Материалы и их характеристики

В последние годы при производстве бетонных и железобетонных изделий имеет место дефицит высококачественных крупных заполнителей (щебня и гравия). В качестве крупного заполнителя для производства тяжелого бетона применяются в основном природные каменные материалы, в частности, магматические глубинные (гранит, габбро и др.), магматические излившиеся (базальт, диабаз и др.), осадочные (плотные известняки, песчаники кремнистые и др.) и метаморфические (кварцит) породы. Однако в последние годы все большее применение находит щебень из отходов промышленности (различных шлаков), попутно добываемых и вскрышных пород
Использование отходов промышленности, попутно добываемых и вскрышных пород в качестве заполнителей в бетонах обеспечивает их утилизацию и освобождает для нужд промышленности или сельского хозяйства значительные территории, занимаемые в настоящее время отвалами, позволяет расширить сырьевую базу производства бетонных и железобетонных изделий, позволяет заменить привозной крупный заполнитель местными материалами, снижает транспортные расходы, приводит к сокращению стоимости материалов для производства бетонных смесей, бетонных и железобетонных изделий.
Следует отметить, что в настоящее время значительно возрастают требования к бетонным и железобетонным изделиям возрастают технические требования к ним, расширяется номенклатура продукции из бетона. В частности, наряду с прочностью к бетонным и железобетонным изделиям предъявляются все увеличивающиеся требования по их долговечности (морозостойкости, водонепроницаемости и пр.)
Рациональное и грамотное применение разнообразных заполнителей в бетоне позволяет в определенной степени решить эти задачи. В настоящей работе представлены результаты исследований влияния щебня из кристаллических сланцев, получаемых при вскрышных работах на Лебединском горно-обогатительном комбинате.
Основной целью работы являлась разработка рекомендаций по применению щебня из кристаллических сланцев Лебединского ГОКа при производстве бетонных смесей и бетонов. При этом были решены следующие частные задачи:
- выполнены испытания щебня из кристаллических сланцев и определена возможность применения их в качестве заполнителей в бетонах;
- исследовано влияние щебня из кристаллических сланцев на основные свойства бетонных смесей и бетонов;
- рассмотрено влияние щебня из кристаллических сланцев на структуру и пористость бетонов;
- определены основные эксплуатационные характеристики бетонов (морозостойкость, водонепроницаемость и пр.);
- установлено влияние щебня из кристаллических сланцев на некоторые физико-механические характеристики бетонов (призменная прочность на сжатие, прочность на растяжение, модуль упругости).
На основании выполненных исследований были разработаны "Рекомендации по применению щебня из кристаллических сланцев при производстве бетонных смесей и бетонов".

I. Материалы и их характеристики

Для проведения опытно-экспериментальных исследований были использованы следующие материалы:
1. Портландцемент марки ПЦ 400 Д 20, выпускаемой ОАО "Мальцовский цемент" (г. Брянск). Нормальная густота цемента составляла 27%. Сроки схватывания: начало - 2 ч 15 мин, конец - 4 ч 45 мин. Минералогический состав цемента следующий, в %: С3S - 58; C2S - 21; C3A - 7; C4AF - 14. Ложное схватывание у цемента отсутствовало.
2. Мелкий заполнитель - песок кварцевый Орешкинского месторождения. Результаты физико-механических испытаний песка по ГОСТ 8735-88 представлены в таблице 1.1. Как видно, указанный песок относится к средним, его модуль крупности Мкр=2,4, полный остаток на сите размером 0,63 мм равен 42,5%. Пустотность в рыхло-насыпном состоянии составляет 44%, содержание пылистых и глинистых примесей, определяемых отмучиванием равно 1,8%. Указанный песок соответствует требованиям ГОСТ 8736-94 и ГОСТ 26633-91 и может применяться при производстве бетонов.
3. Крупный заполнитель В качестве крупных заполнителей в работе применялись щебень из кристаллических сланцев Лебединского ГОКа ОАО "Дорстройматериалы" фракции 5-20 мм и щебень из гравия кремнеземистых пород Вяземского месторождения фракции 5-20 мм. Результаты испытаний крупных заполнителей по ГОСТ 8269.0-97 представлены в таблице 1.2.
3.1. Щебень из кристаллических сланцев Лебединского ГОКа производства ОАО "Дорстройматериалы".

