HSSCC) определяется как бетон, отвечающий особым требованиям к прочности и однородности, который может укладываться и уплотняться под собственным весом с минимальными вибрационными усилиями или без них, и который в то же время достаточно склеен для работы без разделения или удаления воздуха.
В Европе считается, что высокопрочный бетон обладает высокой прочностью (обычно более 60 МПа при сжатии) и низким содержанием вяжущего вещества (менее 0,40).
В Турции HSSCC считается бетоном с минимальной прочностью на сжатие 50 МПа в течение 28 дней. Самоуплотнение бетона сегодня является хорошо известной технологией. Основываясь на многочисленных инженерных достижениях, было установлено, что главным преимуществом такого материала является высокая скорость литья. Кроме того, транспортировка и укладка бетона значительно облегчаются за счет использования насосов, экстремальная текучесть позволяет реализовать сложные изделия и обеспечивает доступ к труднодоступным зонам заливки, что приводит к повышению долговечности конструкции. Предыдущие исследования показали, что использование летучей золы и доменного шлака в КТК снижает дозировку сверхпластификатора, необходимого для получения такого же потока осадка, как и в бетонах, изготовленных только из портландцемента. Кроме того, использование летучей золы улучшает реологические свойства и снижает растрескивание бетона за счет тепла гидратации цемента. Бузуубаа и Лачеми (японские специалисты) оценили влияние замещения 40, 50 и 60% летучих органических соединений на свежие и закаленные свойства СКК. Полученные бетоны показали свойства HSSCC, но максимальная прочность на сжатие составила 48,3 МПа в течение 28 дней. По данным Бузуубаа и Лачеми, вязкость самоуплотняющихся бетонных смесей оценивалась методом испытания на просадку. Поток осадка представляет собой средний диаметр массы бетона после выпуска стандартного конуса; диаметр измеряется в двух перпендикулярных направлениях. Для того чтобы бетон считался самоуплотняющимся в соответствии с Нагатаки и Фудзиварой, диапазон осевого потока должен составлять от 500 до 700 мм. Испытание воронки в форме V используется для оценки устойчивости. Время потока было определено с помощью простой процедуры: воронка полностью заполнена свежим бетоном, а время потока между открытием отверстия и полным опорожнением воронки. Если время теста потока бетона в воронкой меньше 6 см, бетон считается бетоном, соответствующим требованиям. Хотя некоторые другие исследователи также изучали механические свойства бетона с помощью метода Тагути, они обычно изменяют один или два компонента бетона и исследуют влияние этих параметров на бетон.
https://www.pinterest.ru/pin/780670916636723506/
Метод Тагути позволяет исследовать оптимальные пропорции и позволяет определить эффективные и взаимодействующие параметры по свойствам бетона. Основным вкладом данной статьи является демонстрация применения метода Тагути и проектирование/производство ГПКСХЗ. В статье также предложены оптимальные пропорции смешивания и ранжирование эффективных параметров по свежим и закаленным свойствам HSSCC.
В рамках данного эксперимента было произведено 18 различных смесей в соответствии с вышеупомянутыми критериями для бетонов. Экспериментальная работа была построена таким образом, чтобы эксперименты по методу Тагути обеспечили наилучшие условия работы параметров, влияющих на механические свойства. Одно из преимуществ метода Тагути перед традиционными методами экспериментального проектирования, помимо сохранения минимального уровня экспериментальных затрат, заключается в минимизации колебаний вокруг цели при доведении значения производительности до заданного значения. Другим его преимуществом является то, что оптимальные условия работы, определенные лабораторными работами, могут быть воспроизведены и в реальных производственных условиях. В ходе этого исследования были получены образцы бетона с прочностью на сжатие 50-75 МПа на 28 дней по свойствам самоуплотняющегося бетона. Испытания проводились не только на прочность на сжатие, скорость оседания и скорость потока произведенного бетона, но и на прочность на разрыв, содержание воздуха, водопроницаемость, водопроницаемость и водопоглощение. Используя метод Тагути, пропорции смешивания устанавливаются на максимально возможном уровне для максимизации УПВ, прочности на сжатие и прочности на разрыв. Пропорции смешивания также устанавливаются на максимально возможном уровне для минимизации содержания воздуха, глубины проникновения воды под давлением и величин водопоглощения.
Подготовка образцов для испытаний
Смеси готовятся примерно за 5 минут с помощью вращающегося смесителя. Сначала песок и крупный заполнитель смешиваются с 1/3 воды, затем добавляются PC и FA и 1/3 воды. Наконец, вода и химические примеси предварительно смешиваются и добавляются в смесь.
