Главная / Про Бетон / Бетоны на щебне с высокой плотностью

Бетоны на щебне с высокой плотностью

Бетонный фундамент зависит от приготовления, обработки, защиты, составляющих компонентов и их пропорций. Структура бетона состоит из 3 элементов: цемент, вода и наполнитель. В качестве последнего компонента используется щебень, поскольку у него высокая прочностью, его просто использовать. Кроме того, щебень уменьшает осадку и ползучесть, что увеличивает срок службы конструкции и уменьшает количество необходимого цемента уменьшается.

Происхождение щебня разнообразно: от скальных до осадочных образований. В зависимости от этого материал делиться на категории. Давайте детально рассмотрим характеристики наполнителя и определим, какой стройматериал лучше.

Не обладая специальными знаниями, многие считают, что надежность бетона зависит от количества цемента. Однако это не так. Цемент исполняет роль связывающего материала наполнителя для фундаментов, одним из которых является щебень. Исходя из этого можно с сказать, что качество бетона не может зависеть только от цемента. Главным компонентом является наполнитель.

Один из самых прочных материалов — гранитный щебень. Но если вы хотите уменьшить затраты на строительство, то смело можете использовать наполнительный материал из шлаков – доменных и никелевых. Щебень исполняет роль крупного заполнителя. От его прочности зависит разновидность бетона. Однако большая величина камня не дает повышения эксплуатационных качеств конструкции.

Кроме прочего, щебень препятствует усадке бетона. Исходя из этого, чем толще бетонный слой, тем выше должна быть фракция заполнителя. Прочность бетона зависит и от того, какой формы щебень. При выборе наполнителя обратите внимание на камни, форма которых схожа с кубической, а еще — на минеральный состав.

Среди главных характеристик следует выделить прочность, стойкость к холоду, лещадность.

Зависит от числа циклов заморозки и оттаивания. Исходя из этого, различают 8 марок щебня, самыми популярными из которых являются F 300 и F 400.

Читайте также:  Подпорная стенка из бетона какой марки

Выделяют такие категории наполнителя по этому критерию:

  • высокопрочный;
  • прочный;
  • средней прочности;
  • слабый;
  • очень слабый.

Этот параметр зависит от крепости породы, из которой сделан материал. Ее проверяют тестированием на дробление наполнительного вещества во время сжатия в цилиндре и изнашивания в барабане. Чаще всего строители выбирают вторую категорию, что имеет доступную цену и отличное качество. Более прочные стройматериалы используются при строительстве конструкций из тяжелого бетона.

Суть этого качества состоит в уровне плоскости заполнителя. Одним из наиболее качественных наполнителей является материал в форме куба. Он обладает хорошими соединительными свойствами. Щебень плоской или иглообразной формы вызывает создание микропустот в бетоне и увеличивает количество связывающего вещества для раствора. Кроме того, заполнитель кубической формы отличается повышенной прочностью по сравнению с другими формами.

Основной классификацией этого материала является различие по критерию происхождения. Выделяют искусственный и природный щебень. Первая категория создается в процессе обработки мусора, что остается после строительства и домашнего шлака. Он не является первичным поэтому стоит сравнительно недорого. Однако его применение невозможно при строительных работах. Второй вариант добывается из горных пород с помощью дробления. Давайте детально разберемся, какие особенности каждой категории.

Этот наполнитель отличается прочностью от остальных рудных материалов. Исходным веществом для его производства является природный гранит. Это лучшее средство для работ с:

  • дорожным покрытием;
  • конструкциями под большой нагрузкой;
  • мостовыми конструкциями.

При выборе гранитного щебня обратите внимание на плотность, надежность и марку. Популярным на строительном рынке является наполнитель размером 5–20 мм. Он характеризуется надежностью и высокими свойствами по эксплуатации.

Наполнитель средней фракции применяется на строительстве промышленных конструкций. Крупная используется для строительства больших объектов. Наполнитель наибольшей прочности входит в состав бутобетона для фундамента. Данный стройматериал сам по себе прочный и стойкий к морозам.

Читайте также:  Как определяют марку бетона в лаборатории

Исходным материалом для этого вида наполнителя является известь. Его особенности заключаются в следующем:

  • применяется при строительстве дорог и железобетонных конструкций;
  • мелкие фракции используются при дренаже почвы щебнем;
  • доступная ценовая категория.

Данный товар является популярным на рынке, однако уступает по критериям прочности гранитному наполнителю.

Материал этого вида добывается путем просеивания карьерных пород и измельчения природных каменных скал. Крепость материала ниже предыдущих представителей, однако для желающих уменьшить финансовые затраты на строительство он является приоритетным. К этой категории принадлежит сам гравий. Форма этого наполнителя округлая. Его применяются для декоративных работ. Что касается размеров гравийного щебня, то выделяют 3-10 мм, 5-20 мм, 5-40 мм и 20-40 мм.

