ПРОЧНОСТИ ВИБРОПРЕССОВАННОГО ДИСПЕРСНО АРМИРОВАННОГО БЕТОНА В ИЗДЕЛИЯХ

 

DURABILITY VIBROPRESSED DISPERSE REINFORCING CONCRETE IN PRODUCTS

 

Сеськин И.Е., Баранов А.С. (СамГУПС, г.Самара, РФ)

Seskin I. E., Baranov A. S. (Samara State University of Transport)

 

Рассмотрены вопросы влияния на прочность прессованного цементного камня и пресс-бетона дисперсного армирования и суперпластификатора С-3.

Questions of influence on durability of the pressed cement stone and press concrete disperse reinforced and C-3 supersoftener are considered.

 

Ключевые слова: вибропрессованный бетон, вибропрессованный цементный камень, давление прессования, дисперсное армирование, суперпластификатор, прочность при сжатии.

Keywords: vibropressed concrete, vibropressed cement stone, pression of pressing, disperse reinforcing, supersoftener, durability at compression.

 

В настоящее время в производстве большого количества мелкоштучных изделий, таких как  тротуарные плитки разных форм и конфигураций, бордюрные камни, стеновые блоки, столбы ограждения и др. используется технология уплотнения бетона вибропрессованием. Номенклатура изделий, изготавливаемых по такой технологии, продолжает неуклонно расти. Для производства таких изделий используются самые разнообразные отечественные и зарубежные вибропрессы, кроме специализированных установок, приспосабливают и прессы для формования силикатного кирпича. Зависимости от мощности прессового оборудования и размеров изделия прессование бетона осуществляется при разном удельном давлении, которое может изменяться достаточно в широких пределах и колеблется, по данным литературных источников, от 6 до 20 МПа.

Для производства указанных изделий используют, мелкозернистые, легкие и тяжелые бетоны, различных составов. При уплотнении бетона прессованием на стадии образования коагуляционной структуры из него удаляется часть несвязанной воды, происходит сближение твердых частиц бетона, что способствует к увеличению его прочности. Однако, при кратковременном прессовании, как это принято при изготовлении мелкоштучных изделий, удалить лишнюю не участвующую в реакции гидратации воду, не представляется возможным из-за короткого срока прессования. Поэтому для снижения воды затворения целесообразно вводить в состав бетона пластифицирующих добавок, позволяющих не снижая подвижности бетона уменьшить водоцементное отношение.   

Существенное увеличение прочности достигается армированием бетона фибровыми волокнами. Все приведенные способы увеличения прочности применительно к вибропрессованному бетону недостаточно изучены и, соответственно, не могут использоваться для прогнозирования прочности вибропрессованного бетона в изделиях.

Целью настоящих исследований является изучение влияния на формирование прочности вибропрессованного бетона таких факторов как интенсивность прессования, введение пластифицирующих добавок и дисперсного армирования. Для выполнения поставленной цели были проведены специальные экспериментальные исследования, в которых влияние указанных факторов изучались отдельно на прочность цементного камня и бетона.

Для проведения экспериментальных исследований были изготовлены опытные образцы – цилиндры диаметром 5 см и высотой 6 см, в которых моделировалась технология формования бетона в изделиях. Учитывая большой диапазон давления прессования бетона в изделиях, в опытных образцах интенсивность прессования принималась равной 6, 12 и 24 МПа. Такой диапазон давления, практически, охватывает все существующие технологии формования мелкоштучных изделий вибропрессованием. 

В качестве пластифицирующей добавки использовалась суперпластификатор С-3, в количестве 0,5 и 1% от расхода цемента. Для дисперсного армирования использовались базальтовые волокна диаметром 13-17 мкм и длиной 6-18 мм, их расход составлял 1,5 и 3% от расхода цемента. В качестве вяжущего использовали портландцемент марки М-500, состав бетона принимался  в кг/м3: Ц – 500; В - 200; П – 500, Щ - 1200.

Экспериментальными исследованиями установлено (рис. 1), что прессование цементного теста приводит к существенному увеличению прочности цементного камня и, особенно, армированного дисперсной арматурой. Так прирост прочности неармированного прессованного цементного камня составил в 1,26 раза, тогда как армированного базальтовыми волокнами – более чем в 2 раза.

Рисунок 1 - Зависимость между давлением прессования и прочностью цементного камня: ♦ – неармированного; ■ - армированного базальтовыми волокнами в количестве 1,5% от расхода цемента; – то же, 3%

 

Введение в цементное тесто суперпластификатора С-3 в количестве 0,5% от расхода цемента оказывает незначительное влияние на прочность цементного камня (рис. 2). При увеличении же количества С-3 до 1% прирост его прочности составил почти  1,39 раза. Увеличение прочности цементного камня  при введении суперпласификатора следует связывать с уменьшением расхода воды затворения. Так при введении в цементное тесто пластификатора в количестве 0,5% расход воды снижали на 10%, а при его количестве 1% - на 20%.

Рисунок 2 - Зависимость между давлением прессования и прочностью цементного камня: ♦ - контрольные образцы; ■ - цементный камень с  расходом суперпласификатора 0,5%; – то же, 1%

 

При одновременном введении в цементное тесто базальтовых волокон и пластифицирующей добавки их совместное действие приводит к некоторому снижению эффективности прессования (рис. 3). Так если при введении в цементное тесто только базальтовых волокон прирост прочности цементного камня составил 220%, а  введение только пластификатора приводит к увеличению его прочности в 1,39 раза, то при их совместном действии увеличение прочности цементного камня происходило только на 26 %.

 

Рисунок 3 - Влияние на прочность прессованного цементного камня  совместного действия дисперсного армирования и пластифицирующей добавки; ♦ – контрольные образцы; ■ - образцы из армированного цементного камня с расходом фибра 1,5% от количества цемента и пластификатора 0,5%; – то же, количество фибра – 3% и добавки 1%

 

Бетон менее чувствительно реагирует на введение в его состав базальтовых волокон и суперпластификатора С-3. Опытами установлено (рис. 4), что дисперсное армирование позволяет повысить прочность бетона при сжатии, примерно, на 57%, тогда как при армировании цементного камня увеличение прочности наблюдалось более чем в два раза.

Рисунок 4 - Влияние дисперсного армирования на прочность прессованного бетона: ♦ – прочность не армированного бетона; ■ - прочность бетона, армированного базальтовыми волокнами, в количестве 1,5% от расхода цемента; то же, 3%

 

Введение же в состав бетона пластифицирующей добавки С-3 приводит к увеличению его прочности до 30%. (рис.5).

Рисунок 5 - Влияние пластифицирующей добавки С-3 на прочность прессованного бетона: ♦ – прочность контрольного бетона без добавки; ■ - прочность бетона с расходом пластификатора в количестве 1,5% от расхода цемента; – то же, 3%

 

Подводя итог вышеизложенному следует сделать следующие выводы:

1. Прессование способствует увеличению прочности цементного камня на 26%, а бетона в изделиях на 24%;

2. Армирование базальтовыми волокнами приводит к повышению прочности цементного камня на 86%, а бетона только на 2%. При совместном действии прессования и дисперсного армирования достигается прирост прочности цементного камня более чем в два раза, а бетона на 27%;

3. Введение суперпластификатора способствует увеличению прочности цементного камня на 39%, а бетона в изделиях на 19%. При одновременном действии прессования и введение С-3 удается повысить прочность исходного цементного камня на 76%, бетона в изделиях на 47%.