CC BY
69
свойства малощебеночного бетона с
органомннеральной добавкой на основе отсевов дробления бетонного лома
PROPERTY OF IOW-CRUSHED CONCRETE WITH ORGANIC-
BASED ADDITIVE BASED ON SCREENINGS FROM SCRAP CONCRETE BREAKAGE
A.C. Балакшин A.S.Balakshin
ГОУ ВПО МГСУ
Возросшие объемы отходов бетонного лома от сноса ветхого жилья требуют более широкого их использования в качестве сырья для производства строительных материалов. Рассматриваются возможности использования заполнителей и отсевов дробления бетонного лома в технологии изделий из малощебеночных бетонов, имеющих повышенную эксплуатационную надежность.
Increased volumes of concrete scrap waste as a result of demolition of a dilapidated house demand its wider use as raw material for building materials production. Possibilities to use fillers and sifting of concrete scrap crushing in technology of production of low-ballast concrete goods having the heightened operation reliability are considered.
При получении заполнителя из бетонного лома различных фракций имеется около 25-30% отсева, представляющего собой смесь из обломков заполнителя, цементного камня, состоящего из гидратированной и негидратированной части. Исследование отсева дробления бетонного лома дробильно-сортировочного завода ООО «САТОРИ» показало, что он имеет следующий гранулометрический состав, представленный в табл. 1.
Таблица 1
Номера сит, мм Остатки на ситах, %
Частные Полные
5,0 18,0 18,0
2,5 10,0 28,0
1,25 9,0 37,0
0,63 8,0 45,0
0,314 6,0 51,0
0,14 5,0 56,0
Менее 0,14 44,0 100,0
Исследования химико-минерального состава отсева дробления бетонного лома представлены в табл. 2
Таблица 2
Химический состав отсева дробления_
Содержание оксидов, %
БЮ2 А1203 Бе203 Са0 1^0 Б03 К20 Ыа20 ТЮ2 Мп02 С102 Всего
51,4 5,01 3,72 35,23 1,25 0,6 1,5 0,51 0,31 0,087 0,29 99,907
С помощью рентгенографического анализа, рис 1, зафиксированы следующие соединения: кварц - БЮ2 с й = [4,26; 3,34; ...; 1,82; ...; 1,375] * 10 -9нм, кальцит - СаС03 с й = [3,86; 3,038; 2,49; 2,28; ...] * 10 -9нм, доломит с й = [2,89; 2,20; 2,015;...] * 10 -9нм, вате-рит - |д-СаС03 с й = [3,56; 3,29; 2,73; ...; 2,03] * 10 -9нм, эттрингит с й = [9,9-9,7; 5,6; 3,89; 3,49; ... ] * 10 -9нм, портландцемент негидратированный с й = [2,77-2,73; 2,65; 2,61; ...; 1,769; ... ] * 10 -9нм, гидросиликаты кальция - СБН ей = [11,8-10,0; 3,07; 2,80; 1,83] * 10 -9нм, гидроалюминаты кальция - С2АН8 с й = [10,8-10,0; 2,87; 2,54; ... ] * 10 -9нм и С3АН6 с й = [5,16; 2,80; 2,30; 2,04; ... ] * 10 -9нм, гидрослюда - глинистый минерал как примесь с й = [10; 5,02; 4,45; ... ] * 10 -9нм, ангидрит - СаБ04 с й = [3,49; 2,84; 2,33; ... ] * 10 -9нм, бёмит - А10(0Н) с й = [6,22; 3,16; 1,84; ...] * 10 -9нм, гётит - БеООИ с й = [6,2; 3,28; 2,47; ...] * 10 Лш. (см. рис. 1.)
Рис.1 Рентгенограмма немолотого отсева дробления бетонных конструкций сносимых зданий
Строение рентгенограмм свидетельствует, что в данном материале в наибольшем количестве присутствуют следующие соединения: кварц - БЮ2 в количестве 50 - 55 % и кальцит - СаС03 в количестве 25 - 30 %.
Таким образом, анализ этих отходов показал, что негидратированная часть цементного камня составляет в среднем около 50%. Все это свидетельствует о том, что отсев, подвергнутый механохимической обработке, может стать основой для получения эффективной органоминеральной добавки.
