CC BY
13
УДК 625.8:621.6.04
doi 10.24411/2221-0458-2022-90-49-55
ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ДОРОЖНОГО БЕТОНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СВЕТООТРАЖАЮЩИХСЯ ГРАНУЛ
Сандан А.С.
Тувинский государственный университет, г. Кызыл
DEVELOPMENT AND TECHNOLOGY OF PRODUCTION OF ROAD CONCRETE
USING REFLECTIVE GRANULES
A.S. Sandan Tuvan State University, Kyzyl
В данной статье рассмотрены результаты экспериментальной работы по получению дорожного бетона с добавлением светоотражающих элементов. В лабораторных условиях были разработаны составы бетона. Проведены исследования физико-механических свойств бетонной смеси и бетона для дорожного строительства. Бетон марки 400 соответствует классу прочности B 30, марка бетонной смеси по удобоукладываемости - П-4, марка по морозостойкости - не менее F150 и марки по водонепроницаемости более W4. Разработаны дополнительные составы бетонной смеси, с использованием светящихся гранул, люминофора ТАТ-33 и светоотражающих элементов. Проектирование состава бетона выполнено в соответствии с требованиями ГОСТ 27006-86 «Бетоны. Правила подбора состава» и СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции».
Ключевые слова: дорожный бетон; светоотражающие стеклошарики; гранулы; текучесть бетонной смеси; прочность бетона; расход цемента
This article describes the results of experimental work on the production of road concrete with the addition of reflective glass balls. In the laboratory, concrete compositions with the addition of TiO2 and with the addition of reflective elements were developed. The physical and mechanical properties of concrete were obtained and studied.
Keywords: road concrete; reflective glass beads; granules; titanium dioxide; concrete mix fluidity; concrete strength; cement consumption
В настоящее время строительную на строительных и дорожных площадках индустрию нельзя представить без бетона, используются более тысячи видов бетона.
Экономия энергоресурсов является приоритетной задачей для нашей страны, ключевое слово для модернизации - это энергоэффективность. Это касается абсолютно всего - производства, и жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ)
[3].
Для разработки и определения оптимального состава бетонной смеси с применением светоотражающих гранул. В соответствии с поставленной задачей являлся подбор состава бетонной смеси на основе местных материалов; особое внимание уделялось характеристикам материалов. Были определены и изучены характеристики сырьевых материалов.
Зная все характеристики материалов, подбирали состав с учетом на 1 м3 для тяжелого бетона, поскольку концепция предлагаемой технологии ставит цель улучшения свойств конечного продукта [4].
Подбор состава бетонной смеси использовались следующие исходные данные. Требуемая подвижность бетонной смеси (ОК) - 20 см. В качестве вяжущего использовались портландцемент М400 и М500, песок М^ = 2,2 и истинной плотностью /зп = 2,64 и щебень фракции 20 = 2,34 . Водоцементное отношение В/Ц = 0,6. Требуемый класс бетона В20-В30.
Расход материалов 1мэ будет следующий:
Ц=320кг;
П=600кг;
Щ= 1260кг;
В=150л.
Пластификатор - 0,6-1,2 литра на 100 кг цемента. Плотность бетонной смеси всего 2330кг.
При расчете расхода материалов на один замес бетоносмесителя принимают, что сумма объемов цемента, песка и щебня должны соответствовать емкости барабана бетоносмесителя. Тогда объем бетона получаем из одного замеса,
где Уёс- емкость бетоносмесителя.
Расход материалов на замес бетоносмесителя определяют с учетом получаемого объема бетона
Для оценки объема получаемой бетонной смеси используют так называемый коэффициент выхода бетона
В лаборатории «Прогресс» имеется бетоносмеситель с емкостью барабана 120 л выход бетона из одного замеса составил 80,4л или 0,08м3.