Этот стройматериал изготовляется с помощью обработки шлаков, которые образуются в результате производства металлургии и литых шлаков. Существуют такие фракции шлакового щебня:

Он может применяться как в качестве наполнителя для бетона, так и для укрепления оснований дорог или создания асфальтобетона.

Особенности вторичного щебня разнообразны. Он создается в результате дробления строительного мусора — бетонных и кирпичных изделий. Главным отличием данного стройматериала является возможность изготовления самостоятельно, что уменьшает финансовые затраты. В случае его покупки стоимость весьма доступна. Однако без недостатков не обходится: морозостойкость и прочность не такие высокие, как у щебня из природных материалов.

Наполнитель в бетоне играет немаловажную роль. Популярность твердых пород зависит от их крепости. Исходя из данной особенности, различают несколько марок щебня, которые влияют на марку бетона. Так, заполнитель марки М1200 образует бетон марки М400-М500. Возможны отклонения от системы в зависимости от количества песка и цемента в бетонном растворе. Кроме того, что марка бетона не может быть выше, чем марка наполнителя.

Читайте также:  Как сделать заливной пол из бетона

Крупность материала лежит в основе разделения на установленные категории. Это облегчает выбор заполнителя при создании бетона. Особенности применения следующие:

  • для создания бетона применяется стройматериал размером от 20 до 40 мм;
  • при строительстве в местах с плохими климатическими условиями следует учитывать морозостойкость выбранной категории. Чаще всего используется марка F300;
  • строительство опор конструкции требует материалов с низкой радиоактивностью. Подойдет гравийный заполнитель;
  • в работах, что касаются подсыпки железнодорожных конструкций, применяется щебень крупных размеров;
  • мелкие фракции входят в состав железобетонных объектов.

Учет этих правил значим для качества будущей конструкции, однако для достижения результата посоветуйтесь со специалистами.

Кроме вышеперечисленных условий, следует учитывать такие советы:

  • придерживаться требований соотношения крупности щебня к виду конструкций;
  • избегать загрязнений на щебне;
  • бетон должен охватывать щебень полностью;
  • марка наполнителя должна быть выше, чем марка раствора.

Вернуться к оглавлению

Щебень для бетона – это один из основных компонентов, который играет роль для увеличения прочности бетона. Выбирайте материал с расчета своих ожиданий, финансовых возможностей и советов специалистов.

В зависимости от состава и целевого назначения выделяют следующие группы тяжелого бетона:

1. Высокопрочные на основе качественного цемента и песка и крупнофракционного наполнителя, выдерживающего сжатие не менее 10 МПа. Такие растворы характеризуются низким соотношением В/Ц (не выше 0,35) и замешиваются в принудительных смесителях, для повышения пластичности в них вводят пластификаторы, укладку проводят с применением виброоборудования.

2. Быстрозастывающие – с особыми марками цемента и добавками, используемые при ограниченных сроках проведения работ, время окончательного затвердевания с 28 суток у них сокращается до 3-4.

3. Пескобетон – раствор без крупнофракционного наполнителя. Тяжелые и мелкозернистые применяются при заливке тонкостенных конструкций, рассчитанных на высокие нагрузки.

4. Малощебеночные – разновидность с низким содержанием дорогого щебня или гравия с высокой прочностью.

5. Бетоны для гидротехнических объектов, рассчитанные на эксплуатацию при прямом контакте с водой.

6. Железобетонные, с включениями скрапа, оптимальные при бетонировании перекрытий и монолитных блоков.

7. Дорожные и аэродромные, выдерживающие интенсивные постоянные нагрузки. Это группа включает тощие бетоны с повышенным содержанием щебня с размером зерен от 20 до 70 мм, уплотняемые путем укатки, и составы для верхних слоев с добавлением до 10 % алюминатов. Последние отличаются хорошим растяжением на изгиб. Некоторые марки совмещают оба требования и подходят для однослойного применения.

8. Устойчивые к определенным внешним воздействиям: кислоты или агрессивных сред (используются при строительстве объектов для химической промышленности), жаропрочные (для печей).

9. Бетонополимеры – с примесями смол, характеризующиеся повышенной прочностью и долгим сроком службы.

10. Декоративные марки – с добавками мраморной крошки и пород с ярким окрасом. Для отливки бордюрных элементов, тротуарной плитки, малых архитектурных форм, отделки фасадов.

11. Литые бетоны – составы на основе вяжущего с высокой водоудерживающей способностью (чаще всего быстротвердеющего) и примесями пластификаторов. Характеризуются повышенным содержанием песка и минимальным В/Ц, допустимый предел прочности у них варьируется от 20 до 60 МПа. Их применение положительно сказывается на общей величине затрат, сроках выполнения работ и надежности конструкции из-за исключения риска расслаивания раствора в процессе кладки или заливки.

