CC BY
14
DOI - 10.32 743/UniTech.2022.98.5.13642
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА СВОЙСТВА СИЛИКАТНОГО БЕТОНА С КАРБОНАТНЫМ ЗАПОЛНИТЕЛЕМ
Джандуллаева Мунавара Сапарбаевна
доцент
Ташкентского химико-технологического института, Республика Узбекистан, г. Ташкент Е-mail: djandullaeva@mail. ru
Юсупов Жолмырза Толыбаевич
магистрант
Каракалпакского государственного университета, Республика Узбекистан, г. Нукус
INVESTIGATION OF THE INFLUENCE OF THE MAIN TECHNOLOGICAL FACTORS ON THE PROPERTIES OF SILICATE CONCRETE WITH CARBONATE AGGREGATE
Munavara Djandullaeva
Associate Professor of Tashkent Chemical-Technological Institute,
Uzbekistan, Tashkent
Jolmirza Yusupov
Master of Karakalpak State University Uzbekistan, Nukus
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 СаОакг. 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
Библиографическое описание: 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
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 извест-ков-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-карбо-натного вяжущего и расхода воды.
Для изучения влияния количества вяжущего на свойства силикатных бетонов были приняты для расчетов составы с тремя расходами известково-пес-чано- 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 Состав бетона, кг/м Объемная масса, Предел проч- Динамиче-
СаОсвоб. вяжущее кг/м3 ности, МПа ский модуль
сухой смеси, % известково-карбонатное Песок карбонатный Вода бетонной смеси бетона при изгибе при сжатии упругости кг/см2-103
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 Динамический модуль упругости, кг. 2103 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.
KT
¡Л
2300
■я
1
с 2200
2100
0.42
кг «с см-
I 400
Q9
3
300
200
0.42
0.45
0.50
0,45 0.50
Вода вяжуща ri фактор |
0.65
1 1 1
1 / / 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1 I 1 1 1
0.55
0,55
0.70
1 1 J' 2 1 1 1
1 1 1 —я 1 1 —
1 1 1 1
ВВ
0.75
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.
(D
5?
.Сц
50
40'
30
20
10
ж у*
300
400
500
кг
V
(L>
3
.PH
4
/ ж
•У У1 ХА У X
УУ у X
У У* Г jT
300
400
500
кг
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 а 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.
