ЗЕРНОВОЙ СОСТАВ КРУПНОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ


Вопрос о зерновом составе заполнителя был всегда одним из нерешенных вопросов в технологии бетона. С одной стороны, мно­голетняя практика работы показывала целесообразность примене­ния непрерывного зернового состава, подобранного по различным «идеальным» кривым, с другой стороны — многочисленные опыты доказывали преимущества прерывистой гранулометрии, позволяю­щей получить бетон наивысшего качества.

До недавнего времени этот спор носил чисто теоретический ха­рактер, так как природные смеси содержат, как правило, зерна всех фракций, а разделение заполнителей на фракции применялось лишь в исключительных случаях. В последние годы, в связи с раз­витием промышленности сборного железобетона и необходимостью обеспечения постоянства зернового состава крупного заполнителя,, перед нерудной промышленностью был поставлен вопрос о постав­ке фракционированного заполнителя.

При непрерывной гранулометрии потребность в мелком шебне (гравии) —3—10 мм— весьма велика (около половины от общего количества требующегося заполнителя). Получение такого боль­шого количества мелкого щебня (гравия) сопряжено со значи­тельными трудностями, а стоимость этого щебня из-за дополни­тельных операций по дроблению и повышенного количества отхо­дов будет больше стоимости щебня более крупных фракций.

В связи с этим было предложено использовать класс заполни­теля 3—10 мм только для весьма тонкостенных элементов, требую­щих предельной крупности заполнителя 10 мм. Для большинства элементов, в бетоне которых должен применяться щебень (гравий) с предельной крупностью 20 мм, должен использоваться только один класс материала по крупности, а именно: 10—20 мм, а при предельной крупности ’40 мм—два класса 10—20 и 20—40 мм. В этом случае потребность в щебне фракции 3—10 мм должна со­кратиться почти в 2,5 раза и, кроме того, значительно упрошается складирование заполнителей на многих заводах железобетонных изделий и облегчается эксплуатация дозировочных устройств в бе — тоносмесительных цехах. Это предложение наиболее целесообразно осуществить при применении жестких смесей; в этом случае зна­чительно уменьшается опасность расслоения, которая если судить по известным исследованиям прерывистой гранулометрии, и являет­ся основным препятствием для широкого использования прерыви­стых составов на производстве.

Для проверки свойств бетонов на щебне различного зернового состава были поставлены специальные опыты. Бетонные смеси изготовлялись на заполнителях разного вида и крупности: щебень и гравий Академического карьера, рядовой и мелкий песок (рис. 35) и при разных значениях В/Ц. Во всех случаях подбирав лось оптимальное (с точки зрения прочности бетона и жесткости» бетонной смеси) содержание песка в смеси заполнителей. Для опы-. тов были приняты две градации жесткости — 30 сек. (малопод­вижная смесь) и 250—300 сек. (особо жесткая смесь) и три значе­ния В/Ц: 0,3, 0,4 и 0,5. Твердение осуществлялось в различных условиях (пропаривание, термальное хранение).

При использовании в опытах песка с Мкр 2,8 и предельной круп» ностью щебня 20 мм применялся портланд-цемент с активностью

550 кг/см2; остальные опыты проводились на цементе с актив­ностью 395 кг! см2 (соответственно № 3 и № 5 по табл. 8).

Из каждого замеса определялась жесткость смеси на техниче-. ском вискозиметре и изготовлялись образцы путем вибрации на лабораторной виброплощадке до состояния полного уплотнения. Особо жесткие смеси уплотня­лись с пригрузкой. Отформован­ные образцы пропаривались по режиму 3—8—3 или твердели в нормальных условиях. Испыта­ние образцов производилось че­рез 6—12 час. после окончания тепловой обработки или после 7 (в нескольких опытах после 3) дней твердения в нормальных условиях.