Самым распространенным в частном строительстве является класс В15 (М200), его достаточно просто изготовить своими силами. Нормативные пропорции для замеса 1 м3 в этом случае составляют 265-270 кг цемента, 860 песка, 1050 крупнофракционного наполнителя, 175-180 л чистой воды и не более 5 кг пластификатора. Все тяжелые марки объединяет одна рекомендация – использование для затворения как можно меньшей доли воды, в идеале – не более 30 % по отношению к вяжущему. С учетом такого низкого В/Ц соотношения для исключения образования пустот при крупности заполнителя более 40 мм следует применять виброоборудование.

Характеристики и свойства

Нормативным документом служит ГОСТ 26633-91, он определяет показатели качества готовой товарной продукции и другие данные, указываемые в техпаспорте. К основным техническим характеристикам тяжелых сортов относят:

  1. Плотность – в пределах 1800-2500 кг/м3.
  2. Прочность на сжатие – на нее влияет класс бетона, от 3,5 до 60 МПа.
  3. Объем, занятый порами – от 6 до 15 %.
  4. Морозостойкость: от 50 до 1000 циклов замерзания и оттаивания. У самого востребованного сорта (класс в15 м200) этот показатель – не меньше 100.
  5. Температурное расширение у тяжелых марок не превышает 0,5 мм/м, что свидетельствует о высокой трещиноустойчивости.
  6. Выдержку нагрева до 200 °C без потерь прочностных свойств и изменения структуры, нижний предел деструкции составляет 500.
  7. Устойчивость к проникновению влаги зависит от марки и варьируется от W2 до W.

На прочностные и другие рабочие параметры влияет удельный вес: чем он больше, тем выше класс бетона и тем лучше он выдерживает внешние воздействия. Крупность зерен заполнителя влияет на прочность и косвенно на остальные показатели, в частности, от нее зависят удобоукладываемость, объем пустот и декоративность.

Во всех случаях (за исключением растворов, содержащих быстро застывающий цемент) набор окончательных характеристик происходит не ранее, чем через 28 дней при положительной температуре окружающего воздуха, что обязательно учитывается при планировании строительных работ.

В зависимости от марки прочности тяжелые бетоны используются:

  • М100 – для заливки площадок под фундаментами.
  • М150 – та же сфера, плюс бетонирование стяжек, полов, основания легких построек, отмосток, садовых дорожек.
  • М200 и М250 – с универсальными целями.
  • М300 – для возведения несущих конструкций в домах любой этажности.
  • М350 – при строительстве общественных и ответственных объектов.
  • М400 и выше предназначены для зданий и построек с повышенными требованиями к прочности.

На практике использование в той или иной форме является повсеместным, исключение составляют ограждающие и другие ненесущие сооружения, также из-за высокого удельного веса они не выбираются для утепляющей прослойки. Область применения включает изготовление строительных стеновых блоков и ЖБИ: плит перекрытий, колодезных колец, фундаментных элементов. Надежность и долговечность напрямую зависят от технологии замеса, лучшие результаты наблюдаются у растворов, замешенных в принудительных смесителях, с включениями ПАД и других ингибирующих примесей, и у изделий, прошедших виброобработку и пропарку. По этой причине заводские сборные конструкции и товарные смеси в разы выигрывают в качестве у полученных своими силами.

Стоимость готового бетона

Марка прочности Класс Тип наполнителя Основные параметры раствора Цена за м3, рубли
Подвиж-ность Морозостой-кость Водонепро-ницаемость
М100 В7.5 гравий П3 F50 W2 2960
М150 В12.5 П4 F75 W4

3050
М200 В15 F100 3150
М250 В20 F150 3260
М300 В22.5 W6 3460
М350 В25 F200 W8 3550
М400 В30 3750
М100 В7.5 гранит П3 F50 W2 3200
М150 В12.5 П4 F75 W4

3350
М200 В15 F100 3450
М250 В20 F150 3600
М300 В22.5 W6 3650
М350 В25 F200 W8 3750
М400 В30 3950
М450 В35 W12 4200
М500 В40 П5 F300 4500

Доставка обычно оговаривается и оплачивается отдельно, на итоговую величину влияют объем приобретаемой смеси и расстояние от завода-изготовителя до строительного объекта. Оптовые закупки обходятся дешевле: стоимость транспортировки тяжелого бетонного раствора до 5-6 м3 в 3-4 раза превышает цену на аналогичные услуги при подвозе свыше 6 м3. При необходимости доставки на длительное расстояние возникает потребность во вводе в состав дополнительных пластификаторов, что также сказывается на итоговой величине затрат.

