ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА СВОЙСТВА СИЛИКАТНОГО БЕТОНА С КАРБОНАТНЫМ ЗАПОЛНИТЕЛЕМ

INVESTIGATION OF THE INFLUENCE OF THE MAIN TECHNOLOGICAL FACTORS ON THE PROPERTIES OF SILICATE CONCRETE WITH CARBONATE AGGREGATE
Цитировать:
Джандуллаева М.С., Юсупов Ж.Т. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА СВОЙСТВА СИЛИКАТНОГО БЕТОНА С КАРБОНАТНЫМ ЗАПОЛНИТЕЛЕМ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2022. 5(98). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/13642 (дата обращения: 19.07.2024).
Прочитать статью:
DOI - 10.32743/UniTech.2022.98.5.13642

 

АННОТАЦИЯ

В работе представлены результаты исследования производства бесцементных силикатных бетонов автоклавного твердения с тонкодисперсными ТОСП, крупными и мелкими карбонатными заполнителями. Установлена возможность производства силикатного бетона карбонатными породами в качестве тонкодисперсных добавок, мелких и крупных заполнителей.

ABSTRACT

The paper presents the results of a study of the production of cementless autoclaved silicate concretes with finely dispersed TOSP, coarse and fine carbonate aggregates.

The possibility of producing silicate concrete by carbonate rocks as fine additives, small and large aggregates has been established.

 

Ключевые слова: силикатный бетон, карбонатный заполнитель, щебень, песок, динамическая и статическая нагрузка, Предел прочности при сжатии, известково-песчанно-карбонатное вяжущее.

Keywords: silicate concrete, carbonate aggregate, crushed stone, sand, dynamic and static load, compressive strength, lime-sand-carbonate binder.

 

Введение. Существующие в настоящее время методы подбора состава силикатного бетона в качестве сравнительной характеристики используют величину процентного содержания активного кальция в сухой бетонной смеси [1,2]. Хотя эта величина дает представление о содержании активной извести в бетоне, она не отвечает на вопрос, какое количество вяжущего введено в бетон. Указание процентного содержания СаОакт. может быть принята как удовлетворительная характеристика при сравнении однотипных бетонов и в условиях устоявшегося технологического режима. В этом случае изменение содержания СаОакт в бетонной смеси будет однозначно (в определенных пределах) влиять на прочность и другие свойства.

Если же, например, одну и ту же массу при формовании подвергнуть разной степени уплотнения и получить, таким образом бетоны различных объемных масс, сравнивать их по величине СаОакт. нецелесообразно так как они не сопоставимы.

В том случае, когда для производства бетонов применяются заполнители, различающиеся по свойствам (объемная масса, прочность и пр.), также будет получены бетоны разной объемной массы, которые также нельзя сопоставить, несмотря на то, что исходные смеси будут иметь одну и туже величину СаОакт.

Наиболее общим показателем для всех силикатных бетонов может явиться указание расхода вяжущего на 1м3. Зная характеристику известково-песчано-карбонатного вяжущего, можно во всех случаях, провести сравнительную оценку свойств бетона, заполнителя или прочных равных условиях - выбранного режима твердения.

Основной целью проведения опытов являлось изучение возможности получения бесцементных силикатных бетонов автоклавного твердения с крупными и мелкими заполнителями из карбонатных пород и установление некоторых свойств.

Объекты и методы исследования. Расчет состава песчаного бетона провели в соответствии с инструкцией [3], определяли количество известково-песчано-карбонатного вяжущего, необходимого для получения бетонной смеси заданной активности (содержание активных CaO+MgO) и по разности - количество немолотого песка. Оптимальное содержание воды затворения устанавливалось специальным подбором.

Составы силикатных бетонов с заполнителями из известняка определялись исходя из принятых составов мелкозернистого бетона заменой песка (частично или полностью) на щебень и песок из известняка. Соотношение между песком и щебнем принимали 1:2 и 1:3. Вода вводилась в количестве, необходимом для получения одинаковой консистенции (10 - 15 сек по Скрамтаеву).

Для приготовления бетона использовали известков-песчано-карбонатное вяжущее активностью 32,0%, полученное совместным помолом извести Ургенчского силикатного завода, кварцитового песка Джамансайского месторождения и тонкодисперсного твердого отхода Кунградского содового завода.

