|
100 Определим размер зерен мелкого заполнителя, при котором происходит реверс сжатия на локальное отслоение минеральной оболочки от их поверхности. Для этого сделаем переход от одного единичного зерна (с/ = 1), вписанного в элементарный куб строительного раствора, где фэ= —= 0,5236 при кубиче6 ской их укладке, к множеству при его измельчении на частицы равных размеров. При этом относительный насыпной объем монодисперсного слоя увеличится и будет равен: 0,5236 0,5236 Фн = 0,8672, Л, 0,6038 где Гр предельная плотность упаковки частиц в монодисперсном слое; г), =0,6038-0,6403 [141, 140]. Коэффициент разъединения частиц цементным раствором в этом же элег ментарном объеме строительного раствора согласно его выражению а3 = — Фн будет ргшен: а3 = ( 1 I \г 0.8672 = 1,04864. Тогда из другого выражения а3 = 1 + л3 получим: 5 = Л_ Фи -1 = (1,04864-1)= 0,024^, 2 2 где 5 толщина минеральной оболочки на частицах с размером <7; ц — объем единичного элемента, т = 1. Если объемная доля зерен заполнителя в строительном растворе возрастет до величины 0,6038, то коэффициент их разъединения будет равен: а = 1 0,6038 = 1,183, а толщина минеральной оболочки на них составит: |
3.3. Свойства бетона и бетонной смеси в записи.мости от состава 74 В настоящее время ряд современных научных разработок в строительном материаловедении позволяют значительно изменять структуру и свойства цементного камня и бетона. Эти изменения в основном направлены на снижение пористости, создание мелкопористой и мелкокристаллической структуры цементного камня, что значительно повышает прочность бетона и бетонной смеси. Не вызывает сомнения, что прочность цементного камня при одинаковом значении В/Ц отношения больше прочности затвердевшего строительного раствора, а прочность растворной части меньше прочности бетона. Помимо того, что динамические модули упругости цементного камня ((2,3-4)-101 МПа) и заполнителя ((6,5-7)-101 МПа) различны в оболочках усадочного цементного камня на зернах мелкого заполнителя в зависимости от их толщины и большого радиуса кривизны в контактной поверхности, развиваются реверсивные усадочные деформации. При определенных условиях отношения <1/8, где <1, 5 размер частиц мелкого заполнителя и толщина минеральной оболочки на них, это приводит к локальному отслоению цементного камня от поверхности зерен, к снижению прочности сцепления фаз в контактной зоне и появлению очагов трещи необразован ия. Определим размер зерен мелкого заполнителя, при котором происходит реверс сжатия на локальное отслоение минеральной оболочки от их поверхности. Для этого сделаем переход от одного единичного зерна (1=1) вписанного в элементарный куб строительного раствора, где <р,=л/6=0,5236 при кубической их укладке, к множеству при его измельчении на частицы равных размеров. При этом относительный насыпной объем монодисперсного слоя увеличится и будет равен: <ри=0,5236/тц=0,5236/0,6038=0,8672, где г}, предельная плотность упаковки частиц в монодисперсном слое, П,:=0,6038-0,6403 [140]. 75 и} I511 Я ,1 ; 1 }. I I*' II ч, Коэффициент разъединения частиц цементным раствором в этом же элементарном объеме строительного раствора согласно его выражению а3=Т/ф„будет равен: а=(1 /0,8672)ш=1,04864 Тогда из другого выражения а3=(1+26/с!)3 получим: 8=[(л/ф,г 1 )]с!/2=( 1,04864-1 )с1/2=0,024б, где 6 толщина минеральной оболочки на частицах с размером с1, ц — объем единичного элемента, г\-\. Если объемная доля зерен заполнителя в строительном растворе возрастет до величины 0,6038, то коэффициент их разъединения будет равен: а=(1/0,6038),/3=1,183, а толщина минеральной оболочки на них составит: б2=(а-1)-б/2=0,183-б/2, тогда: 6,=(1...5)мм-0,024=0,024.. .0,12 мм 52=( 1...5)мм-0,183=0,092...0,46 мм с1/8,=42, б/82=11 где (1 ...5)мм — средний и наибольший размер зерен в песчаной смеси. Наибольшая объемная доля заполнителя в строительных растворах и в других композитах достигает предельной плотности упаковки его частиц, величина которой для мелкозернистых песков с модулем крупности менее 2,5 составляет ст=0,60...0,66. Разъединение зерен в строительном растворе или бетоне происходит при содержании цементного теста по объемной доле более чем на 1-о\ Поэтому выражения для а3 и 8 в строительных и других композитах имеют вид: а3=о/ф3 и 8=[(а/фз)ш-\}Ш (1) IХоэтому объемная доля заполнителя ф3 в композитах всегда меньше о либо равна а при а=1. Допустим, что частицы мелкой фракции заполнителя распределяются между крупными зернами так, что некоторая их доля попадает в пустот!,I между крупными зернами, а другая часть попадает в зоны их контакта, тогда |