Расход материалов на один замес: Ц=320-0,08=25,6 кг; П = 600-0,08=48 кг; Щ=1260Ю,08=100,8 кг; В= 170-0,08=13,6 л.
Состав бетона можно выразить также в виде соотношения 1-Х-У, т.е (320/320)-(600/320)-(1250/320) =
1-1,87-3,9
При использовании уточнённых зависимостей для прочности бетона и подвижности бетонной смеси можно назначать состав бетона эксперимен-
тальной проверки с последующей его корректировкой.
Для регулирования свойств и укладки бетонной смеси применили суперпластификатор, чтобы избежать расслоения и увеличить подвижность бетонных смесей. Эффект воздействия суперпластификатора на бетонную смесь зависит от количества введенной добавки таблица 1.
Таблица 1 - Пластификатор для разного марок бетона
Марка Объем Цемент, Песок, кг Щебень, Вода, Добавка, л
бетона бетона кг кг л П3 П5
М150 1мэ 230 790 1250 140 2,3 3
М200 1м3 280 730 1250 160 2,8 3,5
М250 1мэ 320 690 1250 175 3,2 4
М300 1м3 370 610 1250 190 3,8 5
Суперпластификатор, способствовало повышению подвижности смеси, уменьшает расход воды, улучшается физико-механические свойства бетона, как удобоукладываемость, прочность,
морозостойкость и т.д. [1].
В лабораторных условиях были разработаны составы бетона с добавлением светоотражающих элементов таблице 2. Проведены комплексные исследования различных составов. Были приготовлены серии образцов шести составов.
Таблица 2 - Разработанные составы бетона
№ п\п Расход материалов на 1 кг/м
ПЦ М400/ М500 П Щ В TiO2, % светоотражающие стеклошарики фракции 600-106 мкм Пластификат ор, л
1 283 767 1228 170 - -
2 280 767 1200. 160 - -
3 /283 767 1228 160 - 2,8
4 /283 767 1228 170 3 + 2,8
5 320 600 1250 170 5 + 3,8
6 320 600 1250 170 7 + 3,8
Из каждого состава бетонной смеси формовались по 6 штук контрольных
образцов-кубов размерами 100х100х100мм. рис. 1 , для этого делали замес на 12 л.
Также заливали бетонную смесь, в форме балочек размерами 40х40х160 рис. 2. При уплотнении бетонной смеси вибрированием форму заполняли с некоторым избытком, после чего ее вибрировали на лабораторной виброплощадке 20-30 секунд.
Прочность при сжатии оценивалась в возрасте 7 и 28 суток. Состав 1 и 3 является контрольным.
При использовании пластификатора в составы 3, 4, 5 и 6 наблюдается более значимое повышение прочности и способствовал уплотнению твердой фазы бетона.
Рисунок 1 - Экспериментальные образцы 1 и 2 без добавки пластификатора, 3 - с добавлением пластификатора
Пронализировав все 6 составов, мы пришли к выводу, что составы под номерами 4, 5, 6 дают хороший светоотражающий эффект при отбеленном бетоне. Состав под номером 6 диоксид титана добавили 7% от массы цемента.
В нашем случае двуоксид титана ТЮ2 составляет не 1.. .5% от массы цемента, как это было принято, добавляли отбеливатель до 7%. для получения более белого цвета в бетоне. На рисунке 1., можно посмотреть
образцы, которые добавлены двуоксид титана 3, 5, 7 % отбеливателя. Третий образец по сравнению с другими образцами отличается белизной. Добавление отбеливателя двуокид титана, дает эстетически красивый вид белого бетона, туда же вводится светоотражающие элементы. Такой бетон соответствует по требованию.
Рисунок 2 - Образцы с TiO2
Рисунок 3 - Образцы с использованием светоотражающими стеклошарики 106-600мкм
Рисунок 4 - Дорожный камень с использованием светоотражающими элементами
Разработанные дополнительные составы бетонной смеси, с использованием светящихся гранул, люминофора ТАТ-33 и светоотражающих элементов. В результате возрастает плотность и прочность бетона,
особенно возрастает плотность и прочность бетона, особенно возрастает максимальная плотность, достигаемая при определенном соотношении В/Ц и Ц/П.