Образцы формовались на лабораторной виброплощадке при 3000 кол/мин и амплитуде 0,35 мм. Часть образцов формовалась вибрированием без пригруза, а часть с пригрузом 30 г/см ; длительность вибрирования - 40 сек. Изготавливались образцы - кубы размером 10х10х10 см, балочки размером 4x4x16см для определения пределов прочности при изгибе и сжатии, а также определения динамического модуля упругости. Из некоторых составов были изготовлены также призмы размером 10х10х40см для определения призменной прочности.

Результаты и их обсуждение. В данной статье представлены результаты исследований силикатных бетонов с заполнителем, полученным из карбонатных пород известняка Джамансайского месторождения. Изучалось влияние на свойства бетонов следующих факторов: расхода известково-песчано-карбонатного вяжущего и расхода воды.

Для изучения влияния количества вяжущего на свойства силикатных бетонов были приняты для расчетов составы с тремя расходами известково-песчано- карбонатного вяжущего: 300, 400, 500 кг/м3 небольшие отклонения от величин, полученные в фактических составах, объясняются некоторым несовпадением действительного объемной массы бетона и принятого при расчете. Так как в работе мы имели дело с новыми, не исследованными ранее, композициями силикатных бетонов, было принято решение каждый из рассчитанных составов сухих компонентов затворять тремя-четырьмя разными количествами воды с тем, чтобы установить зависимости объемной массы и прочности от расхода воды.

В табл. 1 и 2 приводятся составы и результаты испытаний бетонов с заполнителем из известняка.

Таблица 1

Результаты испытаний силикатного мелкозернистого бетона с заполнителем из известняка

Содержание СаОсвоб.

сухой смеси, %

Состав бетона, кг/м

Объемная масса, кг/м3

Предел прочности, МПа

Динамический модуль упругости кг/см2-103

вяжущее известково-карбонатное

Песок карбонатный

Вода

бетонной смеси

бетона

при изгибе

при сжатии

9,28

468

573

573

256

1870

1674

5,0

21

182

9,30

506

616

616

292

2030

1800

6,7

32

227

9,27

480

587

587

296

1950

1730

6,0

23

217

7,22

372

638

638

252

1900

1700

4,8

17

203

7,23

390

668

668

284

2100

1780

5,7

23

207

7,22

384

660

660

296

2000

1745

5,8

21

213

5,57

294

696

697

253

1940

1750

46

15

184

5,56

299

711

711

269

1990

1770

51

17

190

5,57

295

701

702

282

1980

1760

47

16

188

 

Таблица 2

Результаты испытаний силикатного бетона с крупными заполнителями из известняка

Содержание активности СаО в сухой смеси, %

Известково-песчанно-карбонатный вяжущий

Песок

Щебень

2,5-20

Вода

Объемная масса, кг/м3

Предел прочности, МПа

Динамическ ий модуль упругости, кг. 2-103 см

кварцевый 0-2,5

карбонатный 0-2,5

бетонной смеси

бетона

при изгибе

при сжатии

8,77

8,70

8,80

468

-

377

864

276

1985

1740

5,4

17

188,0

473

-

378

873

286

2010

1760

5,6

19

191,5

465

-

372

855

298

1990

1750

5,2

19

190,0

7,40

7,40

7,40

399

-

428

900

293

2020

1760

4,3

15

204,2

400

-

430

900

310

2040

1790

4,7

16

212,0

389

-

418

873

320

2000

1750

4,4

16

208,3

6,11

6,07

6,08

310

-

445

867

268

1890

1660

3,6

10

180,0

320

-

460

890

290

1960

1720

3,9

12

190,0

308

-

442

860

301

1920

1680

3,7

11

182,3

6,84

6,76

6,76

394

517

-

953

226

2090

1890

4,7

19

210,5

397

520

-

960

243

2120

1910

5,0

23

213,0

398

525

-

963

264

2150

1900

4,9

22

203,3

9,26*

8,45*

505

-

407

834

304

2050

1790

5,8

25

244,0

498

496

-

896

260

2150

1920

6,3

34

252,0

* Запаривание в закрытых формах: наибольшая крупность (НК) щебня 10 мм.

 

Из приведенных данных видно, что бетоны на этом заполнителе отличаются пониженной объемной массой (1660-1800 кг/м3) по сравнению с обычными бетонами. При оптимальном содержании воды и надлежащем уплотнении (вибрация с пригрузом 30 г/см) могут быть получены бетоны достаточно высокой прочности: до 32 МПа - мелкозернистого и до 19 МПа - с крупным заполнителем.

