CC BY
18Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова
2008, № 4
Сулейманова Л.А., канд. техн. наук, профессор, Лесовик Р.В., канд. техн. наук, доцент, Глаголев Е.С.,аспирант, Сопин Д.М.аспирант,
Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова
ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫЕ БЕТОНЫ НА ТЕХНОГЕННОМ СЫРЬЕ ДЛЯ ОТВЕТСТВЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ И КОНСТРУКЦИЙ
Проведена работа по получению высококачественных мелкозернистых бетонов на отсевах дробления кварцитопесчаника КМА для производства строительных изделий и конструкций с высокими эксплуатационными характеристиками, открывающая возможность использования техногенных песков вместо природных заполнителей, дефицит которых весьма ощутим в настоящее время во многих регионах.
Получены высококачественные мелкозернистые бетоны классов В40...В60 для изготовления ответственных изделий и конструкций, отвечающих требованиям СНиП 2.03.01-84.
Особое внимание в развитии бетоноведения уделяется получению высококачественных и конкурентоспособных материалов. Технология высококачественных бетонов основывается на управлении структурообра-зованием бетона на всех этапах его производства. Для этого используются высококачественный портландцемент или композиционные вяжущие, комплексы химических модификаторов структуры свойств бетонов, активные дисперсные минеральные компоненты и наполнители, расширяющие добавки. При производстве бетона используется интенсивная технология, обеспечивающая точность дозирования, тщательное перемешивание и гомогенизацию смеси, ее качественное уплотнение и твердение. [1]
Для изготовления ответственных изделий и конструкций обычно используется высокопрочный тяжелый бетон. Авторами проведена работа по получению высококачественных мелкозернистых бетонов на отсевах дробления кварцитопесчаника Курской Магнитной Аномалии для производства строительных изделий и конструкций с высокими эксплуатационными характеристиками, открывающая возможность использования техногенных песков вместо природных заполнителей, дефицит которых весьма ощутим в настоящее время во многих регионах.
В процессе дробления щебня из кварцитопесчаника образуется около 17% отсева фракции менее 5 мм, с высоким содержанием кремнезема (94,56%), оксида алюминия (2,18.. .3,05%) и оксидов железа [2] , который и был использован в работе в качестве сырья для мелкозернистого бетона.
В исследованиях использовали обогащенный отсев дробления кварцитопесчаника Лебединского месторождения с модулем крупности М =3,5, насыпной плотно-
стью в неуплотненном состоянии р
н (неупл.)
= 1415 кг/м3,
насыпной плотностью в уплотненном состоянии р. = 1490 кг/м3, истинной плотностью р =2710 кг/м3,
1 н (упл.) ' 1 ист '
пустотностью 47,8%, водопотребностью 5,5%, цементо-потребностью 0,530.
Изучение влияния различных фракций отсева на водо- и цементопотребность позволили установить, что наиболее негативное влияние на эти характеристики оказывает фракция менее 0,314 мм, поэтому в дальнейшем использовался отсев кварцитопесчаника без этой фракции.
Для получения высококачественных мелкозернистых бетонов наряду с обычным портландцементом Цем I 42,5 Н было использовано вяжущее низкой водопот-ребности ВНВ-100, основные характеристики которых представлены в табл. 1.
В работе применены высокоплотная упаковка мелкого заполнителя с плотностью упаковки о = 0,6869 [3] и эффективная химическая добавка - суперпластификатор «Полипласт СП-1» (ТУ 5870-005-58042865-05), представляющий собой смесь натриевых солей полимети-леннафталинсульфокислот различной молекулярной массы.
В ходе исследований были изготовлены серии образцов-кубов и призм из бетонов: обычного на крупном заполнителе (1), мелкозернистого на портландцементе Цем142,5Н (2), мелкозернистого на ВНВ-100 (3) и мелкозернистого на ВНВ-100 с высокоплотной упаковкой заполнителя (4). Результаты испытаний при-зменной прочности и прочности на сжатие в 28-су-точном возрасте представлены в виде диаграммы на рис.1.и табл.2.
Для более полного представления о качестве мелкозернистого бетона, его физико-механических свойствах, кроме прочностных характеристик были изучены дефор-мативные свойства.
