Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования 8
1.1. Гидратация цементов 8
1.2. Разрядно-импульсное воздействие 19
1.2.1. Сущность разрядно-импульсного воздействия 20
1.2.2. Некоторые аспекты взаимодействия плазмы разряда с обрабатываемым веществом 25
1.3. Активация вяжущих веществ с помощью электрических полей и электрических разрядов 27
Выводы и задачи исследования 32
2. Применяемые материалы и методы экспериментальных исследований 35
2.1. Характеристики материалов 35
2.1.1. Клинкерные минералы 35
2.1.2. Цементы и вяжущие 35
2.2. Разрядно-импульсное воздействие 37
2.3. Электрофизический метод контроля твердения вяжущих веществ с использованием акваметрического датчика 40
2.4. Методы определения физико-механических свойств 44
2.4.1. Определение прочности на сжатие 44
2.4.2. Определение теплопроводности 44
2.4.3. Определение сроков схватывания цементного теста 45
2.5. Методы физико-химических исследований 45
Выводы по главе 2 46
3. Влияние разрядно-импульсного воздействия на твердение моно- и полиминеральных вяжущих 47
3.1. Влияние РИВ на воду затворения 47
3.2. Влияние РИВ на клинкерные минералы 54
3.3. Влияние РИВ на цементы 59
3.3.1. Влияние вида вяжущего на эффективность РИВ 59
3.3.2. Влияние момента приложения воздействия на эффективность РИВ 72
3.3.3. Влияние числа импульсов на эффективность РИВ 83
3.3.5. РИВ на пластифицированные смеси 105
3.3.6. Влияние РИВ на долговременную прочность камня 109
Выводы по главе 3 110
4. Разработка оптимальных режимов РИВ 112
4.1. Влияние В/Ц смеси на эффективность РИВ 112
4.2. Влияние В/Ц и числа импульсов при фиксированном моменте приложения на эффективность РИВ 117
4.3. Влияние В/Ц и момента приложения при фиксированном числе импульсов на эффективность РИВ 126
4.4. Многократное воздействие 131
Выводы по главе 4 139
5. Применение разрядно-импульсного воздействия 140
5.1. Применение разрядно-импульсного воздействия в технологии пенобетона 140
5.2. Применение разрядно-импульсного воздействия в технологии геотехнических закладочных работ 145
5.3. Экономическая эффективность 147
Выводы по главе 5 154
Основные результаты и выводы 155
Библиографический список 158
- Активация вяжущих веществ с помощью электрических полей и электрических разрядов
- Электрофизический метод контроля твердения вяжущих веществ с использованием акваметрического датчика
- Влияние РИВ на клинкерные минералы
- Влияние В/Ц и числа импульсов при фиксированном моменте приложения на эффективность РИВ
Введение к работе
Акгуальность работы. В настоящее время задача повышения прочности бетона и увеличения скорости его твердения является весьма актуальной. Не менее актуальной является и задача снижения себестоимости производства строительных материалов на основе цемента (тяжелого бетона, пенобетона). Одним из путей решения этих проблем является активация вяжущих веществ с помощью разнообразных внешних воздействий. Одним из перспективных способов активации твердения является воздействие на вяжущую смесь или бетон сериями высоковольтных электрических разрядов. Ввиду комплексного характера такого воздействия, с помощью разрядно-импульснои активации возможно направленное управление процессами гидратации и структурообразования бетонов на основе цементных и бесцементных вяжущих веществ.
Цель настоящей работы состояла в изучении влияния разрядно-импульсного воздействия (РИВ) на гидратацию, структурообразование и физико-механические свойства материалов на цементной и бесцеменгной основе.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
Исследовать влияние РИВ на гидратацию, структурообразование и физико-механические свойства основных клинкерных минералов, цементных и бесцементных вяжущих.
Разработать технологически оптимальные режимы РИВ.
Предложить технологии получения бетонов различных видов с использованием РИВ и оценить их технико-экономическую эффективность.
