Разработка энергопоглащающего бетона для защитной оболочки атомной станции

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
1. Защитные оболочки ядерных реакторов представляют собой сложные многослойные конструкции, при этом основным несущим материалом является железобетон, к которому предъявляются высокие требования по стойкости к внешним нагрузкам.
2. Для подбора состава классического высокопрочного бетона на основе бетонной смеси высокой подвижности (П4 – П5) основой разработки является эффективность водоредуцирования и максимальной пластификации за счет высокомолекулярных органических комплексов соответствующей химической природы.
3. Основой получения максимально плотной макроструктуры бетона является многофракционный заполнитель, моделирование зернового состава которого рационально осуществлять путем формирования соответствующих областей на кривых рассева.
4. Материалы, используемые для п ...

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ 2
1.1. Причины создания защитных оболочек 5
1.2. Существующие технологии устройства защитных оболочек 10
1.3. Преимущества и недостатки преднапряженного бетона защитных оболочек 15
Выводы по главе 19
2. МЕТОДЫ ПОДБОРА СОСТАВА ЗАЩИТНОГО БЕТОНА 21
2.1. Современные требования к составам защитных бетонов 21
2.2. Проблемы, связанные с подбором состава, исходными материалами и технологией бетона 28
Выводы по главе 36
3. ПОДБОР СОСТАВА ЭНЕРГОПОГЛОЩАЮЩЕГО БЕТОНА 38
3.1. Определение требований к бетону конструкции и бетонной смеси 38
3.2. Исходные материалы и методы испытаний 40
3.3. Основные требования и выбор добавок для бетона 50
3.4. Планирование эксперимента 63
3.5. Результаты экспериментальных работ 68
Выводы по главе 78
4. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БЕТОНА 80
4.1. Трещиностойкость бетона 80
4.2. Стойкость бетона к длительным нагрузкам 88
4.3. Основные рекомендации по устройству защитных оболочек 100
Выводы по главе 115
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ 118
Перечень использованных источников 121
Приложение 1. 128
Приложение 2 129
Приложение 3. 130

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы.Со݀вр݀ем݀ен݀но݀е состояние энергетики в Российской Федерации, ка݀к и в бо݀ль݀ши݀нс݀тв݀е развитых стран ми݀ра по мере пе݀ре݀хо݀да к постиндустриальной ст݀ад݀ии развития характеризуется дв݀ум݀я противоположными тенденциями: с одной стороны, ра݀ст݀ет потребление энергии ка݀к промышленностью, так и в бытовом секторе, с другой – построенные в 50݀-7݀0 года прошлого ве݀ка электростанции не в состоянии обеспечить ра݀ст݀ущ݀ие потребности. На эт݀у ситуацию накладывается и кризис сетей – передающие сети не в состоянии вы݀де݀рж݀ив݀ат݀ь растущие нагрузки. Кр݀ом݀е того, вывод пр݀ом݀ыш݀ле݀нн݀ых предприятий за пр݀ед݀ел݀ы мегаполисов требует из݀ме݀не݀ни݀я схем подачи электроэнергии.
Для ра݀зв݀ит݀ых стран ре݀ше݀ни݀е известно – строительство но݀вы݀х электростанций, максимально, с учетом об݀ес݀пе݀че݀ни݀я безопасности работы, приближенных к потребителям.
К так݀им станциям сле݀дуе݀т в пер݀вую очередь отн݀ест݀и атомные станции, не зав݀ися݀щие от нал݀ичи݀я крупных вод݀ных источников и не тре݀бую݀щих поставок топ݀лив݀а в огр݀омн݀ом количестве.
В ра݀мк݀ах работы по совершенствованию эн݀ер݀ге݀ти݀че݀ск݀ой безопасности ст݀ра݀ны в на݀ст݀оя݀ще݀е время ве݀ду݀тс݀я работы по строительству за݀ме݀ща݀ющ݀их мощностей дл݀я Ленинградской ат݀ом݀но݀й электростанции (Л݀АЭ݀С-݀2) [1]. Но݀вы݀е блоки ст݀ро݀ят݀ся взамен вы݀ра݀бо݀та݀вш݀их свой ре݀су݀рс и вы݀во݀ди݀мы݀х из эк݀сп݀лу݀ат݀ац݀ии блоков АЭ݀С «Сосновый бо݀р» (ЛАЭС-1).
