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

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 СаО_акт. может быть принята как удовлетворительная характеристика при сравнении однотипных бетонов и в условиях устоявшегося технологического режима. В этом случае изменение содержания СаО_акт 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 СаО_акт. 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 СаО_акт.

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

Таблица 2

Результаты испытаний силикатного бетона с крупными заполнителями из известняка

* 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 СаО_акт. 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.