Научная новизна
1. Установлено, что активация воды при РИВ заключается в увеличении в ней числа свободных носителей заряда за счет разрушения ассоциатов и разрыва водородных связей. Это способствует ускорению твердения цемента и увеличению нормативной прочности на 26 %.
2. Установлено, что ускорение твердения вяжущих систем и рост их
прочности в результате РИВ обусловлены следующими факторами:
увеличение числа активных центров на поверхности вяжущею и дополнительное их возбуждение
активация жидкой фазы, в результате которой в ней резко возрастает количество свободных носителей заряда
влияние на параметры ДЭС и морфологию новообразований, приводящее к образованию более плотной структуры
усиление процессов поликонденсации кремнекислородных анионов и топохимических реакций, приводящее к снижению основности гидросиликатов.
На основе принципа Кюри теоретически обосновано и экспериментально подтверждено возникновение в вяжущей системе после РИВ разветвленной структуры камня с большим числом перекрытий. Это обусловливает образование мелкозернистой высокоплотной и прочной структуры цементною камня.
Установлено, что многократное разрядно-импульсное воздействие значительно более эффективно, чем однократное. Это обусловлено комплексным характером многократної о РИВ.
Пракіическая значимость
1. Установлено, что скорость твердения цементов и прочность цементного камня после РИВ определяются моментом приложения воздействия, числом импульсов и водоцементным отношением смеси. Наиболее эффективно приложение РИВ в течение первых 10 минут после затворения, а зависимость эффективности РИВ от числа импульсов носит экстремальный характер. Экспериментально определены верхнее и нижнее предельные значения В/Ц, при переходе через которые эффективность РИВ резко снижается. Нижний предел составляет Кпр = 1,48К„ г, верхний - К„р = 1,87К„,.
Разработаны принципы назначения оптимальных режимов РИВ, учитывающие установленный диапазон В/Ц смеси, режим воздействия и момент приложения воздействия. РИВ по разработанным оптимальным режимам позволяет повысить прочность мелкозернистого бетона до 51% в возрасте 3 суток и до 44% в возрасте 28 суток.
Установлено, что использование РИВ по разработанным оптимальным режимам в технологии пенобетона повышает его прочность на 1 класс и снижает коэффициент теплопроводности равноплотною пенобетона на 13-15%.
Разработана технологическая инструкция по изготовлению пенобетона с использованием РИВ. Произведена технико-экономическая оценка применения РИВ в технологии пенобетона. Показано, чю изготовление пенобетона с использованием РИВ по предложенной в работе технологии экономически эффективно за счет снижения себестоимости на 36%.
Установлено, что применение РИВ эффективно при производстве геотехнических закладочных работ, за счет ускорения набора прочности и увеличения нормируемой прочности закладочного массива на основе бесцеменшых вяжущих. Показано, что экономический эффект от применения РИВ - технологии составляет 42 % за счет того, что применение РИВ позволяет расширить применение бесцементных закладочных составов.
Реализация результатов рабо і ы. Результаты рабо і ы опробованы и приняты к промышленному внедрению в фирме «Гео-рита», г. Москва.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на 8-х Академических чтениях РААСН (Самара, 2004 г.), Третьей международной научно-практической конференции «Бетон и железобетон в третьем тысячелетии» (Ростов-на-Дону, 2004 г.), 61 и 63 региональных ежегодных научно-технических конференциях студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И.Носова (Магнитогорск, 2002, 2004гг.), международном студенческом форуме Образование Наука Производство (Белгород, 2002). При-
7 нят доклад на 12 Международный конгресс по химии цемента (Монреаль, Канада, июль 2007 г.).
Достоверность научных выводов и результатов исследования подтверждается корректностью применения математического аппарата с привлечением статистических методов обработки результатов экспериментов; количеством образцов, обеспечивающих внутрисерийный коэффициент вариации; согласованностью результатов теоретических положений с данными, полученными автором экспериментальным путем; показателями производственного внедрения.
