CC BY
10
УДК666. 914.4 (088,8)
ВЛИЯНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ ГРАНУЛОМЕТРИИ СЫРЬЕВОЙ СМЕСИ НА СВОЙСТВА БЕЗАВТОКПАВНОГО ГАЗОЗОЛОШЛАКОБЕТОНА
Ш.К. Торпищев, Ф.Ш. Торпищев, Ж.А. Темербаева, Б.Н. Кабдышева
Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова
Жумыста жуйент нег1зг1 реологиялыц жэне физико-механикалык, щасиегтн1ц ьщпалына гранк,урылым газкулшлакбетонды к;оюдыц оптимизациясы бойынша зерттеудщ пэтижеЫ кврсетглген.
В работе представлены результаты исследований по оптимизации грансостава газозолошлакобетонных смесей с позиции влияния его на основные реологические и физико-механические свойства системы.
The work deals with the results of the investigations on grading of gas-slag concrete mixtures in the light of contribution of the granule composition to main rheological and physico-chemical concrete pro perties.
рещиностойкость является одним из основных показателей долговое™ конструкций из газобетонов. Вопросами повышения трещино-зкости занималось множество авторов, однако, до сих пор нет нет гаточно полного анализа данных по влиянию на нее гранулометри-кого состава сырьевых смесей.
С обсуждению предлагаются результаты работ по оптимизации гран-гава газозолошлакобетонных (ГЗШБ) смесей с позиции влияния его эсновные реологические и физико-механические свойства системы. 3 качестве сырьевых компонентов использовались зола сухого отбо-Аксусской ГРЭС, которую по результатам седиментометрического
анализа можно отнести к материалу средней крупности (в = 1800-2200 см2/г), а по однородности - к полидисперсной, саморассыпающийся металлургический шлак АО «Кастинг», грансостав которого представлен совокупностью трех фракций: 1 - менее 0,08 мм - 10-12%, 2 - 0,08-0,3 мм - 67-81%, 3 - 0,3-5 мм -9-21%, портландцемент М-500 Усть-Каменогорского производства, известь и гипс. В дальнейшем ни зола, ни шлак не подвергались дополнительному домо-лу или какому-либо диспергированию. Поскольку для всех составов сырьевых смесей использовалась одна и та же зола, грансостав системы изменяли путем гомогенизации ее с различными фракциями просеянного шлака. Для каждого зернового состава системы зола + шлак В/Т подбиралось таким, чтобы обеспечить постоянную техническую вязкость, характеризуемую диаметром рас-плыва по вискозиметру Сутгарда - 12-14 см.
Прочность на сжатие и растяжение определялась на образцах-кубах 10х 10х 10 см, усадка - на образцах-балочках 4x4x16 см (усадку измеряли с точностью до 0,001 мм).
Твердение образцов осуществлялось в лабораторной пропарочной камере при температуре 95-100°С по режиму 3+8+3 час. Испытания га-зозолошлакобетонов на растрескивание проводилось по методике Б.Г.Скрамтаева с помощью образцов-колец внешним диаметром 150 мм и высотой 50 мм, плотно прилегающих к цилиндрическому стальному сердечнику диаметром 80 мм. Кольца подвергались пропариванию и в дальнейшем хранились вместе с остальными образцами.
Как показали результаты исследований, прочность газобетона увеличивается по мере увеличения в системе зола + шлак фракции крупностью 0,08 мм (правда до определенных пределов). При переходе от мелкодисперсных композиций к крупнозернистым относительная прочность на растяжение (К/Ксж) увеличивается более чем вдвое (с 0,056 до 0,128). Как известно, величина этого показателя для газобетонов как автоклавного, так и неавтоклавного твердения находится в пределах 0,05-0,08, а газозолобетонов - 0,06. Это имеет важное значение для повышения трещиностойкости, поскольку она определяется не только усадкой, но и прочностью на растяжение.
По результатам проведенных работ, фракционный состав шлака для сочетания его с золой для обеспечения оптимальной гранулометрии смеси должен находится в пределах: фр. - менее 0,08 мм - 22-29%, фр. - 0,08-0,3 мм - 2-5%, фр. - 0,3-5 мм - 59-75%. При этом достигается получение наилучшей структуры межпоровых перегородок газобетона, максимальной величины относительной прочности на растяжение, соответствующей минимальной усадке.
Процесс усадки бетонов, как известно, обусловливается удалением воды, различно физико-химически связанной в его структуре. В работе было получено непрерывное уменьшение водосодержания смеси (В/Т = = 0,54-0,28) по мере уменьшения мелкой фракции. Соответственно уменьшалась и влажность газобетона после пропаривания. Минимальная усадка газозолошлакобетона составила 0,79 мм/м (для сравнения, усадка неавтоклавного газобетона обычного грансостава колеблется от 2,7-5,5 мм/м).
