторов влияния показана и в работе [4]. Благодаря трехступенчатому режиму изготовления смеси (цементное тесто, раствор, бетон) в двухвальном смесителе с постоянным числом оборотов, удалось существенно улучшить характеристики смеси высокопрочного бетона.
Подвижность бетонной смеси можно описать при помощи модели Бингхэма с использованием её параметров «предел текучести» и «пластическая вязкость». В то время как предел текучести описывает переход от обратимого идеально-упругого к необратимому вязкоупругому или вязкому состоянию, пластическая вязкость показывает сопротивление текучести бетона. При разработке бетонных технологий используются преимущественно стандартизированные испытательные методики для строительных растворов и бетонов. Такие процедуры, как измерение расплыва конуса по DIN EN 12350 – 8, в работе [5] причисляются к количественно-эмпирическому классу 2. При этом предел текучести и пластическая вязкость не определяются по отдельности, а в «искаженном» виде отражаются в измеренном параметре. Кроме того, замеряемые параметры расплыва конуса зависят от размера самой крупной фракции заполнителя в исследуемом бетоне [6]. Если же разработка смеси ведется на базе цементного теста, можно при помощи конуса Хагермана хотя бы определить абсолютное значение предела текучести [7]. В то же время в научном мире нет единства взглядов по поводу допустимости переноса результатов испытаний цементного теста на бетонную смесь. Бетонные реометры, которые рассчитывают предел текучести и пластическую вязкость по различным реологическим моделям, используются на практике крайне редко. Помимо высокой стоимости оборудования, эти эксперименты более трудоемки и требуют большего времени, чем стандартные методики.

Смешивание

Движение смеси и качество смешивания
В процессе смешивания в смесителе происходит движение исходных материалов, которые отличаются друг от друга по размеру, плотности и агрегатному состоянию. В конечном итоге груда зерен и других материалов превращается в гранулированную суспензию. Свойства бетонной смеси и набор прочности бетона зависят от качества перемешивания. Сам по себе, процесс смешивания можно разделить на две отдельные операции — конвекцию и дисперсию [8], которые накладываются друг на друга (Рис. 1).
Дисперсия описывает локальный эффект, случайную смену места расположения отдельных частиц в результате принудительного перемещения смесительным инструментом. Заставить частицы поменять свое место становится труднее, если в результате взаимодействия между частицами образуются агломераты. Для разбития агломератов (деагломерирование) требуется подключение таких механизмов, как эрозия трения, разделение при помощи высоких сдвиговых и растягивающих нагрузок, а также распад в результате столкновения [9].
Еще в 1968 году Пауерс [10] писал о том, что если цементное тесто мешать вместе с крупнозернистым заполнителем, оно гомогенизируется так же эффективно, как если бы оно перемешивалось в высокоскоростном лабораторном смесителе. Относительные перемещения крупного заполнителя действуют как микромиксер и поддерживают процесс дисперсии, разрушая агломераты. Локальные кратковременные сдвиговые нагрузки зависят от расстояния между частицами, от их типа, а также от частоты и кинетической энергии, передающейся от смесительных лопастей. Дисперсионный эффект, следовательно, увеличивается по мере возрастания скорости смесительных инструментов. Кроме того, положительное влияние на дисперсию оказывает плотность упаковки.
В то время как о дисперсии, которая также известна как дисперсионное смешивание или микромиксинг, существует небогатый выбор литературы, где дисперсия рассматривалась бы применительно к бетону, конвекции (дистрибутивное смешивание, или макромиксинг) посвящено множество публикаций. Считалось, что дистрибутивные транспортные процессы имеют решающее значение для достижения высокой степени однородности. При изготовлении традиционного бетона предполагается, что к концу замеса агломераты в основном разрушены. Таким образом, эффективность смешивания зависит от мощности двух указанных отдельных процессов.
В то время как для традиционного бетона обычное время смешивания составляет около 35 секунд после затворения водой, сверхвысокопрочные бетоны, замешиваемые в стандартных смесителях при частичном заполнении, требуют до 10 минут после добавления воды. Причина такой разницы кроется в пониженном содержании воды и высоком содержании добавок и мелкодисперсных наполнителей.
Число Фруда и скорость смесительного инструмента
Скорость смесительного инструмента (окружная скорость) v [м / с] рассчитывается, исходя из радиуса r [м] смесительного инструмента или смесительной емкости и числа оборотов n [s-1], по формуле 1:
v = 2π · r · n , (1)
Движение смеси может быть описано при помощи безразмерной величины — числа Фруда (Fr), как указано в работе Румпфа [8]. При этом берется соотношение центробежной силы и силы тяжести. Так как в смесителе движутся не отдельные частицы, а целые сгустки частиц и происходят взаимодействия между сгустками частиц и отдельными частицами, брать за основу для анализа отдельные частицы с массой MP вряд ли возможно. Кроме того, круговая частота .P является функцией позиции частицы RP, что значительно осложняет расчет числа Фруда для частиц [9]. В качестве альтернативы можно вычислить число Фруда для смесителя из скорости вращения n [с-1] смесительного инструмента или смесительной емкости, не учитывая при этом в числе Фруда параметров материалов. Рис. 2 иллюстрирует влияние числа Фруда FrM на движение сыпучего материала в плужном смесителе.

Смесительная техника

Различия требований
Для производства традиционного бетона к смесительной технике предъявляются значительно более низкие требования, чем при производстве высокотехнологичного бетона. Более высокое содержание воды и обусловленные этим увеличенные расстояния между частицами, а также низкая вязкость цементного теста значительно облегчают первичное, грубое перемешивание. В противоположность этому, высокая плотность упаковки, характерная для высокопрочных бетонов, снижает дистрибутивные возможности смесителя, так как она препятствует доступу частиц к пустотам внутри смеси, в то время как традиционные бетоны — с их достаточно высоким отношением вода / вяжущее и обычной плотностью упаковки — не предъявляют повышенных требований к дистрибутивной функции смесителя. Поскольку традиционные бетоны, как правило, не содержат тонкодисперсных пуццоланов, склонных к образованию агломератов (микросилика, тонкодисперсная зола-унос, метакаолин и т.д.), доля частиц цемента и наполнителей размером менее 10 мкм незначительна. Следовательно, и требования, предъявляемые к диспергированию, не высоки.
Поэтому для производства традиционного бетона используются такие смесительные системы, в которых в круговые движения вовлечен практически весь материал, а процессы дистрибуции и перемешивания обеспечиваются смесительным инструментом. К таким системам, наряду с тарельчатыми смесителями, относятся одно- и двухвальные смесители. На рисунке 3 изображена схема транспортных потоков внутри двухвального смесителя.
Требования к производству высокотехнологичных бетонов

...

Файлы для скачивания:

 Читать материал полностью, файл PDF

< Назад

 

Поиск

Автор
Год выпуска
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОМПОЗИТНОЙ АРМАТУРЫ НА ОСНОВЕ БАЗАЛЬТОВОГО И СТЕКЛЯННОГО РОВИНГА ДЛЯ АРМИРОВАНИЯ БЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ/Бетон и Железобетон 2012-2/
В статье приведена информация o недостатках широко применяемых в строительстве железобетонных конструкций, области применения композитной арматуры в строительной отрасли, современном уровне развития производства композитной арматуры в мире, а также результатах проведенных экспериментально-теоретических исследований с композитной арматурой в Украине и разработке соответствующего нормативного документа по проектированию и изготовлению бетонных конструкций.
  © 2008 Славутич Разработка сайта Vitrum-Media