Для бетона на известняке характерной особенностью является рост прочности с увеличением размера зерен заполнителя, что вызвано более высокой прочностью крупного щебня.

Рассматривая составы бетона с карбонатным и кварцевым песком (табл.2) можно заметить, что при равном расходе вяжущего на 1м3 бетона (505 и 498 кг) величина СаОакт. отличается значительно (9,26 и 8,45%). Причина этого заключается в различии объемной массы компонентов бетона и самого бетона. В целом, приведенные данные подтверждают высказанное выше, положение о непоказательности этой характеристики при сравнений силикатных бетонов, приготовленных на разных заполнителях.

На рис. 1 и 2 показана графически зависимость объемной массы и прочности от расхода воды, на рис. 3 - зависимость предела прочности при сжатии и изгибе от расхода известково-песчано-карбонатного вяжущего. Пользуясь этими графиками, можно определить количество вяжущего, требуемое для приготовления бетона определенной марки, а также ориентировочно указать расход воды, что значительно облегчит задачу подбора состава бетона.

 

Рисунок 1. Зависимость объемной массы и предела прочности при сжатии бетона на известняке от расхода воды

А, Б, В - расход вяжущего 500, 400, 300 кг/м3;

1 - бетон с крупным заполнителем, 2 - мелкозернистый бетон.

 

Рисунок 2. Зависимость объемной массы и предела прочности при сжатии бетона на известняке от расхода воды. 1, 2, 3 - бетон с расходом вяжущего 500, 400, 300 кг/м3

 

Изменения объемной массы и прочности в зависимости от расхода воды в большей степени сказывается на составах с высоким содержанием вяжущего и в меньшей – при низких расходах его на 1 м3,  и в этом и другом  случае при оптимальном расходе воды объемная масса бетонов имеют близкие величины.

 

Количества известкового-песочно-карбонатного вяжущего

Рисунок 3. Зависимость прочности бетона на карбонатных заполнителях от расхода известкового-песчано-карбонатного вяжущего.

1- мелкозернистый бетон на Джамансайской известняке; 2- бетон с крупным заполнителем на Джамансайской известняке.

 

Зависимость предела прочности при сжатии и изгибе от расхода вяжущего  в изученных пределах (рис.3) носит линейный характер, а tg угла наклона отражает влияние прочности заполнителя на прочность бетона. Для мелкозернистого бетона с наибольшей крупностью (НК) зерна заполнителя, меняется от 5 мм до 0,191 для бетона с НК щебня 20 мм.

На прочном Джамансайском известняке tg α практически не изменяется (0,486 и 0,475 соответственно, для заполнителя тех же размеров), что подтверждает высказанное ранее положение о практической равнопрочности зерен щебня разного размера из этого плотного известняка.

Заключение. Установлено зависимость прочности бетонов от расхода известково-песчано-кабонатного вяжущего, которая в изученных пределах (300-500 кг/м3) имеет линейный характер, причем тангенс угла наклона этой прямой определяется прочностью применяемого заполнителя. Установлена зависимость объемной массы и прочности бетона от расхода воды (водо- вяжущего фактора). Найденные основные зависимости могут быть использованы для расчета и подбора составов силикатных бетонов требуемых марок на карбонатных заполнителях.

 

Список литературы:

  1. А.М. Хавкин. Сравнение разных методик подбора состава силикатных бетонов. Сб. трудов РОСНИИМС, - М.,- 1962. № 24.
  2. М.С.Джандуллаева, Т.А. Атакузиев, А.М. Искендеров, Г.Ж. Оразымбетова. Влияние карбонатных микронаполнителей, состоящих из твердых отходов содового производства, на свойства силикатного мелкозернистого бетона // Композиционные материалы, -Т., -2012, №3, С.4-7.
  3. Указания до проектировании конструкций из автоклавных силикатных бетонов СН 165-61.
Информация об авторах

доцент Ташкентского химико-технологического института, Республика Узбекистан, г.Ташкент

Assistant professor of Tashkent Chemical Technology Institute, Republic of Uzbekistan, Tashkent

магистрант Каракалпакского государственного университета, Узбекистан, г. Нукус

Master of Karakalpak State University, Uzbekistan, Nukus

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ахметов Сайранбек Махсутович.
Top