В связи с этим были проведены исследования по получению органоминеральной добавки (ОМД) путем домола мелкого отсева с суперпластификатором С-3. Измельчение ОМД осуществлялось в лабораторной вибромельнице при расходе добавки су-перпластификатораС-3 от 0.4 до 2% от массы кварцевого песка. В табл. 3 приведены данные по значению удельной поверхности ОМД в зависимости от времени домола.
Таблица 3
Удельная поверхность, м2/кг Время домола, мин
90-110 5
280-320 7
450-550 11
С помощью метода математического планирования эксперимента были проведены исследования влияния удельной поверхности ОМД, содержания в ней суперпластификатора С-3 и количества ОМД на водопотребность, плотность, и прочность цементных паст в составе 1:3 на монофракционном песке. В результате обработки экспериментальных данных были получены трехфакторные квадратичные модели в кодовом и натуральном значении переменных водопотребности (В) и прочности (Я) цементного камня, содержащего ОМД:
В = 195,8 + 6 Х1 - 4.9 Х2 + 3 Х3 - 1.4 Х12 + 25.1 Х22 - 4.4Х32- 1.3 Х1Х2 - 3.3 Х1Х3 + 9.3 Х2Х3;
К = 45,7 - 1,6 Х1 + 1.3 Х2 - 1.4 Х3 - 1.2 Х12 - 3,5 Х22 + 0.8 Х32 - 0,3 Х1 Х2 + 0,7 Х1 Х3 -1.5 Х2 Х3.
Анализ уравнений показывает, что водопотребность цементных паст снижается с увеличением содержания ОМД и ее удельной поверхности , а прочность зависит не столько от удельной поверхности ОМД, сколько от ее содержания в цементе. (см. рис 2).
а и/у
Н.МП1
230
20 190 160
у
У
¿Г
-1
£0
45
АО
4-1
Рис.2. Графическая интерпретация моделей
Е 4
□
ходная емкость суперпластификатора С-3, 5- непрерывный дозатор суперпластификатора, 6 -бункер песка, 7 - конвейер подачи песка, 8 - расходный бункер песка, 9 - приемный бункер ор-ганоминеральной добавки, 10 - пневмовинтовой насос.
На основании исследований были разработаны рекомендации по приготовлению органоминеральной добавки на основе отходов дробления бетонного лома, включающие следующие операции: складирование исходных компонентов, сушку, помол, подачу ОМД в бункер готовой продукции.
Для исследования свойств малощебеночного бетона с органоминеральной добавкой был использован смешанный цемент с содержанием ОМД в количестве 35% с удельной поверхностью 450 м2/кг и содержанием суперпластификатора С-3 1.2% от массы ОМД.
Таблица 4
Составы малощебеночных бетонов с ОМД__
№ п/п ОК, см Расход материалов, кг/м3 В/Ц
Смеш.цемент Вода Песок Щебень
1 2 220 174 1059 729 0.79
2 3 270 174 1035 710 0.64
3 2.5 300 174 1025 703 0.58
Таблица 5
Свойства МЩБ с ОМД _
Составы из табл.1,2 Капиллярная пористость, % Прочность, МПа Морозостойкость, цикл
1 6.8 15.3 120
2 6.5 21.3 120
3 6.5 25.5 120
Приготовление ОМД включает следующие операции: складирование исходных компонентов, сушку, помол, подачу ОМД в бункер готовой продукции (Рис.4) . При складировании минерального компонента необходимо предусмотреть защиту от загрязнения. Помол ОМД осуществляется по удельной поверхности 320-450 м2/кг.
Каждая партия должна сопровождаться паспортом с указанием: наименования, вида, влажности, назначения ОМД. Для определения физико-механических свойств ОМД отбирают пробу, состоящую из 10 частей, взятых из разных мест партии.Масса
каждой части должна быть не менее 1 кг. Составленную из частей пробу сокращают методом квартования до 1 кг.
Упаковку порошкообразных ОМД следует производить вполиэтиленовые мешки (ГОСТ 17811-75) или бумажные мешки (ГОСТ 2226-75).
Хранение ОМД производится в помещениях при относительной влажности не более 70 %. При хранении исключается увлажнение и загрязнение ОМД. Транспортирование ОМД осуществляется приёмами, исключающими повреждение, загрязнение и увлажнение ОМД.
