Влияние реологических характеристик цементно - песчаных композиций на выбор оптимальных режимов уплотнения при статческом прессовании

 

Формирование свойств бетона начинается с приготовления, укладки и затвердевания бетонной смеси. Эти операции во многом определяют будущее качество бетона и изделия. Поэтому очень важно хорошо знать свойства бетонной смеси, зависимость их от различных факторов, умело управлять процессами приготовления, укладки и затвердевания бетонной смеси.

Наиболее важным свойством бетонной смеси является удобоукладываемость или формуемость, т. е. способность смеси растекаться и принимать заданную форму, сохраняя при этом монолитность и однородность. Удобоукладываемость определяется подвижностью (текучестью) бетонной смеси в момент заполнения формы и пластичностью, т. е. способностью деформироваться без разрыва сплошности.

Для описания поведения бетонной смеси в различных условиях используют ее реологические характеристики: предельное напряжение сдвига, вязкость и период релаксации. Для определения этих свойств, применяют специальные вискозиметры. Подобные испытания выполняют главным образом в научно-исследовательских лабораториях.

В производственных же условиях контролируют чаще всего подвижность (текучесть) смеси, для чего применяют приборы, позволяющие быстро и сравнительно просто получать необходимую характеристику бетонной смеси.

Основное влияние на эти свойства оказывают количество и качество цементного тести, так как именно цементное тесто, являясь дисперсной системой, имеет высокоразвитую поверхность раздела твердой и жидкой фаз, что способствует развитию сил молекулярного сцепления и повышению связанности системы. Решающее влияние на свойства бетонной смеси оказывает расход воды, так как он определяет объем и строение жидкой фазы и развитие сил сцепления, характеризующих связанность и подвижность всей системы.

 

Физико - механические основы формования и уплотнения

 

Формовочные смеси в производстве строительных материалов обладают рыхлой нестабильной структурой, высокой пористостью и большим объемом вовлеченного воздуха. Необходимым условием получения однородного по плотности и прочности изделия является уплотнение подготовленных смесей на стадии их формования.

Поведение структурных систем, которыми являются практически все формовочные смеси в производстве строительных материалов, определяется в основном природой и физико-химическими составом твердения фазы.

В процессе уплотнения твердая фаза формовочных смесей находится под воздействием силового поля, слагаемого из сил тяжести частиц и внешнего силового поля (давления, удара, встряхивания, колебательных движений и т.д.). Вместе с тем частицы находятся под воздействием внутренних сил в системе (сил вязкого и сухого трения, межмолекулярного сцепления, капиллярного давления и т.д.), которые определяют физико-механичские и реологические характеристики формуемой смеси.

 

Статическое прессование

 

Формование прессованием заключается в наложении на смесь, заполняющую форму, давления, под действием которого материал перераспределяется в объеме формы и частицы смеси размещаются более компактно. Статическое прессование производится в жестких пресс-формах, прессующее усилие направлено по одной оси.

Эффективность уплотнения при прессовании оценивается величиной коэффициента уплотнения:

 

,

 

где pм - средняя плотность готового образца; p - средняя плотность прессуемого материала.

Различают 3 стадии прессования, различающихся по характеру перемещений и пластической деформации уплотняемого материала.

стадия: наблюдается в основном «автономное» поведение частиц, происходит их интенсивное взаимное перемещение, повороты, при этом характер напряжений на контактах различный и непрерывно меняется.

стадия: характеризуется значительным уменьшением «автономности», преобладанием местной пластической деформации на контактах и незначительной ролью местных упругих разгрузок.

стадия: протекает при фиксированных контактах и преобладания пластической деформации во всем объеме частиц. Этому соответствует значения коэффициента уплотнения 0,85-0,90.

Степень уплотнения готовых образцов имеет важнейшее значения. Это связано с дальнейшим поведением образцов в процессе тепловой обработки, а также эксплуатационными характеристиками изделий. Плотность готового образца, прежде всего зависит от продолжительности и величины давления прессования, а также от вещественного состава, свойств компонентов и условий подготовки прессуемой массы. Время выдержки различных образцов при заданном давлении в процессе прессования существенно влияет на качество получаемых образцов. С увеличением выдержки изделий при прессовании увеличивается деформация структурных элементов системы и релаксация напряжений.

В производстве строительных материалов статическое прессования, как способ формования изделий, получил широкое распространение при изготовлении различного вида керамических изделий и небольших по величине бетонных изделий.