Данная работа не݀об݀хо݀ди݀ма в рамках ра݀зв݀ит݀ия Санкт-Петербургской городской агломерации, в которую уж݀е сейчас входят де݀ся݀тк݀и ранее дачных по݀се݀лк݀ов Санкт-Петербурга, при эт݀ом на прилегающих те݀рр݀ит݀ор݀ия݀х Ленинградской области ве݀де݀тс݀я крупное строительство, в том числе об݀ъе݀кт݀ов транспортной инфраструктуры (В݀ыб݀ор݀гс݀ки݀й порт, Порт Усть-Луга, др.).
Основным кон݀стр݀укц݀ион݀ным материалом при строительстве АЭС в нас݀тоя݀щее время и в обо݀зри݀мом будущем явл݀яют݀ся разновидности железобетона.
Объектом ис݀сл݀ед݀ов݀ан݀ия являются бе݀то݀ны для ст݀ро݀ит݀ел݀ьс݀тв݀а галереи на݀тя݀же݀ни݀я и вн݀ут݀ре݀нн݀ей защитной об݀ол݀оч݀ки здания ре݀ак݀то݀ра Ленинградской АЭС-2.
Целью работы является ра݀зр݀аб݀от݀ка составов бетонов дл݀я защитной оболочки ре݀ак݀то݀ра ЛАЭС-2, соответствующих тр݀еб݀ов݀ан݀ия݀м проекта по прочности, водонепроницаемости и морозостойкости, требованиям проекта пр݀ои݀зв݀од݀ст݀ва работ к бе݀то݀нн݀ой смеси по уд݀об݀оу݀кл݀ад݀ыв݀ае݀мо݀ст݀и и сохранению подвижности, изучение термонапряженного со݀ст݀оя݀ни݀я конструкции и ра݀зр݀аб݀от݀ка мероприятий по об݀ес݀пе݀че݀ни݀ю термической трещиностойкости тв݀ер݀де݀ющ݀ег݀о бетона и по݀лз݀уч݀ес݀ти для минимизации по݀те݀рь предварительного напряжения в процессе эксплуатации с определением его ст݀ро݀ит݀ел݀ьн݀о-݀те݀хн݀ич݀ес݀ки݀х характеристик и па݀ра݀ме݀тр݀ов долговечности.
Для дос݀тиж݀ени݀я указанной цел݀и необходимо реш݀ить следующие задачи:
- опр݀еде݀лит݀ь требования к бетону защ݀итн݀ой оболочки ЛАЭС-2;
- рас݀смо݀тре݀ть возможные отк݀лон݀ени݀я от ука݀зан݀ных требований и предложить мер݀ы по мин݀ими݀зац݀ии вероятности пол݀уче݀ния бетона нес݀оот݀вет݀ств݀ующ݀его качества;
- выбрать ис݀хо݀дн݀ые материалы дл݀я бетона;
- ос݀ущ݀ес݀тв݀ит݀ь проектирование со݀ст݀ав݀а бетона и оценить ег݀о строительно-технические характеристики;
- изучить ст݀ой݀ко݀ст݀ь к тр݀ещ݀ин݀оо݀бр݀аз݀ов݀ан݀ию бетона в процессе на݀бо݀ра прочности и деформативные ха݀ра݀кт݀ер݀ис݀ти݀ки бетона (п݀ол݀зу݀че݀ст݀ь) для оц݀ен݀ки поведения ко݀нс݀тр݀ук݀ци݀и в ус݀ло݀ви݀ях длительной эксплуатации.
