Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




20.06.2019


20.06.2019


20.06.2019


20.06.2019


20.06.2019


20.06.2019


20.06.2019


19.06.2019


19.06.2019


19.06.2019





Яндекс.Метрика

Контакты | Карта сайта
         » » Свойства контактной зоны системы «цементный камень - поверхность заполнителей» электроимпульсного дробления

Свойства контактной зоны системы «цементный камень - поверхность заполнителей» электроимпульсного дробления

29.03.2016

Ранее отмечалось, что физико-механические свойства поликомпонентных твердых тел определяются его составляющими и силой сцепления между ними. При разрушении подобных тел доминирующим фактором является наиболее слабое звено в их структуре. В искусственных строительных конгломератах, например тяжелых бетонах, где прочности отдельных составляющих весьма велики, таким звеном является контактная зона между ними.
Исследована микротвердость контактной зоны на поверхности продукта электроимпульсной технологии измельчения при постоянстве свойств адгезива (цементного теста) и различных свойствах подложки (продукта измельчения). Свойства последней изменялись типом разрушаемого материала и технологиями его измельчения.
Объектом исследования являлись образцы-модели тяжелого бетона размером 15x15x15 мм, изготовленные из цементного теста (адгезив), в середину которых предварительно помещались единичные зерна размером 5 мм измельченного каменного материала. Средой затворения служила техническая вода. В качестве подложки использовалась поверхность кварца, известняка и гранита в виде единичных зерен от механического и электроимпульсного способа измельчения. Из образцов-кубиков изготавливались полированные шлифы по общепринятым методикам, на которых осуществлялись микротвердости контактных зон с помощью микротвердомера ПМТ-3 в соответствии с рекомендациями автора методики профессора З.М. Ларионовой из НИИЖБ. При исследовании контактной зоны измерения микротвердости проводились от границы раздела фаз в двух направлениях с равномерным удалением как в сторону адгезива, так и в сторону подложки. Обработку результатов осуществляли с применением математической статистики.
Экспериментальные исследования показали наличие общей качественной закономерности распределения и изменения микротвердости по глубине контактной зоны, контактных слоев со стороны адгезива и подложки независимо от способа измельчения. Имеет место повышение значений микротвердости адгезива при приближении к границе раздела фаз и скачкообразный рост в контактных слоях подложки (для всех исследуемых материалов). Значения микротвердости контактной зоны на поверхности продукта электроимпульсного измельчения превышают значения микротвердости контактной зоны на поверхности продукта механического измельчения. Превышение микротвердости в контактных слоях подложки электроимпульсного измельчения носит более выраженный характер для кварца и гранита. При известняковой подложке подобное превышение менее выражено. Микротвердость контактных слоев в последнем случае в 1,3-1,4 раза ниже, чем у кварца и гранита.
Исследования кинетики измерения микротвердости контактной зоны при увеличении сроков твердения показали рост значений микротвердости в диапазоне 3-28-суточного твердения. Увеличение микротвердости растет в ряду известняк - гранит-кварц. Так, при 28-суточном твердении микротвердость для указанного ряда составляет 190, 790, 894 кг/мм соответственно. Указанная особенность практически присуща как для подложки продукта механического измельчения, так и для продукта электроимпульсного измельчения. Данный рост микротвердости в ряду исследуемых материалов связан с различием их величин удельной поверхностной энергии. Последняя существенно выше при электроимпульсном измельчении, что обусловливает превышение микротвердости контактной зоны при использовании в качестве подложки продукта электроимпульсного измельчания указанных материалов практически во всем диапазоне принятых сроков твердения. Наиболее ярко это проявляется в контактных слоях кварцевых и гранитных подложек и в меньшей степени -в контактных слоях адгезива. Для известняка подобная закономерность нивелируется активностью его поверхности, и различие в микротвердости контактных слоев, предположительно, связано с протеканием химических реакций на активной подложке. Причем особенности их протекания различны для подложек механического и электроимпульсного измельчения.
Следует отметить, что наиболее интенсивное нарастание твердости наблюдается в ранние сроки твердения до 28 сут, после чего наблюдается спад на 20-30 % в 180 сут и последующий новый подъем в годичном возрасте для всех рассматриваемых минералов. Указанные особенности присущи как для продукта механического дробления, так и для электроимпульсного дробления. Однако у материала электроимпульсного способа разрушения в ранние сроки рост более интенсивный и незначительный спад в 180 сут по сравнению с механическим.
Выполненные микроскопические исследования характера и ширины контактной зоны продукта измельчения с цементным камнем свидетельствуют о наличии на поверхности продукта электроимпульсного измельчения более развитой с размытым контуром контактной зоны шириной до 70 мкм, тогда как контактная зона на поверхности продукта механического измельчения носит четкие очертания границ шириной до 25 мкм. Размытый характер контактной зоны, по общепринятым представлениям, свидетельствует о химическом взаимодействии поверхности с цементным камнем.
Микроскопическими исследованиями установлено, что наиболее интенсивное трещинообразование в цементном камне происходит в местах расположения в виде отдельных полос непрореагированных частиц клинкера и обломков отдельных минералов заполнителя. Развитию трещин способствуют минеральные зерна с хорошо выраженной спайностью и частицы полизернистого заполнителя с микротрещиноватостью. Трещинообразование наиболее интенсивно при совпадении направления развития трещин с направлением спайности или микротрещин. Крупные обломки полизернистых заполнителей без микротрещиноватости и крупные зерна со спайностью, ориентированной перпендикулярно направлению развития трещин, локализуют их распространение. Возникающие в данном случае напряжения находят свое выражение в появлении тонких трещин вдоль контакта заполнителя с цементным камнем. Образование трещин наиболее интенсивно наблюдается в местах аномального скопления крупных зерен заполнителя с минимальной толщиной цементного камня между ними. Обращает внимание на себя различие в поведении вяжущего по отношению к характеру поверхности скола. Проходящие по спайности скола поверхности обнаруживают меньшую реакционную способность к вяжущему по сравнению с поверхностями, расположенными перпендикулярно спайности. По ширине контактного слоя установлено, что независимо от минералогического состава заполнителей электроимпульсивного дробления их поверхность более активна.
Исследования порообразований показали, что большинство мелких пор концентрируются вблизи зоны контакта заполнителя с цементным камнем. Однако всегда имеет место наличие прослойки вяжущего между поверхностью заполнителя электроимпульсного дробления и порами этого типа. Поры в большинстве своем имеют круглую форму и встречаются как воздушные, так и заполненные частицами, слагающими микроструктуру цементного камня. Оболочки пор имеют состав, отличный от вмещающей массы цементного камня. Наблюдается проникновение вяжущего в поры заполнителя электроимпульсного дробления, расположенные близко к поверхности скола, и в образовавшиеся в процессе дробления поверхностные микротрещины размером не более 0,003 мм.