Композиты на основе дисперсно армированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технология, конструкции - Рабинович Ф.Н.
ISBN 5-93093-306-5
Скачать (прямая ссылка):
ГИДРАТИРУЮЩИХСЯ ЦЕМЕНТОВ
Перспективы использования базальтовых волокон в качестве армирующих компонентов бетонных матриц существенно зависят от устойчивости волокон к воздействию щелочной среды гидратирующихся цементов.
Рассмотрим результаты исследований базальтовых волокон и для сравнения — стандартных стеклянных волокон алюмоборосиликатного состава, подвергнутых воздействию среды, имитирующей щелочную фазу портландцементов [18]. Химический состав и исходные параметры волокон указаны в табл. 11.2 и 11.3.
Таблица 11.2
Химический состав волокон
Волокно Массовое содержание, %
SiO2 CaO B2O3 AI2O3 FeO FeA MgO TiO2 Na20+K20 P2O5 п.п.п.
Алюмиборо- силикатное Базальтовое 54,50 51,40 16,00 10,26 10,01 14,50 14,83 8,47 1,73 4,00 5,92 0,84 0,20 2,42+1,20 0,32 0,28 1,68
Таблица 11.3
Исходные параметры волокон
Диаметр Коэффи- Удельная Исходная Коэффи- Количество
волокна, циент поверх- прочность циент волокон,
вариации, ность*, на разрыв, вариации, подвергнутых
мкм % см2/г МПа % испытанию
Алюмоборосиликатное волокно
6,5 9,9 2461 2298 12,6 32
10,3 7,7 1553 2416 9,9 31
46,0 6,1 348 808 19,1 32
90,1 10,9 177 630 25,8 28
219,0 16,5 73 220 38,4 30
Базальтовое волокно
6,7 3,3 2132 2014 15,6 27
15,1 4,9 946 2329 14,9 36
33,4 9,8 427 1785 25,1 34
117,0 13,8 122 371 37,1 32
* S=4/(dfYf), где Yf- плотность волокна: алюмоборосиликатного - 2,5 г/см3,
базальтового - 2,8 г/см3, Исследования предусматривали проведение комплексных испытаний в двух направлениях:
выявление массовой доли CaOl поглощенного волокнами из насыщенного раствора Ca(OH)2 — основного щелочного компонента жидкой фазы гидратирующегося цемента;
определение прочности волокон на разрыв после их выдержки в течение заданного срока в указанном растворе.
Анализ опытных данных был основан на результатах испытаний на разрыв 1093 элементарных волокон разных диаметров (моноволокон длиной не менее 5 см), в том числе базальтовых - 549, алюмоборосиликатных - 544. Подготовительный этап перед проведением испытаний, как и при анализе работы совокупности волокон (см §11.1), включал разделение волокон на группы с содержанием в каждой группе 27-36 волокон.Волокна одного состава и одного диаметра в каждой группе выдерживали одно и то же время (3, 6 и 12 мес) в насыщенном растворе Ca(OH)2. При проведении испытаний для каждой группы волокон определяли значения среднего напряжения их разрыва рт, среднеквадратичного отклонения (стандарта) ар и коэффициента изменчивости — коэффициента вариации Vp= ор! рт{табл.11.3)
Испытания в насыщенном растворе гидроксида кальция выполняли при комнатной температуре (~20°С), а также путем экспресс-анализа при кипячении волоки в аналогичном растворе. Выдержку волокон во время испытаний в растворе Ca(OH)2 с целью исключения побочных эффектов осуществляли в полиэтиленовых сосудах. Раствор в исходном состоянии содержал 1,19 г/л гидроксида кальция и 0,9 г/л (900 мг/л) CaO.
Массовую долю CaO, поглощенного волокнами, определяли комплексономет-рическим методом по разности между содержанием CaO в исходном растворе (холостой опыт) и после заданного срока выдержки в нем волокон. Волокна перед началом испытаний на разрыв после выдержки в растворе Ca(OH)2 тщательно промывали дистиллированной водой и сушили между листами фильтровальной бумаги. Измерение диаметров волокон в исходном состоянии, а также при последующих испытаниях проводили согласно ГОСТ 6943.2-79, а непосредственно испытания на растяжение - по ГОСТ 6943.5-79.
Предельную величину напряжения P при растяжении волокон определяли по выражению:
P = 4Np/ndf,
где N - сила, соответствующая разрыву волокон;
(ff - их фактический диаметр.
Массовую долю Са.0, поглощенного волокнами из насыщенного раствора Ca(OH)2, вычисляли по разности между содержанием CaO в растворе до и после кипячения.
На рис. 11.4,а приведены кривые, характеризующие кинетику поглощения CaO единицей массы, а на 11.4, б — единицей площади поверхности волокон из насыщенного раствора Ca(OH)2. Можно отметить следующее: все рассматриваемые волокна поглощают CaO из щелочного раствора стечением времени, наиболее интенсивное поглощение CaO происходит в первые 3-6 мес, степень поглощения CaO возрастает по мере уменьшения диаметра волокон (по мере увеличения площади поверхности контакта с щелочной средой).
Уровни поглощения CaO как базальтовыми волокнами диаметром 6,7 мкм, так и алюмоборосиликатными волокнами диаметром 6,5 мкм существенно не различаются в течении всего срока наблюдений. При увеличении диаметра волокон ситуация меняется. Например, уровень поглощения CaO у базальтовых волокон диаметрами 15,1 и 33,4 мкм ниже, чем у алюмоборосиликатных диаметрами 46,0 и 90,1 мкм. Вместе с тем уровень поглощения CaO снижается и у алюмоборосиликатных волкон при увеличении их диаметра. а)
if.
W
«
О
О
іи*
С
0 20 40 60 80 100 120 140 IM 180 « 20 40 60 So IOfl !20 140 W»0 JSO 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Диаметр волокон. мкм