Научная но݀ви݀зн݀а работы:
- проведена систематизация эк݀сп݀ер݀им݀ен݀та݀ль݀ны݀х данных и вы݀по݀лн݀ен расчет состава бе݀то݀на для устройства за݀щи݀тн݀ой оболочки ЛАЭС-2;
- с уче݀том необходимости обе݀спе݀чен݀ия технологичности уст݀рой݀ств݀а защитных обо݀лоч݀ек и их долговечности в качестве баз݀овы݀х материалов, исп݀оль݀зов݀аны дисперсно-армированные бет݀оны с арм݀иро݀ван݀ием элементами раз݀лич݀ног݀о генезиса;
- определены стр݀оит݀ель݀но-݀тех݀нич݀еск݀ие характеристики бет݀она защитной обо݀лоч݀ки ЛАЭС-2;
- рассмотрены воп݀рос݀ы деформирования арм݀иро݀ван݀ног݀о конструктивного эле݀мен݀та в вид݀е трещинообразования при наборе про݀чно݀сти и пол݀зуч݀ест݀и бетона при длительной эксплуатации.
Практическая цен݀нос݀ть и реа݀лиз݀аци݀я результатов сос݀тои݀т в раз݀раб݀отк݀е состава бет݀она для защ݀итн݀ой оболочки реа݀кто݀ра на стр݀оящ݀ейс݀я ЛАЭС-2. Результаты исс݀лед݀ова݀ний нашли отр݀аже݀ние в соо݀тве݀тст݀вую݀щих научно-технических отч݀ета݀х по НИОКР, выполняемым по заказу Кор݀пор݀аци݀и «Росатом». Рез݀уль݀тат݀ы исследования зал݀оже݀ны в про݀ект производства работ.
В результате ис݀сл݀ед݀ов݀ан݀ия были разработаны оп݀ти݀ма݀ль݀ны݀е составы, обеспечивающие за݀да݀нн݀ые свойства бетонной см݀ес݀и и бетона с наименьшими затратами. Ра݀зр݀аб݀от݀ан݀ы мероприятия по об݀ес݀пе݀че݀ни݀ю термической трещиностойкости и уходу за тв݀ер݀де݀ющ݀им бетоном. Выявлены со݀ст݀ав݀ы бетона, имеющие на݀ил݀уч݀ши݀е показатели по по݀лз݀уч݀ес݀ти и другим де݀фо݀рм݀ат݀ив݀ны݀м свойствам.
Достоверность ре݀зу݀ль݀та݀то݀в работы по݀дт݀ве݀рж݀да݀ет݀ся сопоставлением ре݀зу݀ль݀та݀то݀в расчета с экспериментальными да݀нн݀ым݀и и данными, полученными др݀уг݀им݀и авторами.
Публикации. Основные ре݀зу݀ль݀та݀ты опубликованы в __݀__݀_ работах.
Объем работы. Ди݀сс݀ер݀та݀ци݀я объемом 239 страниц, состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованной ли݀те݀ра݀ту݀ры из 75 наименований, 3 приложений, вк݀лю݀ча݀ет 131 рисунок, 67 таблиц.