Щебень из кристаллических сланцев Лебединского ГОКа производства ОАО "Дорстройматериалы" фракции 5-20 мм по зерновому составу соответствует требованиям ГОСТ 8267-93. Показатель удельной эффективной активности естественных радионуклидов в кристаллических сланцах Лебединского ГОКа производства ОАО "Дорстройматериалы" составляет 205Бк/кг, что соответствует I классу и допускает использование его в строительстве без ограничений На предприятии-изготовителе все получаемое сырье (кристаллический сланец) подвергается испытаниям при входном контроле на соответствие стандарту предприятия СТП 00186803-6.10-42-2002, разработанному на Лебединском ГОКе.
Отличительной особенностью исследуемого щебня по сравнению с заполнителем Вяземского месторождения является повышенная "истинная" плотность исходной горной породы - 2850 кг/м3 и высокая пустотность - 54%. Содержание пылевидных частиц незначительно. Морозостойкость заполнителя превышает марку F 200, что делает возможным его применение для бетонов конструкций, к которым предъявляются повышенные требования по морозостойкости. Прочность щебня по дробимости составляет 120 МПа, что достаточно велико. Однако следует отметить повышенное содержание в щебне зерен пластинчатой и игловидной формы - 44,5%. В соответствии с ГОСТ 8267-93 щебень Лебединского ГОКа относится к 4-й группе (предельное содержание лещадных зерен - не более 50%)

Химический состав кристаллических сланцев:

3.2. Щебень Вяземского месторождения

Щебень из гравия кремнеземистых твердых пород Вяземского месторождения фракции 5-20 мм широко применяется в г. Москве для производства бетонных смесей и бетонов класса В 7,5 - В 25. По зерновому составу он соответствует требованиям ГОСТ 8267-93.
Содержание пылистых и глинистых частиц составляет 1,9%. Пустотность щебня - 42%. Содержание зерен пластинчатой и игловидной формы - 13,5%. Прочность зерен щебня по дробимости составляет 80 МПа. Морозостойкость щебня превышает марку F 200. По своим техническим характеристикам щебень соответствует требованиям ГОСТ 8267-93 и ГОСТ 26633-91.
4. Вода водопроводная, удовлетворяющая требованиям ГОСТ 23732-79.
5. Химическая добавка - суперпластификатор С-3 ТУ 6-36-02-04-229-626-90.
Суперпластификатор С-3 (СП) является аналогом зарубежных суперпластификаторов типа "Майти 100" (Япония), сикамент, мельмент (Германия), не уступая им по качеству.
Добавка С-3 в количестве 0,2 - 0,7% от массы цемента позволяет получать самоуплотняющиеся, практически не требующие вибрации бетонные смеси, а при снижении расхода воды затворения - бетоны повышенной прочности при неизменной подвижности смеси. Можно использовать оба этих эффекта частично, т.е. получать смеси повышенной подвижности по сравнению с исходной и одновременно несколько увеличить прочность бетона за счет снижения расхода воды.
Наиболее эффективные области применения СП - производство железобетонных изделий (плит, панелей, напорных труб и т.д.) и массивных густоармированных конструкций, возведение монолитных железобетонных сооружений, изготовление бетонных полов и покрытий с высокими эксплуатационными свойствами и внешним видом.

Эффекты от применения добавки

Увеличение текучести бетонных и растворных смесей в 6 - 7 раз, что позволяет бетонировать густоармированные и обычные конструкции.
Снижение водопотребности бетонной смеси на 15% для получения равноподвижного бетона. Повышение прочности (на 10-15 МПа) плотности и однородности бетона, улучшение его структуры.

Увеличение сцепления нового бетона со старым.

Получение гладкой высококачественной лицевой поверхности изделий различной формы. Увеличение водонепроницаемости, морозо- и коррозионной стойкости бетона в 2 - 4 раза. Эффект пластификации при введении С-3 позволяет снизить расход цемента на 20%, а также длительность тепловлажностной обработки или срок распалубовки конструкций, твердеющих в естественных условиях, время передачи натяжения арматуры на бетон для преднапряженных элементов.
Легко смешивается с другими добавками (гидрофорбизаторы, ускоряющие, замедляющие, воздухововлекающие и др.), не вступая в химическую реакцию с ними и сохраняя свои свойства.
В процессе эксплуатации не оказывает вредного воздействия на организм человека и окружающую среду. Разрешен Минздравом РФ для использования в железобетонных конструкциях, в том числе контактирующих с питьевой водой (трубы, резервуары накопительные и др.).