источник

Открытое акционерное общество «Лебединский ГОК»
Общество с ограниченной ответственностью Техническое межведомственное объединение «Совтех»

Под редакцией д.ф. — м.н., профессора, ген. директора ООО «ТМО «Совтех» В.М.Абросимова

  1. Геологическая и технологическая характеристика кварцитопесчаников Лебединского месторождения
  2. Виды щебня, применяемого в производстве бетонов
  3. Испытание бетонных смесей и бетонов на щебне ОАО «Лебединский ГОК» из кварцитoпесчаника
    1. Стандартные характеристики щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа
    2. Влияние щебня из кварцитопесчаника на технологические свойства бетонных смесей
    3. Темпы естественного твердения и прочность бетонов на щебне из кварцитопесчаника

Одним из приоритетных направлений развития хозяйства России являются возрастающие объемы строительства дорог, путепроводов, жилья, производственных зданий и объектов специального назначения. Реализация строительства неизбежно порождает опережающий рост спроса на строительный щебень. Достаточно сказать, что дефицит щебня для дорож-ного строительства только в Центральном Черноземье составляет порядка 7 млн. кубических метров в год.

Решение этой актуальной проблемы возможно на основе расширения сырьевой базы каменных материалов, пригодных для производства щебня. Значительные запасы попутно добываемых горных пород и отходов обогащения железных руд, которые могут служить исходным сырьем, сосредоточены в месторождениях Курской магнитной аномалии (КМА) и, в частности, на месторождениях Лебединского горнообогатительного комбината (ЛГОК).

Горные породы по степени их пригодности для производства щебня могут быть разделены на четыре группы: 1 — рудосодержащие кварциты; 2- кварцитопесчаники; 3 — кристаллические сланцы; 4 — дайковые породы. По объемам запасов и физико-механическим свойствам наибольший интерес представляют кварцитопесчаники, кристаллические сланцы, а также отходы сухой и мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов.

Опыт использования щебня из попутно добываемых пород Лебединского ГОКа в дорожностроительном комплексе Белгородской области хорошо известен и обстоятельно изложен в трудах ученых и специалистов Белгородской государственной технологической академии строительных материалов [1,2]. Однако, учитывая нарастающий интерес к этой продукции со стороны Центральных областей России и Московского региона, была поставлена задача:

  • провести комплексные исследования по определению показателей качества щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа;
  • выполнить сравнительные испытания бетонных смесей и бетонов с целью определения возможностей эффективного использования щебня Лебединского ГОКа в качестве заполнителей для бетонов при производстве бетонных и железобетонных изделий и конструкций.

Совокупность полученных результатов исследований и испытаний позволяет сделать заключение, что щебень Лебединского ГОКа из кварцитопесчаника обладает высоким качеством, не уступая по важнейшим показателям граниту, а по ряду свойств даже превосходит его, и может быть рекомендован как альтернатива гранитному щебню в качестве заполнителя в бетонных и железобетонных изделиях и конструкциях. Кроме того, огромные потребности в строительном щебне будут стимулировать долговременную и крупномасштабную организацию производства щебня на Лебединском ГОКе, ускоряя тем самым процесс утилизации попутно добываемых отходов и улучшая экологическую обстановку в бассейне.

Новые области применения щебня расширят номенклатуру бетонных и железобетонных изделий, способствуя становлению и развитию рынка строительных материалов, а его характеристики, изложенные в данной работе, помогут потребителю экономически обоснованно сделать выбор щебня для производства.

Задача исследований сформулирована первым заместителем ген. Директора ОАО «Лебединский ГОК» Губиевым М.Ю.

Организация научно-исследовательских работ и их сопровождение осуществлялись Онищенко С.А. и Долматовым Г.В.

Кварцитопесчаники (КП) представляют собой серую с различными оттенками почти мономинеральную породу массивной текстуры. Структура в основном мелкозернистая, с размером зерен 0,02-2,0 мм. В пределах разведанных участков кварцитопесчаники характеризуются постоянством минерального состава и высокой прочностью.

Породообразующим минералом является кварц. По данным химического и гранулометрического анализа, содержание кварца составляет 73.4. 96 %., в среднем — 86.24%. Остальные минеральные материалы представлены мусковитом, биотитом, реже хлоритом, фукситом, альбитом, калиевым полевым шпатом.
Их содержание иногда достигает 10. 20 %.

Химический состав кварцитопесчаника (средний) в % SiO2-90.0, TiO2-0.27, Al2O3- 2.39, Fe2O3-2.16, FeO-1.58, MgO-1.34, CaO-0.89, Na2O+K2O-0.69, P2O5-0.11, S-0.06. Органические вещества отсутствуют.

