1.1 Теоретические основы исследования и их обоснование

Проблемы создания более плотных упаковок дисперсно-зернистых систем под действием высокочастотных колебаний для получения бетонных изделий с высокими физико-механическими свойствами остаются не только актуальны, но с каждым годом возрастает в связи со стремлением уменьшить себестоимости бетонных изделий.

При изучении формирования плотных структур дисперсно-зернистых материалов выделены два подхода:

получение наилучшей геометрической упаковки посредством гранулометрического анализа и получения наименьшей межзерновой пустотности. В расчетах пористости большинство исследователей [1-3] [1] [2] [3] [4] используется представления о возможных упаковках сферических частиц одномодального или полимодального распределения. Наименее плотной и менее устойчивой считается кубическая упаковка, для которой расчетная меж зерновая пористость, при монодисперсных частицах, составляет 47,6 %. Наиболее плотной считается гексагональная упаковка с 12-точечными меж частичными контактами, для которой расчетная меж зерновая пористость при монодисперсных частицах составляет 25,95 %.

получение наилучшей упаковки посредством оптимизации процесса уплотнения бетонной смеси. Данный подход не исключает первый, который ориентирован на частицы достаточной крупности, с малой удельной поверхностью и, соответственно, малой избыточной поверхностной энергией. Кроме того, подход не учитывает роль воды, которая играет особую роль. Она заполняет меж зерновые поры, покрывает частицы порошка в виде структурированных пленок, обладая при этом особыми свойствами (повышенной плотностью, электростатичностью и др.). И здесь главное место занимают поверхностные и капиллярные силы, которые регулируют взаимное расположение фаз в объеме системы и определяют условия влагопереноса, величины межфазовых поверхностей, распределение пленочного и капиллярного давлений и вносят существенные изменения в структурные построения композиционного материала, а именно самоуплотняют саморазуплотняют систему [4-11] [5] [6] [7] [8] [9] [10].

В бетонной смеси зерна заполнителя занимают большую часть ее объема и долевое содержание цементного геля составляет от 20 до 30 %. Тем не менее упругопластичновязкая составляющая влияет на изменение реологических свойств бетонной смеси при механическом воздействии.

В данной работе рассматриваются мелкозернистые бетонные смеси, с размером частиц до 10 мм. Для компактной упаковки зерен вполне достаточно интенсивное встряхивание при амплитуде, способной вызвать перемещение зерен. И чем больше масса зерен, тем значительнее должна быть амплитуда колебаний [11].

В вязкопластичной бетонной смеси зерна заполнителя находятся во взвешенном состоянии и перемещению их препятствует структурная вязкость цементного геля. Для того чтобы зерна заполнителя получили возможность более компактно взаиморасположиться в пространстве, необходимо нарушить или вовсе разрушить структурные связи в цементном геле.