Публикации. По материалам работы опубликовано 9 научных статей, в том числе в 2 отраслевых и научных журналах по списку ВАК России и сборнике материалов Академических чтений РААСН.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, 5-ти глав и общих выводов по работе. Диссертация содержит 185 страниц машинописного текста, 76 рисунков, 45 таблиц, 2 приложения и список использованной литературы из 193 наименований.
Активация вяжущих веществ с помощью электрических полей и электрических разрядов
В некоторых областях промышленности для дробления различных материалов используются высоковольтные разряды. Возможность использования такой технологии обусловливается т.н. электрогидравлическим ударом, возникающим в жидкости при высоковольтном разряде [123, 147]. Согласно [20], электрогидравлический удар приводит к тому, чго на смесь действует сложный комплекс факторов, сопровождающих пробой диэлектрика в жидкой среде, важнейшими из которых являются первичные волны давления от расширения канала разряда, вторичные волны давления, образующиеся при схлопывании парогазовой кавитационной полости, высокие температуры плазмы и электромагнитные поля. При этом в результате действия комплекса факторов при воздействии високовольтної о импульспою разряда происходит не только дробление, но и перестройка кристаллической решетки материала [20].
Менее распространено использование электрических полей в качестве способа активации твердения цементных пас г и повышения их конечной прочности. В основном, в строительстве разрядное воздействие используется при устройстве набивных свай, фундаментов, для цементации кирпичной и бутовой кладки стен [48,49].
В настоящее время активирующее воздействие на вяжущую систему с помощью электрических полей может быть реализовано в двух вариантах: воздействие в разряде и воздействие в полях высокого напряжения [125].
В.И. Верещагиным [21] установлено, что воздействие на вяжущее высоковольтным коронным разрядом приводит к увеличению прочности материалов на его основе: цементного камня-на 30...40 %, мелкозернистых и тяжелых бетонов-до 28 %. Исследования [21] показали, что после обработки полем коронного разряда происходит увеличение нормальной гусгогы іеста и существенно удлиняются сроки схватывания.
По данным Гаврилова Г.Н. и сотрудников [25, 26], при обработке во-доцементной суспензии электрическим разрядом наибольший прирост прочности при сжатии на 32 - 39 % достигается при твердении образцов из цементной пасты в возрасте 1 - 3 суток. По приводимым им данным наиболее эффективна комплексная активация электрическим разрядом и введением в смесь добавок-электролитов. В результате подобной активации скорость на 29 бора прочности активированною цементною камня гакова, что она обеспечивает получение проектной прочности в возрасте 7 суток, которая достигается контрольным образцом в возрасте 28 суток, а в возрасте 3 суток прочность активированною камня сосіавляеі более 85% оі проектной.
В другой серии исследований, проведенной под руководством проф. Г.І 1. Гаврилова [49] было обнаружено, что бетон, затворенный водой, подвергнутой разрядно - импульсной обработке, дает прирост прочности 20 - 25 %.
Подход к повышению технико-эксплуатационных (в первую очередь, прочностных) характеристик цементного камня и бетона за счет активации высоковольтным электрическим разрядом воды затворения развит в работах Ро-мащенко Н.М. [111, 112]. По ее данным [111], прирост ранней прочности бетона на активированной воде нормального твердения в возрасіе 1 суток достигает 45 - 74 % (в зависимости от марки цемента), в 28-суточном возрасте - 24-29 % (для цементного камня - до 50 %). При этом наиболее эффективное активирующее действие обработанная РИВ вода оказывает на процессы твердения наиболее инертного и медленно гидратирующегося минерала клинкера (3 - C2S. Его прирост прочности на сжатие составляет в 1 сутки - 73 %, в 28 суток - 62 %, что превышает прирост прочности трехкальциевого силиката на 30 и 55 % соответственно. Кроме того, морозостойкость бетона на активированной высоковольтным разрядом воде на 50 циклов больше, чем для контрольного бетона.
По данным А.Г. Муха, в процессе разрядно - импульсной обработки бетона достигается снижение водоотделения в цементном тесте в 5 - 6 раз [49].