Анализ результатов физико-механических испытаний кварцитопесчаников Лебединского месторождения свидетельствует об их высоком качестве. Средняя плотность — 2650 кг/м3, водопоглощение — 0.10 %, пористость — 0.91 %, временное сопротивление сжатию в водонасыщенном состоянии — 141.2 МПа, содержание серы в целом по месторождению, в пересчете на SO3 — 0.18 %. Щебень из кварцитопесчаников, не подвергшихся выветриванию, отличается высоким качеством, не уступая по важнейшим показателям гранитному, а по ряду свойств даже превосходя его.

Содержание сухого остатка, не более, мг/л

Содержание сульфатов, не более, мг/л

Содержание хлоридов, не более, мг/л

Общая жесткость, не более, мг-экв/л

Эти показатели удовлетворяют требованиям ГОСТ 8267-93, «Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ», что подтверждено сертификатом соответствия ИЦ «Железобетон» г. Москва (см. приложение 1).

Гл. инженер ОАО «Лебединский ГОК» В.Ф.Щупановский

Роль заполнителей в обеспечении свойств различных видов бетонов чрезвычайно велика. Она определяется как характеристиками исходной горной породы, так и качеством заполнителя как сырьевого продукта, поступающего к потребителям — предприятиям стройиндустрии, заводам товарного бетона, строительным площадкам, — в виде песка или щебня (гравия) различного зернового состава, формы зерен, степени загрязненности и др.

В общем виде характеристики исходной горной породы определяют такие наследственные признаки заполнителя, как плотность, прочность, стабильность структуры, стойкость к определенным химическим, температурным, влажностным и прочим воздействиям. Качество заполнителя зависит как от конкретных условий добычи и переработки исходной горной породы (наличие, вид и характер примесей, влияющих на свойства заполнителя и зависящих от характера залегания добываемой породы и от присутствия и вида попутно добываемых пород; характеристик и условий работы дробильного и фракционирующего оборудования, определяющих форму зерен, характер поверхности заполнителя, количество зерен лещадной формы и содержание пылеватых и глинистых частиц и др.), так и от условий транспортирования, перегрузки и хранения заполнителя (загрязнение посторонними примесями, неконтролируемое перемешивание материалов разного вида и качества и т.д.). При прочих равных условиях основное влияние на качество заполнителя, естественно, оказывают факторы первой группы, относящиеся к характеристикам конкретного месторождения и определенного предприятия горноперерабатывающей промышленности.

Традиционно используемыми для производства щебня являются такие изверженные, глубинные интрузивные и излившиеся горные породы, как гранит, диабаз, габбро, базальт и др., а также осадочные горные породы: известняки, доломиты, песчаники, кварциты, и некоторые виды метаморфических пород, такие как гнейсы, сланцы и мрамор [3, 4].
Вид применяемых в конкретных регионах заполнителей определяется, прежде всего, удаленностью от сырьевой базы и транспортными расходами на доставку заполнителя. Так, например, многими предприятиями строительного комплекса г. Москвы для изготовления бетонов низких и средних марок (до М 300, что соответствует классу В 22,5 по ГОСТ 26633) использовался известняковый щебень Полотнянозаводского карьера, добываемый сравнительно недалеко от Москвы (Калужская область). Для изготовления бетонов более высоких марок, несмотря на значительное удаление сырьевой базы, транспортные расходы и сравнительно высокую стоимость, используется гранитный щебень Питкярантского карьероуправления (Республика Карелия).

В последнее время перебои с поставкой гранитного щебня на московские предприятия стали привычным явлением, что поставило вопрос о расширении сырьевой базы производства и применения заполнителей, прежде всего, за счет ранее не используемых в Московском регионе вскрышных и попутно добываемых горных пород. К ним относятся, в том числе, кварцитопесчаники, положительный опыт применения которых в качестве заполнителей для бетонов имеется на территории бывшего СССР [5].

Значительные объемы кварцитопесчаника добываются в виде вскрышной породы на Лебединском ГОКе, основной сферой деятельности которого является добыча и обогащение железных руд, производство железорудных окатышей и железорудного концентрата. Вместе с тем, местоположение Лебединского ГОКа в центре европейской части РФ (Белгородская область, г. Губкин), при условии соответствия свойств щебня из кварцитопесчаника нормативным требованиям, может в значительной степени способствовать устранению дефицита в крупном заполнителе, как в Москве и Московской области, так и в прилегающих областях.

Для выявления практических возможностей, особенностей и условий применения щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа в качестве заполнителя для бетонов различных марок были проведены соответствующие комплексные исследования и сравнительные испытания с использованием пробы щебня, полученной от изготовителя — ОАО «Лебединский ГОК». В качестве контрольных образцов использовались пробы гранитного щебня и щебня из габбродиабаза.