Способы применения:

1. Смешивание с цементом и песком при приготовлении сухих растворных смесей.
2. Добавление порошка непосредственно в бетоносмеситель с водой затворения.
3. Растворение в воде до 15 - 39% концентрации и затем добавление приготовленного раствора в бетоносмеситель после введения основной массы воды.

Дозировка:

0,25 - 0,7% от массы цемента (250 - 700 грамм на 100 кг цемента) в зависимости от области применения;литьевая технология: 0,5 - 0,7% от массы цемента. Бетонирование сводится к применению литой смеси, которая легко заполняет форму или опалубку и образует ровную гладкую поверхность, не требующую отделки;штукатурные растворы:
0,1 - 0,3% от массы цемента (100 - 300 грамм на 100 кг цемента). Использование СП для оштукатуривания наклонных и вертикальных поверхностей возможно при его добавлении не более 0,3% от массы цемента. При концентрации СП более 0,3% возможно сползание раствора.Суперпластификатор С-3 - жидкость темно-коричневого цвета, или светло-коричневый порошок, легко растворимый в воде. В сухом виде упакован в мешки. Срок годности для сухого (при исключении прямого попадания воды) и жидкого практически не ограничен.

Таблица 1.1. Результаты испытаний мелкого заполнителя

Если Вам требуется купить кварцевый песок в Краснодаре и Краснодарском крае Вы можете обратить в оптово торговую организацию по продаже кварцевого песка

Таблица 1.2. Результаты физико-механических испытаний крупных заполнителей

II. Исследование влияния особенностей щебня на свойства бетонных смесей и бетонов.

Для исследования влияния особенностей щебня из кристаллических сланцев на свойства бетонных смесей и бетонов были выполнены соответствующие эксперименты.
Методика проведения экспериментов была следующей. Перемешивание компонентов бетонной смеси осуществлялось в лабораторном бетоносмесителе. Удобоукладываемость (подвижность) бетонной смеси и средняя плотность определялись по ГОСТ 10181-2000. Уплотнение образцов размером 100 100 100 мм либо 100 100 400 производилось на виброплощадке с амплитудой 0,4-0,5 мм, частотой 50 Гц. Твердение образцов происходило в камере при температуре 20 2 С и относительной влажностью 90-95%. Испытания бетонных образцов на сжатие производилось по ГОСТ 10180-90.Было проведено 3 группы опытов. В опытах 1-й группы использовался щебень из кристаллических сланцев Лебединского ГОКа. В опытах 2-й группы использовался щебень из кремнеземистых пород Вяземского ГОКа. Подвижность смесей в опытах 1-й и 2-й группы соответствовала марке П-3 по ГОСТ 7473-94 (12-15 см осадки конуса). В опытах 3-й группы в состав смеси вводилась добавка С-3 в количестве 0,5% от массы цемента.
Составы смесей и результаты испытаний бетонных образцов на сжатие в возрасте 7 и 28 суток представлены в таблице 2.1 и на рис.2.1 и 2.2.
Как видно, применение щебня из кристаллических сланцев по сравнению со щебнем из кремнеземистых пород привело к увеличению средней плотности бетонной смеси с 2395-2400 до 2495- 2520 кг/м3 или примерно на 4-5%.
При одном и том же цементно-водном отношении прочность бетона на щебня из кристаллических сланцев (9,3 - 19,4 МПа в возрасте 7 суток и 15,2 - 33,4 МПа в возрасте 28 суток) и на щебне из кремнеземистых пород (соответственно 15,2 - 33,4 и 14,2 - 28,8 МПа) практически одинаковаВведение в состав смесей суперпластификатора С-3 (см опыты 5, 6,7 и 8) позволило сократить начальное водосодержание примерно на 15% и повысило удобоукладываемость (подвижность) бетонной смеси с 12 - 13 см до 20 см осадки конуса. При этом прочность бетона возросла с 19,4- 19,5 МПа в возрасте 7 суток и с 28,8-33,4 МПа в возрасте 28 суток соответственно до 28,6-29,8 и 39,8-41,6 МПа. При этом следует отметить, что если в возрасте 7 сут. прирост прочности бетона на разных заполнителях за счет введения добавки был практически одинаковым, то в возрасте 28 сут. прирост прочности бетона на щебне из кристаллических сланцах составлял 20%, а на щебне из кремнеземистых пород он составлял около 40%.
Это обусловлено, по-видимому, тем, что с повышением прочности бетона до 35-40 МПа повышается роль заполнителей, в частности, форма их зерен. Повышенная лещадность щебня из кристаллических сланцев может ограничить их применением бетонами класса В 7,5 - В 25.
Для снижения влияния лещадности щебня из кристаллических сланцев на прочность бетона целесообразно при проектировании составов бетонов несколько увеличить содержание песка в смеси заполнителей.
Замена щебня из кремнеземистых пород на щебень из кристаллических сланцев не оказала влияние на кинетику роста прочности бетона. Так прочность бетона в возрасте 7 суток у бездобавочных смесей составляет 0,58-0,68 от прочности в возрасте 28 суток. У смесей с добавками аналогичный показатель составляет 0,71- 0,75.
Таким образом применение крупного заполнителя из кристаллических сланцев взамен щебня из кремнеземистых пород не оказывает существенного влияния на свойства бетонных смесей и прочность бетонов класса В 7,5 - В 25.
Важной технологической характеристикой бетонных смесей является "живучесть", т.е. способность сохранять подвижность в течение времени. В работе были выполнены опыты по исследованию влияния вида применяемого щебня на "живучесть" смесей. Для этого немедленно после приготовления бетонных смесей определялась их подвижность, а затем она контролировалась через каждые 30 мин. в течение 1,5 час.
Составы смесей указаны в таблице 2.1, п. 3 и 6. Результаты испытаний представлены на рис.2.3.
Как видно, на щебне из кремнеземистых пород происходит более быстрое падение подвижности, чем на смеси из кристаллических сланцев. Это обусловлено, по-видимому, более высокой "истинной" плотностью и меньшей пористостью кристаллических сланцев.