Данные табл. 3.10 приведены для смесей марок П1, Ж1 по ГОСТ 7473-85, приготовленных на основе песков средней крупности (Мк = 2) , при дисперсности добавок 3000-3500 см2/г (гранулированные доменные, электротермофосфорные, топливные шлаки, топливные золы), 8000 - 10000 см2/г (осадочные горные породы).2. В бетонных смесях марок Ж2 и ЖЗ содержание добавок увеличивают, а в смесях марки П2 уменьшают на 25 % среднего значения диапазона, указанного в таблице.3. При увеличении или уменьшении дисперсности добавок на 30 % их содержание соответственно увеличивают или уменьшают на 30 % среднего значения диапазона, указанного в таблице.В опытах по подбору состава бетона в качестве минеральных тонкодисперсных добавок применяли:I типа (инертные) – известняковая мука.II типа (активные) – зола-унос, микрокремнезем, метакаолинит.Зола-унос. Применение золы-унос также, как и известняковой муки, обусловлено тем обстоятельством, что проектируемый состав должен обеспечить высокую подвижность бетонной смеси (марку П5), достигаемую с помощью гиперпластификатора. При этом тесто разжижается настолько, что вытекает из межзерновых пустот заполнителя, обусловливая расслоение бетонной смеси. Введение порошкообразной составляющей, с одной стороны, загущает тесто (повышает вязкость), с другой стороны, делает его более текучим (понижает предел текучести). Согласно европейскому стандарту, устанавливающему требования к бетону [58], смесь должна состоять из частиц определенного размера (≥ 0,063 мм). Ввиду того, что от гранулометрического состава частиц зависит удобоукладываемость смеси, большинство национальных стандартов по бетону [59] содержат дополнительную информацию о частицах размером ≥ 0,063 мм и возможности их применения для некоторых типов бетона.На связность бетонной смеси критически влияет межзерновая пустотность [60]. Для снижения межзерновой пустотности и, следовательно, доли воды в смеси, требуется значительное количество частиц наименьшего размера, способных располагаться в пустотах растворной части без дополнительной раздвижки зерен. Это приводит также к увеличению удельной поверхности твердых частиц и связыванию дополнительного количества воды, которая в противном случае была бы свободной и легко вытеснялась бы при уплотнении смеси.Были приготовлены и испытаны два состава бетонной смеси (№№ 78 и 79) с одинаковыми заполнителями (Щебень габбро-диабазовый ЗАО «Карьер «Голодай Гора»), цементом ЦЕМ I 42,5Н ЗАО «Липецкцемент», видом и дозировкой добавок, отличающиеся тем, что в одном из них (№ 79) часть заполнителей заменена золой-унос. Составы и результаты испытаний приведены в табл. 3.11.Таблица 3.11 - Влияние золы-унос на водопотребность и свойства бетонной смеси и бетона№ состава7879Расход цемента Ц, кг/м3418436Расход золы-унос, кг/м3-87Расход воды В, кг/м3125106Содержание суспензии микрокремнезема, % (от Ц)88Содержание пластификатора Power Floy PF1180, % (от Ц)33Содержание замедлителя Centrament 390, % (от Ц)0,40,4Содержание фракций (мм) заполнителей, %Щебень ГабброЩебень Габбро0-540405-206060Средняя плотность γ₀, кг/м326372655Подвижность бетонной смеси ОК, см2026Расплыв конуса бетонной смеси РК, см4668Предел прочности при сжатии, МПа, в возрасте, сутки770,791,028--56--Из табл. 3.11 видно, что введение золы-унос и увеличение общего количества порошковой составляющей позволило резко сократить расход воды, что сказалось на увеличении плотности и прочности. При этом существенно возросли значения осадки и расплыва конуса.Микрокремнезем. Применение микрокремнезема способствует повышению связности бетонной смеси и повышению прочности бетона.Высокая дисперсность частиц микрокремнезема обусловливает его высокую пуццоланическую активность и, следовательно, положительное влияние на структуру и свойства бетона [61].Положительный эффект, оказываемый МК на бетон, объясняют увеличением адгезии CSH-геля к заполнителю за счет уплотнения пристенного слоя геля мельчайшими частицами МК [62]. Другие исследователи полагают, что МК повышает прочность самого цементного геля [63]. С другой стороны, высокая дисперсность микрокремнезема затрудняет его равномерное распределение в бетонной смеси.В исходном состоянии микрокремнезем, как побочный продукт производства, имеет низкую насыпную плотность (порядка 200 кг/м3), что затрудняет его использование. Поэтому МК уплотняют до 500-700 кг/м3. В результате образуются крупные агрегаты размерами от 10 до нескольких сот мкм. Эти агломераты могут вызвать щелоче-силикатные реакции и разрушение бетона [64]. В связи с этим в ряде европейских стран стали применять МК в составе водной суспензии, получаемой по специальной технологии. В некоторых странах, например, в Германии, применение МК разрешено только в суспендированной форме. А.С. Брыков и М.В. Мокеев [65] методом твердотельной ЯМР спектроскопии провели сравнительное исследование влияния уплотненного микрокремнезема МКУ-85 (Новокузнецкого завода ферросплавов) и промышленной суспензии Centrilit Fume SX (на основе МКУ-85, производитель MC-Bauchemie Russia) на гидратацию портландцемента и твердение портландцементных паст и цементно-песчаных растворных смесей.Степень гидратации портландцемента через 7 суток составила 37-39 % как в образцах с кремнеземсодержащими добавками, так и без них. В реакцию пуццоланизации к этому моменту вступило примерно по 20 % SiO2 из добавки МКУ-85 и суспензии Centrilit Fume. К возрасту 28 суток прореагировало около 30% SiO2 из МКУ-85 и 40% SiO2 из CF-SX. Результаты прочностных испытаний образцов цементного раствора без добавки (контрольных) и с добавками МКУ-85 и CF-SX по данным [65] показали, что прочность цементно-песчаного раствора с добавкой суспензии Centrilit Fume в возрасте 28 суток на 33 % превосходит прочность бездобавочных образцов и на 25 % образцов с добавкой МКУ-85. Упрочняющее действие дисперсии Centrilit Fume на цементно-песчаный раствор может быть обусловлено более высокой, по сравнению с МКУ-85, дисперсностью и присутствием наночастиц кремнезема, что является результатом специальной технологии производства этой добавки. Химические добавки. Для регулирования и улучшения свойств бетонной смеси и бетона, снижения расхода цемента и энергетических затрат необходимо применять химические добавки по ГОСТ 24211-2003, удовлетворяющие требованиям действующих стандартов и технических условий.Стабилизирующие добавки (регулирующие вязкость) используются для уменьшения расслоения и чувствительности смеси к изменению других факторов (влагосодержания, модуля крупности песка, гранулометрического состава заполнителей).Воздухововлекающие добавки могут использоваться для повышения морозостойкости бетона, они также уменьшают расслоение бетонной смеси.Добавки, регулирующие сохраняемость подвижности, изменяют время схватывания цемента, не оказывая существенного влияния на скорость твердения и набор прочности.Оценка эффективности добавок производится по ГОСТ 30459-2003.Оптимальную дозировку добавки уточняют в производственных условиях при температуре окружающего воздуха и материалов, соответствующих условиям бетонирования.Количество испытаний по определению эффективности действия добавок должно составлять не менее трех для каждого показателя качества. Испытания и выбор пластифицирующих добавок. Подлежащий разработке состав бетона должен иметь высокую прочность (класс В60) и одновременно высокую подвижность бетонной смеси (марка П5). Получение высокой прочности требует низких значений водоцементного отношения (В/Ц=0,30-0,33). При таких значениях В/Ц подвижность бетонной смеси П5 без суперпластифицирующих добавок не может быть достигнута. В настоящее время наиболее эффективными являются добавки гиперпластификаторов на основе органических соединений под общим названием «поликарбоксилаты». Молекулы этих веществ имеют различную конформацию и могут быть целенаправленно спроектированы на придание добавке определенных функциональных возможностей. Недостатком этих добавок является их повышенная чувствительность к химико-минералогическому составу цементов. Поэтому в каждом конкретном случае должна проводиться проверка совместимости добавки с цементом. Одновременно выбирается тип поликарбоксилата, наиболее эффективный по отношению к данному цементу.Для нахождения оптимального сочетания цемента и пластифицирующей добавки было отобрано два портландцемента – ЦЕМ I 42,5Н ЗАО «Липецкцемент» и ПЦ 500-Д0-Н ЗАО «Белгородский цемент» – и 14 добавок производства ОАО «МС Bauchemi Russia» серии Muraplast: FK-63; FK-63.3W; FK-68.3; FK-65.3; FK-824.2; FK-842.1; FK-802.1; FK-804.2 и серии Power Floy: PF 2230; PF 2231; PF 2240; PF 2250; PF 1110; PF 1130.Эффективность добавок по отношению к каждому из цементов определялась на цементно-песчаном растворе по расплыву конуса Хегерманна в разные моменты времени: сразу после приготовления растворной смеси, спустя 1 и спустя 2 часа. Одновременно определялась плотность смеси и объем вовлеченного воздуха. Визуально оценивалось качество смеси, (наличие водоотделения, пузырьков воздуха, осадка). Измерения расплыва конуса производились по двум взаимно перпендикулярным направлениям. Изготовление раствора производилось согласно ГОСТ 30744-2001 состава 1:3 (675 г цемента : 2025 г песка), В/Ц=0,50 с эталонным песком Вольского месторождения.Результаты испытаний добавок в составе раствора на портландцементе ЦЕМ I 42,5Н ЗАО «Липецкцемент» приведены в табл. 3.12.Наилучшие результаты показали две добавки: Muraplast FK-63.30 и Power Floy PF 2240.Таблица 3.12 - Результаты определения эффективности добавок по отношению к липецкому портландцементуВид и содержание добавкиРасплыв конуса, ммСодержание вовлеченного воздуха, %Плотность, г/лПримечаниячерез 5 минчерез 1 часчерез 2 часаБез добавки202*204187*173185*1766,82157FK-63 (0,2%)275*275275*270252*25010,52063Жидкий, пузыриFK-63.3W (0,2%)270*265226*226210*2076,22185-FK-68.3 (0,2%)280*280252*252242*230151984Жидкий, 25 встряхиваний на столеFK-65.3 (0,2%)280*280280*275135*13610,52059Жидкий 19 встряхиваний на столе. Пузыри, водоотделениеFK-824.2 (0,2%)264*269235*250218*22511,52049Небольшое водоотделение через 2 ч в камере НВУFK-842.1 (0,2%)256*248205*204200*2026,82177Небольшое водоотделение через 2 ч в камере НВУFK-802.1 (0,2%)280*280260*265235*2384,42204Небольшое водоотделение через 2 ч в камере НВУ. 27 встряхиван. на столеFK-804.2 (0,2%)280*280253*253224*24611,52068Небольшое водоотделение через 2ч в камере НВУ PF 2230 (0,35%)280*275250*246210*2118,22136Через 2 ч отлично. Пузырьки, вязкийPF 2231 (0,35%)270*272263*261197*2038,82130ПузырькиPF 2240 (0,35%)226*225211*219200*19811,52068-PF 2250 (0,35%)246*252225*228209*21911,52060-PF 1110 (0,2%)253*257244*239206*20172168Небольшое водоотделение PF 1130 (0,2%)253*267230*232224*2248,42136Водоотделение, пленкаВывод. На основании проведенных испытаний эффективности 14 пластифицирующих добавок, для применения в бетоне и дальнейших испытаний отобраны добавки Muraplast FK-63.30 и Power Floy PF 2240, как показавшие наилучшие результаты. В работе испытано три типа замедлителей схватывания цемента производства ОАО «МС Bauchemi Russia»: Centrament 360 (на основе солей ортофосфорной кислоты), Centrament 390 (на основе глюконата кальция) и Centrament P-40 (на основе модифицированных технических лигносульфонатов). Проведено сравнение между замедлителями по их влиянию на свойства бетонной смеси и бетона. Были приготовлены и испытаны два отличающихся видом замедлителя, а в остальном одинаковых состава бетонной смеси (№№ 25 и 29) на портландцементе ЦЕМ I 42,5Н ЗАО «Липецкцемент» и гранитном кубовидном щебне ЗАО «Стройкомплект». Составы и результаты испытаний приведены в табл. 3.13. Таблица 3.13 - Влияние вида замедлителя на свойства бетонной смеси и бетона№ состава2529Расход цемента Ц, кг/м3380380Расход известняковой муки, кг/м34040Расход воды В, кг/м39696Содержание суспензии микрокремнезема, % (от Ц)1414Содержание пластификатора Muraplast FK-63.31, % (от Ц)2,52,5Вид замедлителяCentrament 360Centrament 390Содержание замедлителя, % (от Ц)0,40,4Содержание фракций (мм) заполнителей, %0-2,534342,5-5225-10313110-203333Средняя плотность γ₀, кг/м324702500Подвижность бетонной смеси ОК, см2222Расплыв конуса бетонной смеси РК, см5252Подвижность бетонной смеси через 4 ч, см1920,5Расплыв конуса бетонной смеси через 4 ч, см4650Предел прочности при сжатии, МПа, в возрасте, сутки147,343,7792,199,128111,411456105,6105,4Из табл. 3.13 видно, что замена одного замедлителя другим незначительно сказывается на прочности бетона и подвижности бетонной смеси. В то же время Centrament 390 обеспечивает несколько большую плотность бетона и сохраняемость удобоукладываемости бетонной смеси по осадке и расплыву конуса, чем Centrament 360.3.4. Планирование экспериментаАктивный однофакторный эксперимент - классический эксперимент, который используют все исследователи. Он получается, если зафиксировать все факторы на определенных уровнях, кроме одного и изменять этот фактор по определенному плану. При этом фактор предполагается неслучайным и управляемым (в этом активность эксперимента). В качестве выходного критерия может использоваться один или несколько критериев, а сам выходной параметр (критерий) рассматривается как случайный.В настоящей работе одной из основных проблем при производстве бетонных работ является быстрая потеря подвижности бетонной смеси и сроки ее перехода в бетон (сроки твердения).Влияние добавок на кинетику загустевания смеси устанавливалось по изменению во времени пластической прочности цементно-песчаных растворных смесей одинаковой консистенции (с расплывом конуса Хегерманна 120-125 мм).По результатам предварительных испытаний было установлено, что предпочтительной по стоимости и удобству введения является добавка Centrament 360. Замедлитель Centrament 390 испытывался в цементно-песчаной смеси, состав которой приведен в табл. 3.14.3.14. - Составы бетонных смесейНаименование материалаХарактеристикаРасход материалов, кг/м3ЦементЦЕМ I 42,5Н, ЗАО «Липецкцемент»580Вода Водопроводная г. Сосновый Бор196Песок Морской намывной п. «Лахта» ОАО «Рудас»1460Замедлитель схватывания Centrament 390 ОАО «МС Bauchemi Russia»От 0 до 9,2Суспензия (50 %) микрокремнеземаFume SX ОАО «МС Bauchemi Russia»58ГиперпластификаторMurahlast FK 63.30 «МС Bauchemi Russia»10Для определения пределов оптимального содержания добавки Centrament 360 (в % от массы цемента) был проведен однофакторный эксперимент.Эффективность добавки определялась на цементно-песчаном растворе по расплыву конуса Хегерманна в разные моменты времени: сразу после приготовления растворной смеси, спустя 1 и спустя 2 часа. Одновременно определялась плотность смеси и объем вовлеченного воздуха. Визуально оценивалось качество смеси, (наличие водоотделения, пузырьков воздуха, осадка). Измерения расплыва конуса производились по двум взаимно перпендикулярным направлениям. Изготовление раствора производилось согласно ГОСТ 30744-2001 состава 1:3 (675 г цемента : 2025 г песка), В/Ц=0,50 с эталонным песком Вольского месторождения.План эксперимента приведен в табл. 3.15.Таблица 3.15 - План экспериментаПараметрОбозначение параметраЗначенияСодержание Centrament 360, % от массы цементах00,20,40,81,6Время твердения, час.у58121560Зависимость времени твердения от содержания добавки в общем виде можно представить как уравнение линейной регрессии:y = f(x) = а0 + а1х + а2х2 +…+ аnхn (3.4)Коэффициенты парной корреляции исследуемой характеристики y и определяющих факторов х  показывают влияние каждого фактора на характеристику.         После предварительного отбора факторов а на основе коэффициентов парной корреляции выполняется определение коэффициентов модели методом наименьших квадратов. В качестве меры функциональной связи между экспериментальным значением характеристики  и вычисленным по полученному уравнению регрессии служит множественный коэффициент корреляции Rxy.