В работе [118] приводятся результаты исследований воздействия слабого электромагнитного поля на твердение цементной пасты. Показано, что после обработки жидкости затворения в электромагнитном поле прочность цементного камня на этой жидкости затворения существенно возрастает (прирост прочности до 96 % в возрасте 28 суток). В работе [50] установлено, что зависимость прочности структур твердения от частоты іакою электромагнитного воздействия носит полиэкстремальный характер.
По данным А.Д.Булата [14, 15], воздействие на цементные системы электрическим полем приводит к резкому ускорению твердения и повышению марочной прочности цементного камня от 15 до 80 %. В результате активации электрическим полем растворной смеси было установлено, что подвижность смеси возрастает до 40 %, при этом водоудерживающая способность повышается на 20 %, что способствует уменьшению усадки и повышению трещинно-стойкости растворного слоя [15].
По данным большинства исследователей, в резульгаїе электрической обработки цементной пасты во все сроки твердения повышается степень гидратации [15, 21, 111]. В некоторых работах отмечается более или менее значительное увеличение количества тоберморитоподобных и низкоосновных гидросиликатов кальция после разрядной обработки [21, 25], а ИК-спектры свидетельствуют об островной структуре большей части образующихся гидросиликатов [21]. Тем не менее, в некоторых работах [50, 118, 119] утверждается, что рентгенограммы, ИК-спектры и дериватограммы контрольных и исследуемых образцов незначительно отличаются друг от друїа, причем независимо от срока твердения (хотя после обработки в электрическом поле марочная прочность образцов повышается до 96 %).
Электрофизический метод контроля твердения вяжущих веществ с использованием акваметрического датчика
На основании этого был сделан вывод о том, что разрядно - импульсное воздействие не только разогревает воду затворения, но и инициирует принципиально иные по сравнению с только нагреванием изменения в структуре воды.
Очевидно, при РИВ значительно сильнее, чем просто при нагревании происходит разрушение ассоциатов в воде, резко увеличивается количество разорванных водородных связей и появляется высокая концентрация ненасыщенных связей (неподеленных пар электронов кислорода вокруг молекул воды) как из-за сильных импульсных давлений при разрядах, так и вследствие повышающейся температуры воды. При разрыве водородных связей во время РИВ значительно увеличивается количество ионов Hf, ОН и НзО в воде. Этим объясняются экспериментальные данные работы [111] о значительном повышении рН воды после ее разрядной активации до значений 8 - 8,5. Как известно, при гидратации силикатов кальция связи Са-0-Si рвутся в результате протонизации, так как для разрыва связи Са - О в силикатах (в отличие, например, от гипсовых вяжущих) одной лишь полярности молекул воды недостаточно [121]. Для протонизации поверхности необходимо воздействие активной частицы Н+ (НзО+) [121]. Разрыв связей на поверхности приводит к выходу ионов Ca2f в раствор. Связи же =Si-0-Si рвутся в результате гидроксилирования и повышения координационного числа поверхностных атомов кремния за счет воздействия гидроксил-ионов, для чего необходимы ионы ОН" [61]. В неактивированных цементных пастах активные частицы Н+, Н30"\ а также ОН возникают главным образом в результате экзотермической реакции диссоциативной адсорбции молекул воды на активных центрах вяжущих [134, 144]. В противоположность этому, при затворении цемента активированной разрядами водой, уже содержащей большое количество указанных активных ионов, гидратация должна протекать значительно более интенсивно, что и приводит к увеличению как ранней, так и марочной прочности камня.
Кроме того, свободные молекулы воды (появляющиеся в воде после РИВ в результате разрушения ассоциатов), а тем более ионы Н+ и ОН" более под 52 вижны, чем ассоциаты из двух, трех и более молекул, обладают меньшими размерами и, благодаря этому, легче проникают к активным местам в решетке вяжущего, ускоряя его гидратацию. Для протона это возможно в том числе и по эстафетному механизму. При этом ускоряется процесс образования вторичных активных центров, способствующих росту скорости протекающих реакций (цепной механизм по М.М. Сычеву) [130, 142].
Ионы, инжектируемые из зоны канала (плазмы) разряда, на некотором расстоянии рекомбинируют с ионами растворителя с образованием радикалов [22]. В самой зоне контакта вещества с плазмой канала разряда происходит образование химически активных частиц [88]. Для воды это радикалы Н, ОН0 и сольватированные электроны. В случае воздействия на цементную смесь - различные радикальные комплексы с вышедшими в раствор ионами решетки, способные вступать в элементарные акты гидратации на поверхности.
В связи с появлением значительного количества сольватированных электронов, по всей видимости, растет комплексообразующая способность воды. Помимо образования сольватированных электронов в результате контакта с плазмой канала разряда, согласно данным работы [118], если процесс диссоциации 2Н20 = НзО+ + ОН происходит в ассоциате, а процесс ОН + Н+ = IЬО создает молекулу неассоциированной воды, то практически с очень малым изменением энергии (-0,05 эВ), которое легко перекрывается температурными флуктуациями, образуется сольватированный электрон. Электрон, окруженный ориентированными молекулами воды, является активным электронным донором и агентом с самой высокой реакционной способностью, инициирующим большое количество химических реакций [88].
Различия в свойствах активированной разрядами и просто нагретой до такой же температуры воды было еще раз подтверждено в экспериментах по за-творению такой водой пыли-уноса печей доломитового производства (табл.3.3).
Так как пыль печей является специфическим инертным веществом, это позволяет сделать вывод следующий вывод о принципиальной разнице механизмов разрядной и тепловой активации: при разрядно-импульсной активации воды не только возрастает количество свободных носителей зарядов по сравнению с нагревом до аналогичной температуры, но и определенным образом структурируется пространственная сетка водородных связей (чего не может быть при простом наїреве). Электрические разряды являются источниками сильного ориентирующего электрического поля, характеризуемого определенной предельной группой симметрии oom. Таким образом, можно предположить, что сетка водородных связей в активированной разрядом воде становится в некотором смысле упорядоченной (в противоположность случайной сетке обычной или нагретой воды), причем эта упорядоченность, вызванная электрическим полем (или симметрией этого поля), естественно, не может сохраняться очень долго, что и подтверждается опытными данными. Таким образом, наряду с увеличившемся в результате РИВ количеством свободных носителей заряда (в результате диссоциации полимерных образований в воде и разрыва части водородных связей), большая, по сравнению с обычной водой, упорядоченность сетки водородных связей в активированной воде ведет к значительному увеличению структурных характеристик (в частности, прочности) получаемого на ее основе вяжущего. Таким образом, упорядоченность, внесенная в структуру воды при приложении внешнего воздействия определенной симметрии, в соответствии с принципом Кюри передается структуре вяжущего вещества на основе активированной воды.
Влияние РИВ на клинкерные минералы
С другой стороны, известно, что ведущую роль при образовании межчастичных контактов, определяющих физико-механические и эксплуатационные свойства искусственного камня, играют не первичные, а вторичные активные центры поверхности типа Si-OH и Са-ОН [142]. В соответствии с [125], особенность автокаталитического характера гидратообразования состоит в том, что в этом процессе происходит лавинообразное повышение концентрации вторичных активных центров. Однако количество первичных центров при этом уменьшается, т.к. по мере вступления в реакцию поверхностных слоев обнажаются слои с минимальными нарушениями структуры [142]. Следовательно, разрядно-импульсное воздействие, совмещенное по времени с моментом затво-рения и первичной реакции не только увеличивает количество первичных активных центров, но и подготавливает основу для большего количества вторичных центров, нарушая и деформируя структуру внутренних слоев. Таким образом, при совмещении времени приложения воздействия и времени затворения последующая автокаталитическая реакция начнется раньше и будет протекать более бурно, что является очевидной предпосылкой повышения роста прочности камня. С точки зрения кинетики это означает сокращение индукционною периода, что и фиксируется на электрофизических кривых твердения. По мере же того, как момент приложения воздействия отдаляется от момента затворе-ния, существует все больший риск разрушения при воздействии уже сформировавшихся кристаллизационо-конденсационных контактов, что закономерно снижает эффективность воздействия.
Другим фактором, объясняющим наибольшую эффективность самого раннего момента приложения разрядно-импульсного воздействия, является влияние разрядной активации на образование и кристаллизацию эттрингита. Как известно, чем выше пересыщение относительно окиси кальция, тем больше возникает центров кристаллизации гидросульфоалюмината кальция [81]. Было установлено, что показатель рН цементной пасты после РИВ возрастет по сравнению с контрольной пастой (табл. 3.9). Соответственно, с ростом рН раствора после РИВ увеличивается число центров кристаллизации эттрингита, а часть перешедших в раствор ионов Са2+ связывается с имеющимся количеством ио-нов SO4 в первичный эттрингит (три- или моносульфатный в зависимости от внутренних (В/Ц, содержание карбонатов) и внешних (температура) факторов). Это также объясняет повышение ранней прочности после РИВ. Кроме того, поскольку значительная часть сульфатной составляющей связывается в первичный эттрингит на ранней стадии, его последующая перекристаллизация должна проходить без возникновения значительных внутренних напряжений [81]. Это также отчасти объясняет повышение ранней прочности после РИВ, которую в значительной степени обеспечивает именно эттрингит.
Необходимо отметить, что коагуляционная структура твердеющих систем является наиболее эффективно управляемой матрицей, так как контакты в ней являются обратимыми и обеспечивают термодинамическую устойчивость этих систем. Очевидно, что разрядно-импульсное воздействие, в значительной степени оказывающее влияние на воду затворения, наиболее эффективно на такой стадии существования коагуляционнои структуры, когда жидкая фаза в ней является непрерывной. Из этого также следует, что наиболее эффективным моментом приложения воздействия является самый ранний момент, когда большая часть воды затворения еще не связана (структурирована) у поверхности.
Как было указано выше, по данным рН-метрии, после РИВ показатель рН цементной пасты резко увеличивается (табл. 3.9).
Как известно, рН раствора зависит от количества перешедшего в раствор Са2+, но также и, особенно в ранние сроки, от диссоциации молекул воды на центрах Льюиса [125]. Таким образом, повышение рН раствора после РИВ, вероятно, свидетельствует о протекании в активированных пастах следующих взаимосвязанных процессов:
1. Показанное ранее увеличение количества активных центров адсорбции после РИВ и связанная с этим более активная по сравнению с контрольной пастой протонизация поверхности (как за счет появления большего количества активных центров адсорбции, поставляющих протоны, так за счет большего количества активных ионов Н+, НзО+ в активированной разрядами воде затворения,), вследствие чего разрываются связи в цепочке Са-0-Si и кальций выходит в раствор;
2. Повышение скорости растворения минералов за счет ускорения диффузии. Известно, что если переходящие в раствор ионы не удаляются из слоя, расположенного у поверхности кристалла, растворения сильно замедляется, т.к. диффузия идет медленно [5]. Очевидно, механическое перемешивание в процессе электрогидравлических ударов увеличивает скорость диффузии, а значит, и скорость растворения. Это приводит к «вскрытию» новой поверхности, подвергающейся протонизации.
3. Можно предположить также ослабление связей -Ca-0-Si= в решетке, как в результате действия сильных импульсных напряжений при разрядах, так и при повышении температуры пасты при РИВ (при повышении температуры возрастает уровень колебательного движения атомов в кристаллической решетке, способствующего ослаблению в ней ионных связей (или ионной составляющей связи) [5]). Ослабленная же связь решетки становится, по сути, активным центром.