Таблица 6. Результаты испытаний светоотражающихся бетонных блоков
№ п\п Расход материалов на 1 кг/м р, кг/м3 Rсж, МПа
ПЦ М400/ М500 П Щ В TiO2, % Пластификат ор/ Жидкое стекло
1 280 700 1200 160 3 - 2353 24,63
2 283 767 1228 170 5 - 2460 28,91
3 /280 767 1228 160 3 П 2380 24,53
4 /283 767 1228 170 5 П 2445 27,89
5 320 600 1250 150 5 П 2330 40
6 320 600 1260 150 5 П 2330 40
Таким образом, в результате лабораторных испытаний были откорректированы бетонный смесь с добавлением диоксид титана ТЮ2 и с добавлением светоотражающих элементов. Приготовлены контрольные образцы и затем проведены испытания. На каждый срок испытания изготовлялось не менее трех образцов.
Результаты испытания бетонных блоков с добавлением светоотражающихся стеклошариков показана в таблице 6.
Произведены и изучены физико-механические свойства бетона. Добавление отбеливателя диоксид титана ТЮ2, дает эстетически красивый вид белого бетона, туда же вводится светоотражающие элементы. Такой бетон соответствует по требованию.
Испытание экспериментальных
образцов на истираемость поверхностного светоотражающего слоя. Испытание происходило в результате трения о поверхность при помощи вращающегося диска. Высушенные образцы, загружали и выдерживали в воде. Испытание на истирание подвергали верхнюю часть бетонного образца с светоотражающими элементами, люминофорами и светящейся гранулами. Предварительно все образцы перед испытанием взвешивались, и измеряли площадь истираемой
поверхности.
Лабораторные исследования по технологии светящейся и
светоотражающей бетонной смеси продолжаются.
Библиографический список
1. Афанасьев, А. А. Бетонные работы / Афанасьев, А. А. — 3-е издание. — Москва : Издательство Высшая школа, 1991. — 385 с.
— Текст : непосредственный.
2. Баженов, Ю. М. Технология бетона / Ю. М. Баженов. — 3-е издание. — Москва : Издательство АСВ, 2002. — 500 с. — Текст : непосредственный.
3. Кысыыдак, А. С. Энергосбережение в современной энергетике / А. С. Кысыыдак, Б. В. Ховалыг, А. В. Сат. - Текст : непосредственный // Вестник Тувинского государственного университета. №3 Технические и физико-математические науки.
- 2018. - № 3(38). - С. 90-96.
4.Сандан, А. С. Перспективы использования светящихся тротуарных плиток в Республике Тыва / А. С. Сандан. - Текст : непосредственный // Научные труды Тувинского государственного университета : материалы ежегодной научно-практической конференции преподавателей, сотрудников и аспирантов Тувинского государственного университета, посвященной Международному году Периодической таблицы химических элементов и Году человека труда в Республике Тыва, Кызыл, 26 октября 2019 года / Тувинский государственный университет. -Кызыл : Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тувинский государственный университет", 2019. - С. 68-70.
4. Сандан, А. С. Влияние способов ускоренного твердения керамзитобетона на формирование его структуры / А. С. Сандан, Р. Н. Сандан, А.
П. Очур-оол, С.М. Сарыг-оол. - Текст : непосредственный // Наука и бизнес : пути развития. - 2018. - № 12(90). - С. 69-72.
5. Очур-оол, А. П. Кристаллическая структура минералов группы серпентина (хризотил-асбест) / А. П. Очур-оол, Х. Б. Манзырыкчы, В. Н. Зырянова. - Текст : непосредственный // Вестник Тувинского государственного университета. №3 Технические и физико-математические науки. - 2021. - № 4(86). - С. 14-22. - DOI 10.24411/2221-0458-2021-86-1422.
