Планирование эксперимента. Методика экспериментальных исследований

Объектом исследований является высокопрочный бетон с модифицированными добавками.

Программа экспериментальных исследований прочностных, деформационных, силовых и энергетических характеристик высококачественного бетона после воздействия высоких температур в диапазоне от 100 до 700°С представлена на рис. 2.14 и в табл. 2.7.

Программа эксперимента определения остаточных характеристик бетона

Рис. 2.14. Программа эксперимента определения остаточных характеристик бетона

При планировании эксперимента принимали во внимание следующие выводы, сформулированные на основе аналитического обзора:

  • - прочность бетона, подвергнутого высокотемпературному нагреву и затем охлажденного до комнатной температуры, т.е. остаточная прочность не выше прочности нагретого (минимальная прочность);
  • - неравновесные испытания дают вполне достоверную оценку трещи- ностойкости (вязкости разрушения);
  • - прочность бетона под нагрузкой при воздействии высоких температур выше ненагруженного.

Для определения характеристик высококачественного бетона изготавливались образцы-кубы размерами 100x100x100 мм и образцы призмы размерами 100x100x400 мм.

Перед замесом компоненты дозировались в необходимых для каждого конкретного случая пропорциях в соответствии с табл. 2.8. Приготовление смесей производилось в миксере, предназначенном для перемешивания строительных смесей.

Уплотнение образцов производилось на стандартной лабораторной виброплощадке с амплитудой колебаний 0,35 мм и частотой колебаний 3000 об/мин. Продолжительность вибрирования определялась экспериментально.

На образцах-призмах экспериментально фиксировали диаграмму «а-s», определяли призменную прочность и модуль упругости, на образцах-кубах - прочность на сжатие, вязкость разрушения, влажность, массу и плотность. Неразрушающими методами измерялось время прохождения ультразвукового импульса и прочность.

Модель эксперимента

Составы экспериментальных смесей

Для испытаний отобрано четыре состава (табл. 2.8).

Состав бетонных смесей и их прочность на сжатие

Бетонная смесь

Расход компонентов, кг/м'

Серия 1

Серия 2

Серия 3

Серия 4

Цемент ПЦ500-Д0

580

520

600

580

Щебень гранитный фракции 5-20 мм

1180

1180

1120

1120

Песок

620

570

620

620

Пластифицирующая добавка «ГП-1»

6,76

11,58

-

5,79

Микрокремнезем

-

60

-

-

Пластифицирующая добавка «С-3»

-

-

17,98

-

Фибра стальная

-

-

-

2%

Вода

150

150

170

184

Водоцементное отношение

0,258

0,288

0,283

0,317

Прочность на сжатие на 28 сут, МПа

85,7

87,5

75,6

80,1

Цемент. В экспериментальных смесях использовался цемент ПЦ500- ДО производства ОАО «Красносельскстройматериалы». Химические и физические свойства цемента указаны в табл. 2.9.

Физические и химические характеристики цемента

Таблица 2.9

Минералогический состав клинкера, %

SO,.

%

Активные минеральные добавки, %

Удельная

поверхность,

Syp, м2/кг

Нормальная густота, %

Группа по эффективности и пропаривания

Активность

цемента,

МПа

c

С, S

С,А

с Vi г

F,

F,

r,f

  • 57-
  • 58
  • 18-
  • 19
  • 4.5-
  • 5.1
  • 13-
  • 14
  • 1.5-
  • 3.5

-

290-320

23-25

2

16

23

50

Сроки схватывания

Истинная плотность, г/м3

Водоотделение, %

Предел прочности, МПа, в возрасте 28 сут

Начало

Конец

при изгибе

при сжатии

1 ч 45 мин

3 ч 55 мин

3,14

13.41

7,29

50.7

Заполнитель. Крупным и мелким заполнителем являлся гранитный щебень ПРУП «Гранит» смеси фракций 5-20 мм, удовлетворяющий требованиям ГОСТа 8267-93 и имеющий характеристики, представленные в табл. 2.10.

Таблица 2.10

Характеристики щебни

Зерновой состав щебня

Плотность зерен, р', кг/м3

Межзерновая

пустотность,

тпз

Удельная поверхность,

Syd, м2/кг

Частные остатки в % на ситах размером, мм

20

10

5

<5

8,9

64,2

23,9

3,0

2,72

0,37

0,365

Мелкий заполнитель - песок карьера «Волма» с характеристиками, представленными в табл. 2.11.

Характеристики песка

Таблица 2.11

Название

песка

Зерновой состав

1

О

|

ё-

i |

0

$ А

1 ^ И

Удельная поверхность, Syt), м/кг

Водопоглащение порами, и-,„ %

Остаток на сите 5 мм, %

Частные остатки в % на сигах размером, мм

2,5

1,25

0.63

0,315

0,14

<0.14

«Волма»

1,0

10,4

12,7

30,5

29,8

14,6

2,1

2.69

2,68

8,1

0,801

Микрокремпезем. Микрокремнезем (МК) Новолипецкого комбината использовался в качестве минеральной добавки. Химический состав и свойства МК приведены в табл. 2.12. Основной составляющей МК является Si02.

Таблица 2.12

Характеристики микрокремнезема

Размер

частиц,

мкм

Эффективная плотность, кг/м3

Насыпная

плотность,

кг/м3

Удельная поверхность, см2

Гидравлическая активность СаО при 20°С в 28 сут, мг/г

Водопот-

ребность,

%

0,1-0,3

2,1-3,1

0,15- 0,62 103

5000-45 000

46-518

40-140

Суперпластификаторы. В экспериментальном исследовании использовалась добавка «ГП-1», изготовленная на основе водного раствора эфира поликарбоксилата (табл. 2.13).

Физико-химические показатели добавки «ГП-1»

Таблица 2.13

Наименование показателя

Значение «ГП-1»

Внешний вид

Прозрачный - до мутноватого, желтоватый раствор

Плотность, кг/м3

1080-1100

Массовая доля сухого вещества, %

27-33

Водородный показатель, единицы pH

7-8

Содержание ионов хлора, %

до 0,2

В исследовании также использовалась суперпластификатор «С-3» производства ОАО «Полипласт».

Фибра стальная. Стальная фибра произведена на предприятии РУП «Белорусский металлургический завод» (г. Жлобин, РБ) в соответствии с техническими условиями ТУ BY 400074854.628-2009 «Фибра из стальной проволоки для армирования бетона» (табл. 2.14).

Таблица 2.14

Характеристики стальной фибры

Вид фибровой арматуры

Нормативные сопротивления растяжению, fa МПа

Частный коэффициент безопасности по фиб-ровой арматуре, уЛ, при расчете конструкций по предельным состояниям

Расчетные сопротивления растяжению фибры для предельных состояний пер- вой группы, ffd, МПа

Модуль упругости фибры, Е/, МПа

Первой

группы

Вто

рой

группы

Фибра по ТУ BY

400074854.628- 2009 из низкоуглеродистой стали

800

1,25

1,00

640

2,1 105

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >