МЕХАНИЗМ ПОТЕРИ УСТОЙЧИВОСТИ “ЛЕГКОЙ” ПЕНОБЕТОННОЙ СМЕСИ

1

• Авторы
• Файлы

Сидоренко Ю.В. Статья в формате PDF 111 KB

Индукционный период играет наиболее важную роль  в процессе создания "легкой" пенобетонной структуры, поскольку именно в этот промежуток времени может происходить расслоение смеси (как на локальном уровне, то есть на перемычках, так и на макроуровне - во всем объеме), находящейся в форме, по причине оттока свободной воды по капиллярно-пористой системе.  Индукционный период можно условно разделить на 2 этапа: этап, когда гидратация цемента в перемычках еще не проявляется (период схватывания); период твердения, когда происходит интенсивный набор прочности системы.

Механизм потери устойчивости легкой пенобетонной смеси можно объяснить на основе модели бронирования, предложенной А.П. Меркиным  [1], а также наших данных [2 и др.]. Пена (газожидкостная фаза) является упругим каркасом, на котором концентрируются твердые мелкодисперсные частица наполнителя. Их малое количество не достаточно для полного покрытия газового пузырька, поэтому вероятность пробоя его пленки возрастает. С другой стороны, избыточное количество таких частиц заставляет их концентрироваться в кластер с равновесным диаметром. Частицы, не присоединившиеся к кластеру, будут выполнять роль своеобразного ультратонкого наполнителя в системе. Так как, согласно [1], плотность кластера изменяется как: a / rⁿ_k, межчастичные пленки будут толще, а их устойчивость удерживания более крупными частицами будет ниже. Таким образом, это приводит к расслоению цементной перегородки и возникновению стока свободной жидкости. Так, по данным В.Н. Феклистова [3], при V_т / ΣV_ж < 0,5 , то возникают проблемы неустойчивости системы.

Работы [4 - 6 и др.] по потере устойчивости пенной структуры показывают, что главная причина этого явления заключается в синерезисе свободной жидкости (под действием массовых сил). В частности, в [5] рассмотрены частные случаи подобных систем (в основном для вертикального столба пены) и получены математические зависимости по синерезису. Однако реальная пенобетонная структура существенно отличается от классической пенной и, прежде всего - наличием твердой фазы, которая существенно меняет картину и замедляет синерезис по каналам Плато. Как отмечалось ранее, в процессе создания пенобетонной смеси формируется комбинированные газотвердожидкостные кластеры и несущая фаза (свободная жидкость и твердые частицы). В начальный момент времени (после прекращения действия инерционных сил) система будет находиться в равновесии. Синерезис жидкости по каналам отсутствует, так как в капиллярно-пористой системе должна быть создана критическая концентрация кластеров жидкой фазы, чтобы произошло образование бесконечного кластера. Как после образования таких кластеров начинается синерезис. Дальнейшее развитие процесса будет зависеть от ряда факторов, в частности: от интенсивности расслоения перемычек; от способности твердой фазы в каналах Плато кольматировать капилляры и замедлять процесс. При создании условия  F₁>S F^x_c , в системе происходит отрыв частицы от газотвердого кластера и освобождение некоторого объема связанной жидкости, которая перейдет в свободный объем жидкости. Этот процесс будет ослабллять минерализованная часть газового пузыря. Нельзя исключать и обратный процесс дополнительного бронирования пузырька. Но, очевидно, в случае потери устойчивости уменьшение прочности минерализованной оболочки нарушит условие равновесия, что и приведет к разрушению пенобетонной структуры сверху вниз.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Меркин А.П. Научные и пpaктические основы улучшения структуры и свойств поризованных бетонов: Дисс......докт. техн. наук. - М., 1971. - 270 с.
2. Сидоренко Ю.В. О подходах к задаче  математического моделирования  процессов структурообразования пенобетонов. // Моделирование. Теория, методы и средства: Материалы 5-й Международной научно-пpaктической конференции.- Новочеркасск: Изд-во ЮРГТУ (НПИ), 2005. -  Ч.1.- С.33-39.
3. Феклистов В.Н. К оценке формирования пенобетонной структуры различной плотности. // Строительные материалы. - 2002. - №10. - С.16.
4. Тихомиров В.К. Пены. Теория и пpaктика их получения и разрушения. М.:  Химия, 1983.
5. Кротов В.В. Обобщенные уравнения синерезиса. // Коллоидный журнал.- 1984.- т. 4 - с. 14.
6. Хисматуллин Д.Б. Математическое моделирование резонансных явлений в динамике пузырьковых жидкостей: Автореферат дисс....... канд. физ.-мат. наук: 05.13.16. -Уфа, 1998. - 23 с.

Работа представлена на заочную электронную конференцию «Новые технологии, инновации, изобретения», 15-20 июля 2006 г.

---