Протонирование связей =Si-0-Ca-0-Si= не только приводит к повышению рН среды, но и создает условия для разрыва связей в кремнекислородном скелете за счет реакций гидроксилирования и разрыва связей Si-0-Si. Известно, что связи =Si-0-Si рвутся в результате комплексообразования с ОН -ионами и повышения координационного числа Si до 5-6 [121, 133]. Согласно [61], этот процесс ускоряется при рН 12,5, следовательно, по мере роста рН после РИВ процесс выхода ионов кремния в раствор несколько ускоряется и становится более равномерным (рН = 13,1). Активное гидроксилирование поверхности приводит к образованию бренстедовских кислотных центров типа Si-OH. В дальнейшем при высоком значении рН среды происходит переход ОН-мостиковых связей в мостики из атомов кислорода по реакции: Si-OH — Si-O" + ЬГ - Si-O-Si (Si-OH + SiOH — Si-O-Si + H20).
Влияние В/Ц и числа импульсов при фиксированном моменте приложения на эффективность РИВ
Из приведенных данных видно, что при фиксированном моменте приложения четко выделяются два оптимальных значения В/Ц-0,45 и 0,5. Несколько менее оптимальны значения В/Ц 0,4 и 0,6. При моменте приложения воздействия сразу после затворения наилучшими режимами являются 1800 и 1500 импульсов. Разница между режимами 1500 и 1200 импульсов значительна только для ранней трехсуточной прочности (более продолжительное воздействие сильнее отклоняет систему от состояния термодинамического равновесия), для марочной прочности эта разница гораздо менее заметна. Воздействие 600 импульсами в целом неэффективно, но для более подвижных смесей дает несколько больший эффект. Режимы воздействия 900 и 1200 импульсов в смысле повышения 28 - суточной прочности наиболее эффективны для паст с В/Ц = 0,5, в смысле ускорения твердения - для любых смесей с В/Ц 0,4 (однако, режим 1200 импульсов РИВ особенно эффективен для смесей с В/Ц = 0,4-0,5).
При моменте приложения через 10 минут после затворения наибольший прирост 3-суточной прочности дает режим 1500 импульсов для «оптимального» интервала В/Ц. от 0,4 до 0,5. Для более низких и более высоких значений водоцементного отношения более эффективен режим 1800 импульсов, однако, при этом прирост ранней прочности ниже, чем при режиме 1500 импульсов и В/Ц = 0,4-0,5. К 28 суткам твердения приросты прочностей после режимов 1500 и 1800 импульсов практически выравниваются, однако режим 1500 все равно остается несколько эффективнее. Таким образом для любых В/Ц при моменте приложения через 10 минут после затворения эффективнее выбирать режим 1500 импульсов, а не 1800, как при моменте приложения сразу после затворения. Для смесей с В/Ц = 0,5 наибольший прирост 28 - суточной прочности дает воздействие по режиму 1200 при приложении воздействия через 10 минут после затворения. При моменте приложения 10 минут затворения неэффективно воздействие на пасты с В/Ц = 0,3 и 0,7. Наиболее предпочтительными для приложения РИВ через 10 минут после затворения являются смеси с В/Ц = 0,45 и 0,5.
Менее эффективно воздействие на смеси с В/Ц = 0,4 и 0,6, т.е. в этом отношении ситуация аналогична моменту приложения сразу после затворения.
Можно отметить, что при приложении воздействия через 10 минут после затворения активация смеси 600 импульсами приводит к довольно значительному ускорению твердения для смесей с В/Ц 0,4. Вероятно, это объясняется большим количеством жидкой фазы, благодаря которому некоторое отдаление момента приложения воздействия от момента затворения не сказывается на структурообразовании деструктивно, но, отклоняя систему от равновесия и инициируя реакции на поверхности цементных зерен, ведет к достаточно заметному ускорению темпов набора прочности. Однако, недостаточная энергия воздействия не вызывает в вяжущей системе каких - либо кардинальных перестроек, следствием чего является отсутствие сколь-нибудь значительного прироста прочности в результате такого воздействия через 28 суток твердения активированных образцов.