III. Исследование влияния особенностей крупного заполнителя на структуру и основные эксплуатационные характеристики

Особенности заполнителей (их зерновой состав, прочность, морозостойкость, форма зерен, шероховатость и загрязненность поверхности, наличие примесей оказывают существенное влияние на процессы структурообразовния бетонов, величину и характер пористости, которая, в свою очередь, определяет такие эксплуатационные характеристики бетонов, как морозостойкость, водонепроницаемость и др. Поэтому в работе было выполнены опыты по исследованию влияния особенностей заполнителя из кристаллических сланцев на структуру и основные эксплуатационные свойства бетонов (пористость, морозостойкость и водонепроницаемость). Определение параметров пористости (водопоглощение по массе - Wm, объем открытых пор - Wо, показатель условного размера пор (лямбда) и показатель однородности пор по размеру (альфа)) определялись в соответствии с ГОСТ 12730.4-79 по кинетике водонасыщения.
Испытания на морозостойкость осуществлялись по ГОСТ 10060.2-95 третьим методом путем попеременного замораживания при -50 С и оттаивания в 5% растворе хлористого натрия - NaCl. Водонепроницаемость бетонов определялась по ГОСТ 12730.5-84 прил. 4 по прибору "Агама-2". Составы смесей и результаты испытаний представлены в таблицах 3.1 и 3.2. Анализ результатов испытаний показывает, что величина водопоглощения бетонов по массе изменяется от 4,5 до 7,2%. При этом водопоглощение бетонов на щебне из кристаллических сланцев не превышает или несколько ниже, чем водопоглощение бетонов на щебне из кремнеземистых пород. Величина открытой пористости (водопоглощение по объему) у бетонов на различных заполнителях практически одинакова (11,3-16,8% у бетонов из кристаллических сланцев и 10,8-18,0% у бетонов на щебне из кремнеземистых пород).
Увеличение расхода цемента в бездобавочных смесях с 240-252 кг/м3 до 390-410 кг/м3 привело к снижению объема открытых пор с 6,7-7,2% до 5,5-6,4%. Введение пластифицирующей добавки С-3 в количестве 0,5% от массы цемента, понижающей начальное водосодержание смеси на 17-19%, снизило объем открытых пор с 13,7-15,2 до 10,8-11,3% или примерно на 25-30%. На величину показателя условного размера пор и показателя однородности пор по размеру - замена щебня из кремнеземистых пород щебнем из кристаллических сланцев сказалась незначительно. Показатель условного размера на щебне из кристаллических сланцев составил 3,2-5,2, а на щебне из кремнеземистых пород 4,1-4,7. Показатель однородности пор по размерам на разных заполнителях составил 0,4-0,5. Таким образом, замена щебня из кремнеземистых пород на щебень из кристаллических сланцев не оказывает существенного влияния на показатели структурной пористости бетонов. Полученные в работе показатели структурной пористости бетона в соответствии с классификацией, представленной в работе[2], позволяют отнести их к материалам крупнопористой структуры средней плотности и однородности. Такие материалы должны обладать и соответствующими эксплуатационными характеристиками (морозостойкостью, водонепроницаемостью).
Определение фактических значений морозостойкости и водонепроницаемости показало следующее. Бетоны исследуемых составов с расходом цемента примерно 400 кг/м3, бездобавочные и с добавкой суперпластификатора С-3 выдержали не менее 5 циклов попеременного замораживания при -50 С и оттаивания в 5% растворе хлористого натрия. При этом потери прочности не превышали 5%. Т. е. испытанные бетоны по морозостойкости соответствовали марке не менее F 200. Вид применяемого щебня (из кристаллических сланцев или из кремнеземистых пород) в исследованных пределах не оказал существенного влияния на морозостойкость бетонов. Испытания на водонепроницаемость показали, что указанные выше составы бетонов выдерживают давление 0,8-1,0 МПа, что соответствует маркам W 8 - W 10 по водонепроницаемости, в зависимости от наличия добавки - суперпластификатора. Вид применяемого щебня на водонепроницаемости не сказался