Научно-исследовательские работы и испытания выполнены Государственным унитарным предприятием научно-исследовательским, проектно-конструкторским и технологическим институтом бетона и железобетона (ГУП НИИЖБ, г. Москва).

Для предварительной оценки качества щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа были проведены испытания по проверке его основных стандартных характеристик в сопоставлении с образцами гранитного щебня и щебня из габбро-диабаза. Результаты испытаний тестируемого и контрольных образцов щебня, выполненных в соответствии с требованиями ГОСТ 26633 и ГОСТ 8269 приведены в табл.1.1.

Полученные данные показывают, что по основным показателям все пробы щебня удовлетворяют требованиям ГОСТ 26633. Однако следует отметить, что значение межзерновой пустотности щебня Лебединского ГОКа свидетельствует о потенциальной возможности улучшения его гранулометрического состава. Низкие значения водопоглощения щебня из кварцитопесчаника позволяют рассчитывать на отсутствие его значительного влияния на водопотребность бетонных смесей.

Таблица 1.1. Характеристики щебня Лебединского ГОКа и контрольных образцов.

Характеристики щебня Образец щебня Нормативные значения по ГОСТ 26633-91
Кварцито-песчаник Габбро-диабаз Гранит
Содержание фракций, %
10-20 мм
5-10 мм

Проведенные исследования предусматривали определение характера и степени влияния крупного заполнителя щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа в сопоставлении с опробованными на практике заполнителями — щебнем из габбро-диабаза и гранитным щебнем, — на технологические свойства бетонных смесей, в том числе водопотребность, подвижность, плотность и воздухововлечение бетонных смесей.

Как известно, водопотребность бетонных смесей характеризуется расходом воды затворения, л/м3, необходимым для обеспечения заданной удобоукладываемости бетонной смеси при прочих равных условиях (заданном расходе и виде цемента, виде и качестве заполнителей).

При одинаковом виде и расходе цемента водопотребность бетонных смесей определяется, главным образом, видом и качеством заполнителя — зерновым составом (крупностью), загрязненностью, плотностью (водопоглощением) зерен заполнителя. С уменьшением зерен заполнителя (модуля крупности песка, наибольшей крупности щебня), увеличением содержания в заполнителе загрязняющих примесей в виде пыли, глинистых и илистых включений, увеличением пористости и водопоглощения заполнителей (например, при использовании пористых заполнителей) водопотребность бетонных смесей возрастает. Следствием этого, в свою очередь, является снижение прочности бетона, для компенсации которой требуется увеличение расхода цемента пропорционально увеличению водопотребности, т.е. до достижения исходного значения водоцементного отношения (отношение массы воды затворения к массе цемента — В/Ц).

Для изучения влияния щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа на водопотребность бетонных смесей были проведены испытания по подбору состава бетонов на трех видах щебня, в том числе щебня из габбро-диабаза с повышенной по сравнению с тестируемым образцом плотностью и гранитного щебня, сопоставимого по показателям плотности с тестируемым образцом.

С целью лучшего выявления воздействия вида щебня на технологические свойства бетонных смесей, составы бетона назначались из условия обеспечения равного (по объему) расхода щебня всех видов. Для исключения возможных искажений результатов вследствие технологических факторов, не отражающих влияние вида щебня (недостаточное или некачественное уплотнение бетонных смесей, расслоение бетонных смесей и т.д.), подвижность бетонных смесей во всех случаях составляла 1-4 см (марка П 1 по ГОСТ 7473) при соотношении массы песка к общей массе заполнителей, равном 0,4 (согласно литературным источникам, в этом случае обеспечиваются наибольшие показатели плотности и прочности бетона). Для получения бетонов с широким диапазоном прочностных свойств (от 30 до 50 МПа), а также для лучшего выявления потенциальных возможностей щебня из кварцитопесчаника, расход цемента при подборе состава бетонов варьировался в пределах от 250 до 400 кг/м3. Для выявления возможного влияния на результаты экспериментов вида и активности цемента, при подборе состава бетонов использовались цементы двух марок. Исходя из целесообразности внедрения щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа, прежде всего в качестве заполнителя для бетонов средних и высоких марок (класс В 30, т.е. марка М 400, и более), а также с учетом ситуации на московском рынке, характеризующейся доступностью качественных цементов, эксперименты проводились с применением Старооскольского портландцемента марки ПЦ М500 Д-0 и Белгородского портландцемента марки ПЦ М600 Д-0, удовлетворяющих требованиям ГОСТ 10178 «Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия». В качестве мелкого заполнителя использовался кварцевый песок с Мк=2,3, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 26633 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия» и ГОСТ 8736 «Песок для строительных работ. Технические условия». Вода для затворения бетонных смесей во всех случаях соответствовала ГОСТ 23732 «Вода для бетонов и растворов. Технические условия»

Изготовление бетонных смесей осуществлялось в лабораторном бетоносмесителе принудительного действия. Готовые бетонные смеси испытывались по ГОСТ 10181 с определением подвижности, плотности, воздухововлечения с изготовлением образцов для определения прочности и других свойств (по ГОСТ 10180).

