УДК 666.97.033.1
Кришан А.Л., Заикин А.И., Гареев М.Ш., Кришан Е.А.
Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова
Одним из путей ускорения научно-технического прогресса в строительстве является повышение прочности бетона и оптимизация его деформативных свойств. Как видно из анализа литературы /1,2/, технически относительно несложно и экономически выгодно использование механической опрессовки бетонной смеси.
Исследования работы элементов из опрессованного бетона были проведены в лаборатории кафедры «Строительные конструкции» МГТУ начиная с 1997 года. При этом изготавливалось и испытывалось большое количество опытных образцов различных конструкций и размеров. В ходе проведения экспериментальных исследований, в частности, был установлен факт того, что на основные физико-механические характеристики бетона и, прежде всего, его прочность при сжатии существенно влияет технология изготовления опрессованных элементов /3,4/. Так, среди многочисленных технологических факторов, влияющих на свойства опрессованного бетона, особо можно выделить количество отжимаемой воды, как непосредственно влияющее на конечное водоцементное отношение смеси. Как показал наш опыт, в этой связи важнейшая роль отводится конструкции пустотообразователя. Именно посредством его во время прессования бетонной смеси можно наиболее эффективно отжать «лишнюю», не вступившую в химическую реакцию, воду. После ряда экспериментов была предложена такая конструкция пустотообразователя. Его сущность поясняется чертежами (рис.1, 2).
Пустотообразователь 1 состоит из замкнутого перфорированного трубчатого корпуса 2, на котором закреплена замкнутая оболочка 3, выполненная из резины. Полость 4 трубчатого корпуса через штуцер 5 заполнена рабочей жидкостью 6 (в нашем случае – маслом в связи с его высокой, по сравнению с водой, вязкостью).
Эластичная оболочка 3 выполнена из двух слоев – внутреннего слоя 7 с постоянной толщиной стенок, охватывающего корпус пустотообразователя, и наружного слоя 8, на котором с равномерным шагом по образующей оболочки 3 выполнены продольные 9 и сообщающиеся с ними поперечные 10 канавки. При этом размеры поперечного сечения канавок, а также их количество выбраны из условия быстрого и равномерного отвода воды из прессуемой бетонной смеси при любой интенсивности прессования.
Поверх наружного слоя оболочки натянут замкнутый чехол 11 из эластичной фильтрующей ткани — капрона, которая, легко растягиваясь, способна пропускать воду из прессуемой бетонной смеси 12 в продольные и поперечные канавки наружного слоя оболочки пустотообразователя.
Пустотообразователь работает следующим образом. При изготовлении железобетонных изделий, до начала укладки бетонной смеси, пустотообразователь помещают в форму и центрируют. После окончания процесса формования в полость корпуса через штуцер подают под избыточным давлением масло. Причем давление масла увеличивают до заданной расчетной величины с технологически заданной скоростью. При этом внутренний и наружный слои замкнутой эластичной оболочки, а также фильтрующая ткань чехла равномерно растягиваются, передавая прессующее давление от пустотообразователя на отформованную бетонную смесь. В процессе опрессовки бетонной смеси передаваемое на нее от пустотообразователя давление P будет одновременно восприниматься как частицами твердой фазы (эту часть давления обозначим через Рт), так и жидкостью (составляющая Рж). Составляющие полного давления Рт и Рж имеют переменные величины, которые изменяются в зависимости от расположения слоя прессуемого бетона от поверхности пустотообразователя и от продолжительности действия прессующего давления Р. В начальный период прессования, по мере удаления от пустотообразователя Рт уменьшается, а Рж возрастает. Поэтому жидкость (несвязанная вода) в поверхностных слоях прессуемого образца бетонной смеси будет находиться под большим гидростатическим давлением, чем в слоях, расположенных ближе к пустотообразователю. Это обстоятельство обусловливает движение воды из всей толщи прессуемой бетонной смеси в сторону пустотообразователя. Достигнув его поверхности, отжатая вода поступает через фильтрующую ткань чехла в продольные и поперечные канавки наружного слоя оболочки (см. рис.1, 2), через которые она равномерно выводится за пределы формуемого изделия. А натянутый на наружный слой оболочки чехол из фильтрующей ткани не только пропускает воду в продольные и поперечные канавки, но и обеспечивает ровную, без концентраторов напряжений, поверхность пустоты, образуемой в брусковом элементе.
После выдержки прессуемого изделия в форме в течение времени, заданного технологическим режимом его изготовления, давление масла в пустотообразователе плавно снижают до атмосферного. Вследствие этого резиновая оболочка принимает свои первоначальные размеры, уменьшаясь в диаметре, чехол, из-за клеящей способности цементного камня, остается прилипшим к стенкам образованной в изделии пустоты. Между наружным слоем оболочки и стенкой отверстия в бетонном элементе образуется зазор и пустотообразователь легко извлекают из формы.
Результаты экспериментальных данных по прочности бетона, полученные при использовании пустотообразователя для изготовления опрессованных образцов, как предложенной конструкции, так и традиционно используемого ранее – в виде резинового рукава (который практически не отводит отжимаемую из бетонной смеси воду), представлены в табл.
Примечание. Образцы серии БО изготавливались с помощью пустотообразователя предложенной конструкции, а серии БП – с помощью резинового рукава.
Анализ приведенных в табл. данных свидетельствует о том, что за счет длительного прессования бетонной смеси (при среднем давлении порядка 2 МПа), при условии обеспечения интенсивного отвода воды, прочность бетона возросла примерно в 1,65 раза, тогда как в условиях ограниченного отвода воды этот рост составил всего 24 %.
Таким образом, данная конструкция пустотообразователя позволяет с высокой интенсивностью прессовать бетонную смесь и одновременно обеспечить отвод из нее отжимаемой воды.
Библиографический список
- Мурашкин Г.В. Экономическая эффективность применения бетона, твердеющего под давлением, в колоннах.//Железобетонные конструкции. Тр. Куйбышевского государственного университета.-Куйбышев: КГУ, 1982.
- Кришан А.Л., Матвеев В.Г. Пустотные брусковые элементы из опрессованного бетона.//Бетон и железобетон.-1989. — №7.
- Мурашкин Г.В. К вопросу о роли длительности приложения давления в физико-химических процессах твердеющего бетона // Железобетонные конструкции. — Куйбышев: КГУ, 1984.
- Эффективные железобетонные колонны для одно- и многоэтажных зданий.//Экспресс-информация. Серия строительные материалы, конструкции и изделия. — Алма-Ата: Госстрой Каз. ССР.-1987. — №1.
