Материал: Бетон повышенной термостойкости для огнестойких железобетонных изделий. Перцев В.Т., Загоруйко Т.В

Таблица 2.2

Характеристики и компоненты поверхностной энергии тестовых жидкостей

[101, 104]

Для определения составляющих свободной поверхностной энергии исследуемых поверхностей компонентов измерялись краевые углы смачивания каждой из тестовых жидкостей на исследуемом материале, и, путем подставления их величин в систему уравнений (2.5), рассчитывались компоненты свободной поверхностной энергии.

где σ – свободная поверхностная энергия (для жидкостей поверхностное натяжение), мДж/м2; θ – краевой угол смачивания поверхности материала тестовой жидкостью; верхние индексы: LW – физические неполярные (Лившиц-Ван-дер- Ваальсовы) компоненты свободной поверхностной энергии, мДж/м2, индексы + и – Льюисовы кислотные и основные компоненты поверхностного натяжения; нижние индексы s и l указывают на принадлежность параметров к материалу (твердому телу) или жидкости, индексы 1 и 2 указывают на принадлежность параметров полярным тестовым жидкостям.

Испытания проводились на установке для определения краевого угла смачивания, схема которой приведена на рис. 2.6 [104].

Первоначально определялись следующие параметры испытаний [104]: объем капли тестовых жидкостей, высота нанесения капли на исследуемый материал, плотность тестовой жидкости, плотность исследуемого материала, структура поверхности – пористость, шероховатость и др. После нанесения с помощью дозирующего устройства капли тестовой жидкости определенного объема ее положение фиксировалось с помощью видеокамеры, соединенной с компьютером.

31

Рис. 2.6. Установка для определения краевого угла смачивания [104]: 1 – исследуемый образец; 2 – цифровая видеокамера;

3 – шприц-дозатор; 4 – подвижная платформа; 5 – компьютер; 6 – светильник; 7 – стационарная платформа; 8 – лабораторный штатив

2.3. Характеристика используемых материалов

Применялся портландцемент марки ПЦ 500 Д0 (ГОСТ 10178-85) (ОАО «Осколцемент») с тонкостью помола 340 м2/кг, с нормальной густотой цементного теста 26,4 %. В табл. 2.3 приведены данные по химическому составу портландцемента ПЦ 500 Д0, данные по минералогическому составу представлены в табл. 2.4.

Таблица 2.4

Минералогический состав клинкера портландцемента

Применялся гранулированный шлак (ГОСТ 3476-74) Липецкого металлургического комбината с модулем крупности 2,98, истинной плотностью 2300 кг/м3 и насыпной плотностью 500 кг/м3. В табл. 2.5 приведен химический со-

32

став гранулированного шлака, а в табл. 2.6 представлены данные по результатам определения его зернового состава.

Таблица 2.5

Химический состав гранулированного шлака Липецкого металлургического комбината

Таблица 2.6

Результаты определения зернового состава граншлака

В данной работе применялся молотый шунгит Зажогинского месторождения (Карелия) с модулем крупности 1,43. Характеристики по элементному составу шунгита Зажогинского месторождения (Карелия) [99] приведены в табл. 2.7, в табл. 2.8 представлены данные по минералогическому составу шунгита [99], в табл. 2.9 данные по физико-химическим свойствам шунгита Зажогинского месторождения (Карелия) [99], а в табл. 2.10 данные по результатам определения зернового состава шунгита.

Таблица 2.7

Химический состав шунгита Зажогинского месторождения (п. Толвуя, Республика Карелия) [99]

Таблица 2.8

Минералогический состав шунгита Зажогинского месторождения (п. Толвуя, Республика Карелия) [99]

33

Таблица 2.9

Физико-химические свойства шунгита Зажогинского месторождения (п. Толвуя, Республика Карелия) [99]

Таблица 2.10

Результаты определения зернового состава шунгита

В работе применялись хризотил-асбестовые волокна марки А-6К-30 (г.Асбест, Екатеринбург.обл.). В табл. 2.11 приведены данные по фракционному составу асбеста хризотилового, согласно требованиям ГОСТ 12871-93 [105].

В приготовлении бетона использовалась вода, соответствующая требова-

ниям ГОСТ 23732 – 79 [106].

2.4. Методика планирования эксперимента по подбору рационального состава бетона повышенной термостойкости

Для проектирования рационального состава композиционного бетона повышенной термостойкости использовались современные методы планирования эксперимента [107].

При планировании многофакторного эксперимента использовался метод Бокса-Уилсона, согласно которому поиск функции отклика осуществляется при выполнении определенным образом спланированных экспериментов. Процеду-

34

ра поиска строится таким образом, чтобы локализовать искомый оптимум в так называемом факторном пространстве с требуемой точностью, выполнив при этом минимально возможное число опытов.

В общем виде функцию оптимума можно записать так

где x1, x2,..., xk - изучаемые независимые переменные (факторы).

Метод 23 представляет собой разновидность неполного факторного эксперимента, получившего достаточно надежное математическое обоснование, ядро которого составляет ПФЭ 2k . К нему добавляется 2k так называемых звездных точек, располагаемых на координатных осях факторного пространства с координатами (±α; 0) и (0; ±α), где α - звездное плечо, равное расстоянию от центра плана (нулевой точки) до звездной точки.

Расчетное уравнение регрессии запишется следующим образом

у =b0 +b1 x1 +b2 x2 +b3 x3 +b12 x1 x2 +b13 x1 x3 +b23 x2 x3 +

Для расчета коэффициентов уравнения регрессии необходимо дополнить план проведения эксперимента до матричной формы. Для этого в него вводится столбец фиктивной переменной х0, всем значениям которой в кодированном виде присваивается знак «+1». Кроме того, вводятся столбцы произведений х1х2, х1х3, х2х3, учитывающие парные взаимодействия, получаемые искусственно путем перемножения соответствующих значений факторов в кодированном виде, а также столбцы квадратичных членов x12 , x22 и x32 , учитывающие

степень кривизны функциональной зависимости.

Ортогональность информационной матрицы композиционного плана достигается специальным ее обращением и применением условия равенства нулю недиагональных элементов матрицы. Для обращения информационной матрицы в ортогональную выполняется следующее преобразование квадратичных столбцов xi2 . Вводится величина xi′ , равная