В табл.2.1 приведены фактические составы бетонных смесей, определенные исходя из показателей их плотности, а также расчетные значения объема растворной части, объема (абсолютного и насыпного) и межзерновой пустотности щебня (с учетом данных табл.1.1 по плотности и пустотности заполнителей). В той же таблице представлены результаты испытаний бетонных смесей по ГОСТ 10181, которые показывают, что при постоянной подвижности бетонных смесей расход воды затворения в смесях на щебне Лебединского ГОКа практически не отличается от расхода воды затворения в смесях на контрольных образцах щебня. Аналогичный вывод можно сделать относительно показателя воздухововлечения. Плотность бетонных смесей соответствует плотности крупного заполнителя и в зависимости от его вида возрастает в следующей последовательности: щебень гранитный — щебень из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа — щебень из габбро-диабаза. Таким образом, при постоянном расходе материалов замена гранитного щебня щебнем из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа не приводит к изменению технологических свойств бетонных смесей. При этом важно отметить, что не наблюдается негативных последствий подобной замены, т.е. не происходит увеличения водопотребности и, как следствие, заметного увеличения водоцементного отношения — В/Ц, — показателя, определяющего прочность и другие эксплуатационные характеристики бетонов.

Таблица 2.1. Технологические свойства бетонных смесей в зависимости от вида и расхода цемента и вида крупного заполнителя.

Состав № Вид вяжу-щего мате-риала Вид щебня Расход материалов, кг/м3 В/Ц Осадка конуса, см Плотность бетонной смеси, кг/м3 Воздухо-вовлече-ние, об.% Объем раствор-ной час-ти, л Объем щебня, л/м3 Межзерновая пустотность щебня, л
Вяжущий материал Песок Щебень Вода Абсолютный Насыпной
1. ПЦ М 500 Габбро-диабаз 253 790 1190 169 0,67 2,5 2402 2,1 552,0 431,0 777,0 346,0
2. Гранит 249 777 1136 175 0,70 2,0 2337 2,2 551,9 431,0 789,0 358.0
3. Кварцитопесчаник 255 796 1163 169 0,66 2,5 2383 2,2 555,1 439,7 823,1 383,4
4. Габбро-диабаз 320 742 1144 171 0,53 4,0 2377 2,0 570,8 414,2 747,0 332,8
5. Гранит 322 747 1096 178 0,55 3,0 2343 2,3 567,0 415,8 761.1 345,3
6. Кварцитопесчаник 328 760 1115 169 0,52 2,5 2372 2,1 565,0 421,6 789,1 367,5
7. Габбро-диабаз 390 712 1096 177 0,45 3,5 2490 2,1 587,0 397,0 715.4 318,4
8. Гранит 394 718 1052 181 0,46 3,5 2345 2,2 582.0 399,1 730,6 331,5
9. Кварцитопесчаник 398 727 1066 181 0,45 4,0 2372 2,3 587,0 403,0 754,4 351,4
10. ПЦ М 600 Габбро-диабаз 306 773 1152 182 0,60 2,0 2413 2,6 575,7 317,1 752,0 334,9
11. Кварцитопесчаник 304 770 1134 179 0,59 3,0 2387 2,2 571,0 428,7 802,5 373,8
12. Габбро-диабаз 347 744 1139 176 0,50 2,5 2406 1,9 575,0 412,4 743,5 331,1
13. Кварцитопесчаник 349 748 1097 170 0,49 2,5 2364 1,5 568,1 414,7 776,4 361,7
14. Габбро-диабаз 400 729 1119 175 0,44 2,5 2423 2,0 582,0 405,1 730,0 324,9
15. Кварцитопесчаник 398 727 1065 177 0,44 3,0 2367 2,0 582.9 402,6 753,7 351,1

Изучение влияния вида щебня на темпы твердения и прочность бетонов осуществлялось по ГОСТ «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам». Исследования проводились в возрасте 1,2,3,7 и 28 суток естественного твердения на бетонах с тремя видами заполнителя (габбро-диабаз, гранит, кварцитопесчаник) и портландцементе марки 500 (табл.3.1.,составы 1-9), а также на бетонах с двумя видами щебня и портландцементе марки 600 (табл.3.1.,составы 10-15).

Полученные в ходе экспериментов и приведенные в табл.3.1 данные показывают, что для бетонов на портландцементе марки 500 прочность бетонов на щебне Лебединского ГОКа при всех расходах цемента и во все сроки твердения практически не отличается от прочности бетонов на гранитном щебне (составы 2-3, 5-6, 8-9).