6. ГОСТ 27006 - 2019 «Бетоны. Правила подбора состава». - URL: https://docs.cntd.ru/document/1200165762 (дата обращения: 11.02.2022). - Текст : электронный.
7. ГОСТ 18105 - 2018 «Правила контроля и оценки прочности». - URL: https://docs.cntd.ru/document/1200164028https:// docs.cntd.ru/document/1200165762 (дата обращения: 11.02.2022). - Текст : электронный.
8. ГОСТ 10181 - 2014 «Смеси бетонные. Методы испытаний». - URL: https://docs.cntd.ru/document/1200115733https:// docs.cntd.ru/document/1200165762 (дата обращения: 11.02.2022). - Текст : электронный.
References
1. Afanasiev A. A. Betonnye raboty [Concrete Works]. 3d edition. Moscow, Vysshaya Shkola Publ., 1991. 385 p. (In Russian)
2. Bazhenov Yu. M. Tehnologija betona [Concrete Technologies]. 3d edition. Moscow, ASV Publ., 2002. 500 p. (In Russian)
3. Kysyydak A. S., Khovalyg B. V., Sat A. V. Jenergosberezhenie v sovremennoj jenergetike [Energy saving in modern energy]. Vestnik of Tuvan State University. Tehnical Sciences. Physics and Mathematical sciences. 2018. No. 3(38). P. 90-96. (In Russian)
4. Sandan A. S. Perspektivy ispol'zovanija svetjashhihsja trotuarnyh plitok v Res-publike Tyva [Prospects for the use of luminous paving slabs in the Republic of Tuva]. Scientific works of Tuvan State University. Kyzyl, Tuvan State University, October 2018. Kyzyl, TuvSU Publ., 2019. P. 68-70. (In Russian)
4. Sandan A. S., Sandan R. N., Ochurool A. P., Saryg-ool S. M. Vlijanie sposobov uskorennogo tverdenija keramzitobetona na for-mirovanie ego struktury [Influence of methods of accelerated hardening of expanded clay concrete on the formation of its structure]. Nauka i biznes : puti razvitija. 2018. No. 12(90). P. 69-72. (In Russian)
5. Ochur-ool A. P., Manzyrykchy Kh. B., Zyrjanova V. N. Kristallicheskaja struktura mineralov
ISSN 2077-6896
gruppy serpentina (hrizo-til-asbest) [rystal structure of serpentine group minerals (chrysotile-asbestos)]. Vestnik of Tuvan State University. Tehnical Sciences. Physics and Mathematical sciences. 2021. No. 4(86). P. 14-22. (In Russian)
6. GOST 27006 - 2019 «Betony. Pravila podbora sostava» [Concrete. Rules of composition selection]. Available at: https://docs.cntd.ru/document/1200165762 (access date: 11.02.2022). (In Russian)
7. GOST 18105 - 2018 «Pravila kontrolja i ocenki prochnosti» [Rules for strength control and evaluation]. Available at: https://docs.cntd.ru/document/1200164028https:// docs.cntd.ru/document/1200165762 (access date: 11.02.2022). (In Russian)
8. GOST 10181 - 2014 «Smesi betonnye. Metody ispytanij» [Concrete mixes. Test methods]. Available at: https://docs.cntd.ru/document/1200115733https:// docs.cntd.ru/document/1200165762 (access date: 11.02.2022). (In Russian)
Сандан Айлана Сергеевна, кандидат технических наук, доцент, Тувинский государственный университет, г. Кызыл, E-mail: AilanaSandan@mail.ru
Ailana S. Sandan, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor at the Department of General Engineering Disciplines, Tuvan State University, Kyzyl, Russia, E-mail: AilanaSandan@mail.ru
Статья поступила в редакцию 15.01.2022