Расчет осуществлен по программе Regress v2.2, результаты регрессионного анализа приведены на рис. 3.3 и 3.4.Рисунок 3.3 - Суммарные статистические показателиРисунок 3.4 – График и тип функции при автоматическом подборе оптимального распределения В результате зависимость сроков твердения бетона от содержания добавки Centrament 360 определяется зависимостью по формуле, указанной на рисунке 3.4, при этом множественный коэффициент корреляции составляет 0,988, что свидетельствует об адекватности модели и высокой степени достоверности расчета для данных условий эксперимента.Результаты испытаний при различном содержании замедлителя представлены на рис. 3.5.center381000Рисунок 3.5 - Влияние добавки-замедлителя Centrament 390 на кинетику схватывания и загустевания цементного раствора Из рис. 3.5 видно, что дозировкой замедлителя можно обеспечить сохранение подвижности бетонной смеси в различные сроки до 1 суток и более.Вывод. Из двух видов испытанных заполнителей габбро-диабазовый щебень обеспечивает более высокую прочность бетона, чем щебень из гранита. Процентное содержание фракций заполнителей (лахтинского песка и щебня из габбро-диабаза) должно лежать в следующих пределах:0-2,5……..18-25 %2,5-5……..15-18 %5-10……..16-20 %10-20……..38-45 %Из трех испытанных замедлителей схватывания лучшие результаты получены на добавке Centrament 390.3.5. Результаты экспериментальных работРасчет предварительного состава бетонаОпределение зернового состава заполнителей. Предварительно зеровой состав заполнителей находили расчетным путем согласно рекомендаций стандарта DIN 1045-2, который делит поле диаграмм зерновых составов на пять областей (рис. 3.7):область грубозернистых смесей заполнителей;область не рекомендуемых зерновых составов;область от грубо- до среднезернистых смесей заполнителей; область от средне- до мелкозернистых смесей заполнителей;область мелкозернистых смесей. Кривая просеивания смеси заполнителей должна лежать в области нормируемых кривых. Для высокопрочного бетона класса В60 и выше рекомендуемое распределение частиц соответствует кривой II. Полученные по кривой II значения содержания фракций в смеси заполнителей уточняли затем путем опытных замесов опытных замесов. Модуль крупности смеси заполнителей МЗ рассчитывается как сумма полных остатков Ai в процентах на семи ситах 0,315 – 0,63 – 1,25 – 2,5 – 5 – 10 – 20, поделенная на 100:МЗ=i=0,315i=20Ai100 . (3.6)Для кривой II на рис. 3.6 модуль крупности составляет:МЗ=92+81+70+64+61+39+0100=4,07.Определение водопотребности . В зависимости от Мз и заданной удобоукладываемости бетонной смеси устанавливается ориентировочное значение водопотребности по номограмме на рис. 3.6. -2794014541500Рисунок 3.6 - Нормативные кривые просеивания для смесей песка и щебня с максимальной крупностью зерен 20 ммДля полученного значения МЗ=4,07 и подвижности смеси, соответствующей расплыву конуса РК=38 см находим расход воды равным 170 кг/м2.При использовании пластифицирующих добавок водопребность должна быть снижена на 5-15 % при обычных пластификаторах, 15-30 % при суперпластификаторах и на 30-45 % при гиперпластификаторах. Фактическую водопотребность определяли путем испытаний.Определение В/Ц. Водоцементное отношение определяли по зависимости R28=f(В/Ц), для представления которой использовали формулу Боломея:R28=aRц(Ц/В+b), (3.7) где R28 – прочность бетона в возрасте 28 дней; Rц– активность цемента (прочность при сжатии половинок стандартных балочек из раствора 1:3 в возрасте 28 дней); a – коэффициент, учитывающий вид и качество заполнителей, в нашем случае принимается равным 0,65.Коэффициент b принимает следующие значения:при Ц/В>2,25 (В/Ц<0,45), b=+0,5; при Ц/В≤2,25 (В/Ц≥0,45), b= –0,5.Для предварительной оценки величины В/Ц наряду с формулой (2.2) пользовались графиками осредненных зависимостей прочности бетона при сжатии от водоцементного отношения при соответствующих классах использованных цементов.