Прочность бетонов на щебне из габбро-диабаза несколько превышает прочность бетонов на гранитном щебне и щебне из кварцитопесчаника, особенно при пониженном расходе цемента (250 кг/м3, состав 1), что соответствует повышенной прочности щебня из габбро-диабаза по показателю дробимости. По мере увеличения расхода цемента до 320 и 390 кг/м3 (составы 4, 7) разница в прочностных показателях нивелируется.

С заменой портландцемента марки М500 на портландцемент марки М600 и, соответственно, с некоторым относительным уменьшением вклада прочности щебня в формирование прочности бетона, разница в показателях прочности бетонов на щебне из габбро-диабаза и кварцитопесчаника Лебединского ГОКа практически отсутствует (составы 10-11, 12-13, 14-15).

Анализ данных табл.3.1 позволяет утверждать, что на основе щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа, в зависимости от вида и расхода цемента, может быть получен бетон с прочностью, соответствующей маркам от 300 до 700 (классы бетона от В 25 до В 50 по ГОСТ 26633). В этом смысле возможности его применения не уступают возможностям применения гранитного щебня и даже щебня из габбро-диабаза.

Таблица 3.1. Составы и прочность бетонов в зависимости от вида и расхода цемента и вида крупного заполнителя.

Состав № Вид вяжущего материала Вид щебня Расход материалов, кг/м3 В/Ц Осадка конуса, см Плотность бетонной смеси, кг/м3 Воздухо-вовлечение, об.% Объем растворной час-ти, л
Вяжущий материал Песок Щебень Вода 1 сут 2 сут 3 сут 7 сут 28 сут
1. ПЦ М 500 Габбро-диабаз 253 790 1190 169 0,67 2,5 2402 2,1 10,1 16,1 19,4 28,6 34,5
2. Гранит 249 777 1136 175 0,70 2,0 2337 2,2 8,0 10,6 15.0 26,7 31,2
3. Кварцитопесчаник 255 796 1163 169 0,66 2,5 2383 2,2 8,0 14,4 15,8 27,1 31,9
4. Габбро-диабаз 320 742 1144 171 0,53 4,0 2377 2,0 12,1 21,7 25,2 36,1 43,0
5. Гранит 322 747 1096 178 0,55 3,0 2343 2,3 10,9 17,3 22,4 32,0 40,5
6. Кварцитопесчаник 328 760 1115 169 0,52 2,5 2372 2,1 9,4 19,9 22.5 32,7 41,3
7. Габбро-диабаз 390 712 1096 177 0,45 3,5 2490 2,1 18,7 29,4 33,3 46,7 53,3
8. Гранит 394 718 1052 181 0,46 3,5 2345 2,2 15,9 24,9 30,3 45,0 52,0
9. Кварцитопесчаник 398 727 1066 181 0,45 4,0 2372 2,3 14,2 26,6 30,5 44,7 52,6
10. ПЦ М 600 Габбро-диабаз 306 773 1152 182 0,60 2,0 2413 2,6 13,4 17,8 34,0 46,0 52,5
11. Кварцитопесчаник 304 770 1134 179 0,59 3,0 2387 2,2 12,0 22,7 29,0 40,6 50,8
12. Габбро-диабаз 347 744 1139 176 0,50 2,5 2406 1,9 14,0 20,7 28,6 48,0 56,8
13. Кварцитопесчаник 349 748 1097 170 0,49 2,5 2364 1,5 14,4 21,8 29,9 46,5 57,4
14. Габбро-диабаз 400 729 1119 175 0,44 2,5 2423 2,0 20,6 41,2 51,0 60,3 67,8
15. Кварцитопесчаник 398 727 1065 177 0,44 3,0 2367 2,0 17,7 39,6 51,8 58,7 68,6

Результаты определения характеристик поровой структуры бетонов по кинетике водопоглощения приведены в табл.4.1, классификация структуры по показателям пористости [6] — в табл.4.2.

Анализ полученных данных показывает, что применение щебня из кварцитопесча-ника Лебединского ГОКа, как и щебня из габбро-диабаза, обеспечивает получение бетонов с плотной структурой. Несколько более высокая плотность бетона на щебне из габбро-диабаза связана с повышенной плотностью заполнителя, а незначительное увеличение показателей объемного водопоглощения Wo и средней крупности пор 2 при использовании щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа может быть связано с его неоптимальным зерновым составом, на что обращалось внимание выше (см.раздел 1). Характерно, что в бетонах с повышенным расходом цемента и, соответственно, в условиях увеличения

источник

12 Июл 2019              25      

© 2023 Строим своими руками · Копирование материалов сайта без разрешения запрещено
Дизайн и поддержка: GoodwinPress.ru