В табл.6 приведен контроль производства ОМД
Таблица.6
Наименование стадии технологического процесса Контролируемый параметр Норма параметра Периодичность
сушка температура 150-170 °С ежедневно
остаточная влажность 1-1,5 % ежедневно
помол тонкость помола Остаток на сите 008 не более 15 % ежедневно
При производстве работ необходимо соблюдать правила техники безопасности согласно требованиям СНиП 111-4-80 «Техника безопасности строительства», а также ГОСТ 12.4.011-75 и ГОСТ 12-12.1-077-076.
ОМД пожаро- и взравобезопасны, не токсичны.
В целях улучшения условий труда места пылеобразования должны быть подключены к системе аспирации.
Упаковку, маркировку, хранение и транспортирование осуществлять в соответствии с требованиями технических условий.
На основе проведенных исследований был выбран следующий оптимальный состав ОМД для МЩБ со щебнем из бетона: Удельная поверхность -320-450 м2/кг Содержание добавки С-3 1-1.2% от массы ОМД
Определение прочности смешанного цемента в стандартном растворе показало (см. таб.7)
_Таблица 7
Содержание ОМД,% 0 20 35 50
Ясм, МПа 40 47,9 45,7 45,1
Для дальнейших исследований был принят смешанный цемент с содержанием ОМД в количестве около35%.
Составы малощебеночных бетонов с органоминеральной добавкой и с подвижностью П1 представлены в табл.7
Таблица 8
_Составы малощебеночных бетонов с ОМД_
№ п/п ОК, см Расход материалов, кг/м3 В/Ц
Смеш.цемт Вода Песок Щебень
1 2 220 174 1059 729 0.79
2 3 270 174 1035 710 0.64
3 2.5 300 174 1025 703 0.58
Таблица 9
Свойства МЩБ с ОМД_
Составы из Прочность, МПа Морозостойкость,
табл. 8 цикл
1 15.3 120
2 21.3 120
3 25.5 120
Таким образом, проведенные исследования показали, что механохимическая активация отсева дробления способствует интенсивному взаимодействию его с гидрат-ными образованиями цемента с возникновением мелкокристаллических соединений типа низкоосновных силикатов и гидрокарбоалюминатов кальция.
Литература
1. Баженов Ю.М. Технология бетона, изд. АСВ, М. 2008, с.500
2. Алимов Л.А., Воронин В.В., Коровяков В.Ф. Перспективы производства эффективных малощебеночных бетонов. Сб. тенхн. Информации, №1 (14), М, 2009, - с.47-52.
3. Ребиндер П.А., Логинов Т.И. Физико-механические основы эффективности мокрого помола вяжущих материалов, - В кн.: Труды совещания ВНИТО строителей, Вестник АН СССР, 1951. № 10, с. 47-50.
4. Баженов Ю.М., Шомирзаев Г.Ш. Перспективы применения малощебеночных бетонов с комплексными добавками Сб.науч.трудовСамГАСИ,Самарканд, 1993 г - с.16-19
The literature
1. Bazhenov Y.M. Concrete Technology, Vol. DIA, M. 2008, s.500
2. Alimov L.A., Voronin V.V., Korovyakov V.F. Prospects for production of effective low-ballance
concrete. Sat tenhn.Information, 1 (14), M, 2009 - p.47-52.
3. Rebinder P.A., Loginov T.I. Physical and mechanical basis of the effectiveness of wetgrinding of binders - In: Proc. VNITI meeting builders, Bulletin of the USSR, 1951. 10, pp. 47-50.
4. Bazhenov, Y.M., Shomirzaev G.S. Prospects of application low-ballast concrete with complex
additivesSb.nauch.trudovSamGASI, Samarkand, 1993 -pp.16-19
Ключевые слова: бетон, железобетон, заполнитель, отход, органоминералъная добавка, отсев дробления, бетонный лом, молощебеночный бетон.
Key words: concrete, reinforced concrete, filler, waste, organic additive,sifting, concrete scrap, low-ballast concrete.
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, тел./факс (495) 926-07-07, (495) 583-73-27,
e-mail:stk-mgsu@mail.ru
Рецензент: В.Ф.Коровяков доктор технических наук, зам.директораГУП «НИИМосстрой»