Подтверждением того, что оптимальные свойства газобетона можно получить лишь при определенном грансоставе системы, служит, например, увеличение усадки с уменьшением водо-твердого отношения.
При испытаниях ГЗШБ на трещиностойкость растрескивание образцов-колец имело место в составах не оптимизированной гранулометрии, т.е. в случаях наибольшей усадки и наименьшей относительной прочности на растяжение. Растрескивание образцов наблюдалось, как правило, через 2-3 суток с момента окончания пропарки. Максимальная ширина раскрытия трещин в образцах-кольцах составила 1,5 мм, минимальная - 0,1 мм. В образцах изготовленных из смесей оптимизированного гранулометрического состава появления трещин не наблюдалось.
Сопоставляя все характеристики ГЗШБ можно сделать вывод, что оптимальной областью гранулометрического состава системы является следующий: зола-уноса (8уд - 1800-2200 см2/г) - 1 часть, шлак саморассыпающийся (Буд = 1000-2200 см2/г) - 1,65 части.
Позитивное влияние оптимизации гранулометрического состава распространяется и на реологические характеристики ГЗШБ. Как показывают результаты опытов, в интервале 10-20 мин. После затворения разница в величине пластической прочности доходит до 8-10 раз, что бесспорно должно сказаться на интенсивности вспучивания. Таким образом, можно констатировать, что гранулометрические составы смесей для получения оптимальных реологических и физико-механических свойств газобетона не совпадают. Более того, составы бетона, характеризуемого высокой пластической прочностью неприемлемы по трещиностойкости.
Для обеспечения оптимума реологических, прочностных, деформатив-ных и теплофизических свойств материала скорее всего необходим полидисперсный гранулометрический состав системы.
Следует отметить важность фракционирования шлака в технологии ГЗШБ. В процессе распада (саморазрушения) частицы шлака (после выхода из процесса плавки) разрушаются по плоскостям минимальной прочности и приобретают более окатанную форму. Таким образом, наи-
более дисперсной фракцией, характеризующейся повышенной гидравлической активностью, является стеклофаза шлака, а не его кристаллическая часть.
Сравнение физико-механических и деформативных свойств ГЗШБ, где зола унос сочетается со шлаком в естественном (не просеянном) и фракционированном (после рассева) виде показывает существенное преимущество оптимизации гранулометрического состава смеси (путем рассева шлака по фракциям и применения нужных в расчетных количествах).
Газобетон оптимизированного грансостава характеризуется несколько меньшей прочностью на сжатие в сравнении с газобетоном, изготовленным на тех же компонентах без регулирования их зернового состава. Однако это неизбежное снижение прочности окупается резким улучшением практически всех других механических, деформативных и теплотехнических свойств газобетона. Это называется рационализацией гранулометрического состава системы.
Газозолошлакобетон с оптимальным зерновым составом системы зо-ла+шлак имеет значительно большую (по сравнению с газобетоном на ШПЦ) морозостойкость, пониженную влажность после пропаривания. Последнее очень важно не только с позиций уменьшения усадки и повышения трещиностойкости, но и улучшения теплозащитных свойств в процессе эксплуатации, поскольку период установления равновесной влажности газозолобетонов весьма длителен,
В сравнении с газозолобетоном изготовленным по традиционной технологии влажность ГЗШБ после выхода из пропарочной камеры составляет 18-20% по массе, что в 1,7-2 раза ниже, сорбционное увлажнение -8-11% (28-30%), коэффициент теплопроводности - 0,30 ккал /м-час-°С (0,37).
Таблица 1
Свойства газобетонов различного гранулометрического состава
Вид гаэо бетона ат Объемная масса, кг/м3 Влажность после пропаривания, % по массе Ксж Водо погло щение по массе, % Мо)юзо стойкость, циклов Коэффициент теплопроводности, ккал/м"ч*"С Усадка, мм/м
11/п С/с А К
Г-1 0,58 1260 о о о\ 39 6,4 0,06 55 75 0,2 0,38 1,72
Г-2 0,31 1390 22 5,6 0,08 29 95 0,28 0,56 1,28
Г'-З 0,32 1020 18 5,3 0,12 30 100 0,17 030 0,71
Примечания;
Г-1 -ГЗБ наШПЦМ-400;
Г-2 - Г'ЗШБ неолтимизированного грансостава на ПЦМ-500;
Г-3 - ГЗШБ оптимизированного грансостава на ПЦ М-500; П/п - объемная масса газобетона после ггропаривания; С/с - объемная масса в сухом состоянии; А - коэффициент теплопроводности в сухом состоянии; Б -1®эффициент теплопроводности при влажности 15%.