Примечание:

1. Перед чертой - прочность бетона, МПа; после черты - изменение прочности, %.
2. Составы бетонов указаны в таблице 3.1.

Таблица 3.1. Влияние крупного заполнителя на структуру и свойства бетонов

NN состава	Вид щебня*	Расход материалов, в единицах массовой доли цемента					Подвиж-ность смеси, см О. К.	Средняя плотность смеси кг/м3	Водопоглоще-ние по массе, Wm, %	Параметры пористости
		цемент	песок	щебень	вода	С-З				Wo, %	(лямбда)	(альфа)
1	Л	1	3,25	4,78	0,83	-	16,4	2500	6,7	16,8	5,2	0,5
2	В	1	3,27	4,79	0,87	-	16,0	2360	7,2	18,0	4,7	0,5
3	Л	1	1,83	2,69	0,54	-	15,0	2490	5,5	13,7	3,9	Назад Объекты на сайте Коттеджный посёлок «Golden Hills» Сочи 167000 руб за кв.м zoom_in Коттеджный посёлок «Моцарт и Сальери» Сочи 156000 руб за кв.м zoom_in Коттеджный посёлок «INHAUS Шолохово» Москва 163000 руб за кв.м zoom_in ЖК «Премьера» Гидростроителей, ул. Автолюбителей 59 000 руб за кв.м zoom_in Обратная связь Тема Вопрос Предложение Отправить Обратная связь Отправить Обратная связь Тема Вопрос Предложение Отправить Обратная связь Отправить 1 Предоставляя свои персональные данные при регистрации на сайте, Покупатель, Пользователь даёт Продавцу, Интернет площадке своё согласие на обработку и использование своих персональных данных согласно ФЗ № 152-ФЗ «О персональных данных» от 27.07.2006 г. различными способами в целях, указанных в настоящих Правилах. 2 Продавец использует персональные данные Покупателя, пользователя в целях: - регистрации Пользователя на Сайте; - для определения победителя в акциях, проводимых Администрацией Сайта; - получения Покупателем персонализированной рекламы; - оформления Покупателем Заказа в Интернет-магазине настоящего Интернет ресурса сайта, путем уведомления о заказе, статусе заказа, и факта выполнения; - для выполнения своих обязательств перед Покупателем. 3 Продавец обязуется не разглашать полученную от Покупателя информацию. При этом не считается нарушением обязательств разглашение информации в случае, когда обязанность такого раскрытия установлена требованиями действующего законодательства РФ. 4. Пользователь, Покупатель , заполняющий формы на сайте дает согласие на обработку Оператором своих персональных данных, то есть совершение, в том числе, следующих действий: обработку (включая сбор, систематизацию, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), использование, обезличивание, блокирование, уничтожение персональных данных), при этом общее описание вышеуказанных способов обработки данных приведено в Федеральном законе от 27.07.2006 № 152-ФЗ, а также на передачу такой информации третьим лицам, в случаях, установленных нормативными документами вышестоящих органов и законодательством. 5. Настоящее согласие действует бессрочно. 6. Настоящее согласие может быть отозвано Пользователем в любой момент по соглашению сторон. В случае неправомерного использования предоставленных данных соглашение отзывается письменным заявлением субъекта персональных данных. 7. Субъект по письменному запросу имеет право на получение информации, касающейся обработки его персональных данных (в соответствии с п.4 ст.14 Федерального закона от 27.06.2006 № 152-ФЗ).