90
80
70
я 60
с
г
Л- 50
т о ср
40 30 20 10 0
II
1
1„
■
□ Прочность на сжатие, МПа
□ Призменная прочность, МПа
I
Виды бетонов
Рис.1. Результаты испытаний призменной прочности и прочности на сжатие в 28-суточном возрасте
Таблица 1
Физико- механические свойства цемента Цем I 42,5 Н и ВНВ-100
Показатели Вяжущее
ВНВ-100 (клинкер + 5% гипса + 0,7% добавки «Полипласт СП-1») Белгородский цемент Цем I 42,5 Н
Удельная поверхность, см 2 /г 5490 3025
Нормальная густота цементного теста, % 22,4 25,2
В/Ц 0,28 0,38
Сроки схватывания (час-мин):
- начало 3-00 2-30
- конец 3-50 3-30
Прочность на изгиб Яизг, МПа 11,7 7,8
Прочность на сжатие Ясж, МПа 97,5 51,3
Одной из основных характеристик деформирования бетона является модуль упругости Еь для определения которого испытывались призмы в 28-суточном возрасте в точном соответствии с требованиями ГОСТ 24452. Продольные деформации призм замерялись с помощью индикаторов часового типа с ценой деления 0,01 мм (рис.2.).
Анализируя данные табл.2. установлено значительное увеличение прочностных характеристик мелкозернистого бетона на ВНВ-100 с высокоплотной упаковкой
по сравнению с мелкозернистым бетоном на цементе Цем142,5Н более чем на 40%, а также повышение модуля упругости относительно обычного тяжелого бетона.
Таким образом, результаты проведенной работы дают основание сделать вывод о том, что на техногенном сырье КМА возможно получение высококачественных мелкозернистых бетонов классов В40... В60 для изготовления ответственных изделий и конструкций, отвечающих требованиям СНиП 2.03.01-84.
Таблица 2
Составы и физике- механические свойства бетонов
Вид бетона Прочность на сжатие, МПа (28 суток) Призменная прочность, МПа Состав бетона Начальные модули упругости бетона при сжатии и растяжении Еь- Ю"3, МПа Начальные модули упругости бетона при сжатии и растяжении ЕЬЛ О"3, МПа (данные СНиП 2.03.01-84*)
Вяжущее, кт/м3 Крупный заполнитель-щебень, кг/м3 Мелкий заполнитель Вода, л/м3
Песок нижне-олыыанский, кг/м3 Отсев дробления КВП, кг/м3
1 .Бетон на крупном заполнителе (щебень) 51,3 35,6 528 1107 560 - 200 39,6 36
2.Мелкозернистый бетон (на цементе Цем I 42,5 Н) 54,6 38,7 680 - - 1360 204 36 28,5
3 .Мелкозернистый (на ВНВ-100) 62 47,8 680 - - 1360 180 41 28,5
4.Мелкозернистый бетон (на ВНВ-100) высокоплотная упаковка 79,7 57,7 680 - Фр.0,315...0,1 4--332 Фр. 10...5 - -690 Фр.2,5...1,25 -338 187 47 28,5
Ьэ
гъ
5 а:
г «
-и
Рис. 2. Измерение продольных деформаций бетона
ЛИТЕРАТУРА
1. Баженов, Ю.М., Демьянова В.С., Калашников В.И. Модифицированные высококачественные бетоны / Научное издание. - М.: Изд. АСВ, 2006.-368 с.
2. Лесовик, В.С. Строительные материалы из отходов горнорудного производства Курской магнитной аномалии: Учебное пособие / В.С. Лесовик.- Белгород: Изд. АСВ, 1996. -155 с.
3. Хархардин, А.Н. Способ получения высокоплотных составов зернистого сырья / Изв. ВУЗов. Строительство. -Новосибирск, 1996. № 10. - С. 56-60.
*Данная работа выполнялась при финансовой поддержке в форме гранта Президента РФ для государственной поддержки молодых российских ученых. МК-3123.2008.8 «Разработка теоретических принципов повышения эффективности мелкозернистого бетона с использованием техногенных песков для жилищного строительства».