После завершения процесса смешивания проводится тестирование свежего бетона для определения диаметра осаждения, времени прохождения V-образной воронки, содержания воздуха, температуры бетона, температуры воздуха и удельного веса свежего бетона. Сегрегация и кровотечение визуально проверяются во время испытания на просадку потока и не наблюдались ни в одной из смесей. Из каждой бетонной смеси отбираются три образца куба 150 мм в течение 28 дней прочности на сжатие, три образца куба 150 мм в течение 28 дней проницаемости для воды и три образца куба 150 мм в течение 28 дней прочности на растяжение. Испытания на водопоглощение были проведены на трех образцах куба диаметром 150 мм в соответствии со стандартом ASTM C 642. Испытание скорости ультразвукового импульса проводится на всех отобранных образцах в соответствии со стандартами ASTM C 597 и ASTM C 805, соответственно. В возрасте 24 часов образцы удаляются из пресс-форм и хранятся в насыщенной известью воде при температуре 21 ± 2 С и относительной влажности 95 ± 5 % до даты испытания.
Свойства свежего бетона
Определяются температура бетона, температура воздуха, содержание воздуха, скорость оседания, время прохождения V-образной воронки и удельный вес свежего бетона. Вязкость произведенного бетона оценивается в ходе испытания методом просадки бетона. Для SCC [4] диапазон потока должен быть 500-700 мм. При толщине более 700 мм бетон может отделяться, а при толщине менее 500 мм считается, что он имеет значительный поток для прохождения через сильно забитую арматуру. Стабильность произведенного бетона оценивается с помощью испытания V-образной воронки. По данным Хаят и Мания, для самоуплотнения бетона рекомендуется время испытания потока воронки менее 6 секунд. Результаты испытаний свежего бетона приведены в таблице 7. Как видно из табл. 7, диаметр потока всех смесей был в диапазоне 50-73 см. Хотя М17 и М18 превышают верхний предел величины оползневого стока (70 мм), авторы не обнаруживают в этих смесях сегрегации или значительного кровотечения. Время, измеренное по V-образному потоку, находилось в диапазоне 4,6-7,2 с. По данным Хаята и Мании [7], V-образное время потока должно быть менее 6 с. Таким образом, М1, М9, М10 и М12 не соответствовали V-образному критерию времени потока. Однако эти смеси заполняют пресс-форму под собственным весом без вибрации. Минимальное (%2,7) и максимальное (%4,4) содержание воздуха измерялось на уровне М11 и М8, соответственно.
Свойства закалённого бетона
Для каждой бетонной смеси прочность на сжатие определяется на основе трех 150 мм кубиков в течение 28 дней. Водопроницаемость (TS EN 12390/8) бетонных смесей определяется по трем 150 мм кубическим пробам в течение 28 дней. Как правило, испытание образцов на водопроницаемость начинается как минимум после застывания в течении 28 дней. Давление воды на образец испытания может действовать снизу или сверху. Давление 500 ± 50 кПа применяется в течение 72 ч. Для испытания используется питьевая вода.
Сразу после испытания образец расщепляется посередине сжатием на два круглых стальных бруса, лежащих на противоположных сторонах, сверху и снизу. Как только раздробленная поверхность немного высохнет, устанавливается наибольшая глубина проникновения в мм и распределение проникновения воды.
Испытание на прочность при растяжении проводится в соответствии с турецким стандартом TS 3129 на трех образцах кубиков 150 мм в течение 28 дней. Чтобы бетон был устойчив к химическому воздействию, вода не проникает на глубину более 50 мм в бетон, который может соприкасаться с агрессивными средами, и не более 30 мм, если существует вероятность контакта бетона с агрессивными средами.
Прочность на сжатие, прочность на разрыв и водопроницаемость высокопрочных самоуплотняющихся бетонов находились в диапазоне 50,9-74,9, 3,9-5,0 и 5-19 соответственно. Максимальная прочность на сжатие и разрыв, а также водопроницаемость измерялись соответственно M10, M18 и M16. Прочность на разрыв всех смесей на разрыв находилась в диапазоне 5,5-8,0% от их прочности на сжатие.
Заключение
Высокопрочный самоуплотняющийся бетон состоит из множества компонентов, поэтому для определения оптимального сочетания и исследования наиболее эффективных факторов при наличии ряда ограничений крайне важно использовать системный подход. По этой причине метод Тагути с ортогональной решеткой L18 используется в данном исследовании для исследования ранжирования эффективных параметров и наилучшего соотношения свежих и закаленных свойств HSSCC. В конце данного исследования видно, что метод Тагути является перспективным подходом для оптимизации пропорций смеси HSSCC с учетом ряда свойств свежего и закалённого бетона. Метод Тагути позволяет упростить протокол испытаний, необходимый для оптимизации соотношения компонентов HSSCC за счет сокращения количества пробных партий. Данные исследования показали, что можно спроектировать самоуплотняющийся бетон, удовлетворяющий критериям высокопрочного бетона.