К вопросу о теории искусственных конгломератов и «законе створа»
В журнале «Бетон и железобетон» опубликованы статьи [1, 2], в которых положено начало обсуждению теории искусственных конгломератов и «закона створа» в технологии бетона [3].
В статье ш автор определяет сущность «закона створа» в том, «что определенному набору структурных параметров (оптимальной структуре) или хотя бы одному оптимальному ключевому параметру соответствует комплекс экстремумов свойств, непосредственно связанных со структурой и достаточно чувствительных к ее изменениям». В то же время в своих работах он не приводит фактических, так называемых оптимальных, структур бетонов и растворов.
Об оптимальных структурах автор судит лишь по технологическим характеристикам смесей и свойствам бетона, что не дает оснований утверждать о совпадении экстремумов, говорить о действительной, конкретной структуре бетона. Объективные закономерности, как утверждается в [3], установлены в результате глубокого исследования горных пород, породообразующих минералов и древесины. Поэтому бетоны и другие материалы он называет конгломератными.
На наш взгляд, отождествлять различные бетоны со специально подбираемыми составами и заданными свойствами с природными конгломератами нет никаких оснований. Конгломератами называются грубообломочные осадочные горные породы, сцементированные галечники с примесью песка, гравия и др.
Нельзя также считать аналогичными закономерности свойств дрвесины как капиллярно-пористого органического материала специфической структуры и плотных горных пород различного минералогического состава.
Бетой известен со времен Древнего Рима. И в мировой науке искусственно изготовленные бетоны называют бетонами, а не коигломератамн.
В 30-е годы Б. Г. Скрамтаев стал называть портландцемент силикатным цементом, однако жизнь его поправила и сохранила за портландцементом его название.
Отечественные ученые Н. А. Белелюбский, И. Г. Малюга, Н. А. Житкевич еще щ дореволюционный период заложили основы научно-экспериментального расчета и подбора состава бетона, которым пользовались при возведении ответственных зданий и сооружений. Со второй половины двадцатых годов и в течение первых пятилеток в Советском Союзе выросла плеяда молодых талантливых ученых, которые глубоко и всесторонне разработали вопросы теории и технологии бетона. Основоположником советской научной школы технологов по бетону является выдающийся ученый проф. Н. М. Беляев.
На основании экспериментов, проведенных им и его учениками в ЛИИЖТе, а также обобщения многочисленных данных Абрамса и других исследователей, было установлено, что прочность бетона находится в зависимости от В/Ц, которая изображена в виде семейства гиперболических кривых для различных марок цемента [4]. Функциональная связь прочности бетона с активностью цемента выражена формулой со степенным показателем.
В дальнейшем в работах Боломея и Скрамтаева показано, что, если взять зависимость прочности бетона не от В/Ц, а от ЩВ, то получается уравнение первой степени, приводящее к упрощению всех расчетов, связанных с подбором состава бетона. При этом заметим, что в зависимости от изменения вещественного состава смеси и способа изготовления в обоих случаях введены опытные коэффициенты, которые уточняются экспериментально.
Проведя многочисленные опыты, Б Г. Скрамтаев [5], А. Е. Шейкин и другие, установили, что при В/Ц от 0,4 до 0,6, т. е. в пределах массового практического применения, расчеты по формулам Беляева и Скрамтаева показывают хорошее совпадение результатов.
Поэтому в книге [3] на стр. 154 неправильным является утверждение, что «показатель степени в формуле (например, Абрамса — Беляева) не имеет физического смысла, являясь некоторой постоянной величиной». Развивая свое негативное отношение к принятым расчетным формулам, автор считает, что «еще в большей мере отходят от закона водоцементных отношений те математические его выражения, в которых зависимость представлена в виде прямой функции между прочностью бетона и цементно-водным отношением».
При рассмотрении этой зависимости, как и во всей книге, фамилия Скрамтаева не упоминается. В то же время формула Скрамтаева — Баженова и установленная ими в значительных пределах зависимость прочности бетона на портландцементе от Ц/В десятки лет успешно применяется в технологии бетона. Она вошла в учебники, в инструкции, указания и руководства. Пределы применимости прямой зависимости Rt~ — f (Ц/В) проверяются и уточняются опытным путем на местных материалах с учетом способов формования, режимов твердения. Пробные замесы и опытная проверка во всех случаях являются непременным условием подбора бетона оптимального состава. Рассмотренным выше и проверенным на практике работам И. А. Рыбьев противопоставляет свои формулы, выведенные из теоретического анализа и полученные на основе «закона створа» и «общей теории искусственных строительных конгломератов». Однако предложенные в монографии [3] формулы не вошли ни в один нормативный документ. Студенты должны получать четкие и надежные знания для использования их на практике. Придя на строительство, молодые инженеры должны будут переучиваться, так как встретятся со справочниками, ГОСТами, пособиями, в которых не схоластично, а обоснованно излагаются вопросы технологии бетона.
Вызывает беспокойство и подготовка ученых, которые разрабатывают диссертации, руководствуясь положениями теории искусственных строительных конгломератов. В статье [1] автор пишет, что «общая закономерность имеет универсальный характер, полностью распространяясь на искусственные строительные материалы Большой объем экспериментальных исследований показал, что при оптимальных микро- или макроструктурах у всех искусственных строительных конгломератов устанавливается комплекс экстремумов». В доказательство этого в журнале приводится рисунок 4, который, как считает автор, подтверждает открытый им «закон створа» как выразитель общей закономерности свойств.
При этом при анализе полученных фактических данных, которые приведены на названном рисунке по результатам испытаний двух цементных растворов составов 1 :2 и 1:3 при водоцементиых отношениях соответственно: 0,4; 0,45 и 0,50; 0,50; 0,55 и 0,60, автор не сообщает о виде и качестве цемента, осадке или расплыве конуса, сроках и условиях твердения. Судя по точкам на кривых, каждая из них должна отражать результаты конкретных определений одного из 14 свойств, указанных на рисунке. Приведенные данные можно было получить только при неправильной методике постановки опытов, в результате чего получены несопоставимые результаты.
Рассмотрим результаты испытаний ¦прочности этих растворов на сжатие, которая является их основным свойством. После получения максимальной прочности в первом случае при В/Д== =0,45 «30 МПа и во втором случае при ВЩ=0,55 «20 МПа, как наглядно показано на упомянутом рисунке, с увеличением и уменьшением водоцементного отношения прочность резко снижается.
На всех 14 кривых и шкалах, приведенных в статье [1]. даны не общие теоретические представления, а конкретные экспериментальные данные о свойствах указанных растворов. Здесь даются и все прочностные показатели, модуль упругости, скорость прохождения звука, даже стоимость раствора в .рублях. По мнению автора статьи pi. все эти показатели получают оптимальное значение именно .при одной данной величине BJЦ.
Из приведенных четырнадцати свойств растворов остановимся еще лишь на морозостойкости и водонепроницаемости. На кривой 7 в рассматриваемой статье приведены данные о морозостойкости растворов. Как видно из графика, у раствора состава 1:2 ирн В/Ц—0,45 морозостойкость оказалась равной 50 циклам, .при В/Ц=0,4 я того меньше. Фактически цементный раствор марки М 300 имеет морозостойкость значительно большую, чем изобразил автор. Морозостойкость раствора состава 1 : 3 марки М 200 при В/Ц — 0,55 у него составляет 40 циклов, а при ВЩ = 0,5 всего лишь 10 циклов. В действительности морозостойкость таких цементных растворов в несколько раз выше. И чем плотнее укладываемый раствор, т. е. чем меньше В/Ц, тем выше его морозостойкость.