Приложение воздействия после 15 минут твердения, как уже указывалось выше, значительно менее эффективно, чем приложение РИВ сразу после затворения или через 10 минут после него. Так, наибольший прирост 28 - суточной прочности в этом случае составляет всего лишь 9 % (режим 1500 импульсов, В/Ц = 0,45). Ускорение твердения в результате РИВ с моментом приложения через 15 минут после затворения также меньше, чем при более ранних моментах приложения. Смеси со значениями В/Ц 0,45 и 0,5 лучше всех остальных реагируют на разрядно - импульсную активацию и при рассматриваемом моменте приложения РИВ. Для паст с водоцемент-ным отношением 0,45 наиболее эффективным в смысле ускорения твердения режимом является режим 1500 импульсов, для паст с В/Ц = 0,5 наибольшее ускорение твердения дает режим 1800 импульсов. Для всех остальных значений В/Ц воздействия по любым режимам при моменте приложения через 15 минут после затворения не дают особых различий в степени ускорения твердения, за исключением режима 1800 импульсов воздействия, который заметно более эффективен для смесей с В/Ц 0,4, 0,6 и 0,7. Разрядная активация паст с В/Ц 0,4 с моментом приложения через 15 мнут после затворения может быть признана нецелесообразной. Было также исследовано влияние водоцементного отношения и числа импульсов при фиксированном моменте приложения на эффективность РИВ для паст на основе ШПЦ 300. полученные данные приведены в табл. 4.3, 4.4 и на рис. 4.6 - 4.8 (Сую = 4,97, CVR28 = 5,04). Из приведенных данных следует, что для паст на основе ШПЦ при моменте приложения РИВ сразу после затворения, воздействия по режимам і 200 и 1500 импульсов дают в целом одинаковые приросты марочной прочности. Воздействие по режиму 1500 импульсов несколько больше ускоряет набор прочности. В области В/Ц= 0,3...0,35 режим 900 импульсов столь же эффективен, как и режимы 1200 импульсов и 1500 импульсов. Для В/Ц = 0,4 эффективность режима 900 импульсов по сравнению с режимами 1200 и 1500 импульсов падает (прирост прочности на 10 - 16 % меньше), а при более высоких значения В/Ц - снова приближается к эффективности режимов 1200 и 1500 импульсов. Эффективность режима 600 импульсов значительно ниже эффективности ос 125 тальных режимов для любых значений В/Ц. При этом для всех режимов РИВ, величина В/Ц для паст на основе ШПЦ в меньшей степени влияет на эффективность РИВ, чем для паст на основе ПЦ. Для момента приложения сразу после затворения, для трехсуточных образцов выделяются оптимальные значения В/Ц - 0,4 и 0,45, для паст же со значениями В/Ц = 0,3...0,35 и 0,6 эффективность любого режима, кроме режима 600 импульсов, заметно снижается. Для 28 суточных образцов эффективность РИВ снижается для паст с В/Ц = 0,3...0,35. При приложении РИВ через 10 минут после затворения наиболее эффективным режимом является 1500 импульсов. По приросту прочности в среднем на 6 - 8% менее эффективен режим 1200 импульсов. Режим 900 импульсов на 7 - 10% менее эффективен, чем режим 1200 импульсов, а режим 600 импульсов на 4 - 7% менее эффективен, чем режим 900 импульсов. При этом, для момента приложения через 10 минут после затворения, снижение эффективности РИВ для паст со значениями В/Ц = 0,3...0,35 не столь существенно. При В/Ц = 0,6 прирост марочной прочности в результате РИВ снижается для всех режимов воздействия. При приложении РИВ через 15 минут после затворения для режима 1500 импульсов наблюдается явный максимум эффективности РИВ при В/Ц = 0,4 (прирост 3-суточной прочности на 32% и 28-суточной на 20%). Это соответствует приростам прочности для режима 600 импульсов при моменте приложения сразу после затворения. При приложении РИВ через 15 минут после затворения эффективность режимов 1200 и 900 импульсов близки; чуть меньше эффективность режима 600 импульсов. Для В/Ц = 0,3...0,35 эффективность всех режимов заметно ниже. В целом, в отличие от паст на основе портландцемента, для паст на основе шлакопортландцементов даже при приложении РИВ через 15 минут после затворения могут быть получены достаточно значительные показатели прироста прочности.