Оптимальный зерновой со­став крупного заполнителя при составлении смеси из двух или более фракций устанавливался путем подбора смеси с наимень­шим объемом межзерноаых пу­стот. Пррведенные с этой целью опыты показали, что в довольно широких пределах соотношения отдельных фракций мало сказы­ваются на величине объемного ве­са и. пустотностн заполнителя как в свободно насыпанном, так и вибрироваином состоянии. Поэто­му окончательный выбор соотно­шения фракций производился в расчете на возможно меньшее содержание мелких фракций в смеси, которые увеличивают удельную поверхность заполнителя и, следо­вательно, водопотребность, а также повышают его стоимость. Оптимальные составы приведены в табл. 28.

При обработке результатов были исключены’данные тех опытов

60

0,15 0,3 \,2 S

Размер сит, ш

Таблица 28 Оптимальный зерновой состав крупного

Заполнителя

Предельная крупность щебни в мм

Содержание в. смеси отдельных фракций в °/0

3-10

10-20

20-40

20

30

70

40

30

35

35

40

— ~

30

70

7 Зак. 1297

(в основном малопо­движные смеси, одно — фракционный заполни­тель), <в которых из-за слишком низкого со­держания песка бетон­ная смесь расслаива­лась. Во всех осталь­ных случаях расслаи­вания не наблюдалось.

Оптимальное содержание песка в составе бетонной сме­си выбиралось по величинам коэффициента расхода цемента /(расх (отношение расхода цемента в кг/м3 и прочности бетона в кг/см2). Минимальная величина /Срасх для данного зна­чения В/Ц соответст — Ф вовала оптимальному

Содержанию песка. Как и следовало ожи­дать, отсутствие мел­ких фракций в круп­ном заполнителе потре­бовало почти во всех случаях большего со­держания песка в бе­тоне. Поэтому расход крупного заполнителя снизился на 5—10%.

Для того чтобы про­следить, в какой степе-г ни удаление мелких фракций из заполните­ля сказывается на свойствах бетона и бе­тонной смеси, были по­строены на основе дан­ных, отвечающих опти­мальным составам бе-, тона, графики зависй-. мости прочности бето­на и расхода цемента при .постоянной жест­кости от цементновод — ного отношения (рис. 36). Для построения зависимостей Яб — F (Ц/В) использовались данные о.-прочности образцов после 7-днев­ного твердения в нормальных условиях.

Проведенные опыты показали, что при крупном (-Мкр = 2,8— 2,9) или среднем песке (Мкр — 1,9) исключение из собтава круп­ного заполнителя с предельной крупностью 20 и 40 мм фракции 3—10 мм не вызывает снижения прочности бетона и в отдельных случаях даже повышает ее. При мелком песке (Мкр = 1,02) и пре­дельной крупности заполнителя 20 мм применение однофракцион — ного щебня вызывает снижение прочности бетона, особенно при малоподвижных смесях. Прочность бетона, особенно при малопод­вижных смесях, снижалась также и при применении однофракци — онного заполнителя фракции 20—40 мм. Аналогичные выводы были
Сделаны и при сравнении данных по прочности пропаренных Об­разцов.

Что касается влияния фракционного состава крупного заполни­теля на жесткость бетонной смеси, то, как показали опыты (рис. 37), исключение мелких фракций практически не вызывает увеличения расхода цемента для получения той же жесткости и в большинстве случаев даже несколько снижает его.

Окончательное суж­дение о целесообраз­ности использования Jb Бетоне заполнителя, ли­шенного мелких фрак­ций, было получено пу­тем сопоставления рас­ходов цемента, необхо­димых для получения равных прочностей бе­тона при одинаковой жесткости смеси. Для такого сопоставления по полученным кри­вым зависимости R6=FW/B) и =/(Я/В) были по­строены зависимости прочности бетона от расхода цемента при постоянной жесткости смеси (рис. 38 и 39). Из этих рисунков сле­дует, что отсутствие в заполнителе с пре­дельной крупностью 20 и 40 мм фракции 3—10 мм или дйет не­большую экономию цемента до 10%, или, по крайней мере, не вы­зывает перерасхода цемента, за исключением смесей на очень мелком песке (Мкр—1). Перерасход цемента при очень мел­ком песке ощутим для малоподвижных смесей, для которых он доходит до 20% и мало заметен для жестких смесей, при которых он не превышает 5%. Исключение при предельной крупности за­полнитель 40 мм обеих фракций 3—10 и 10—20 мм и использова­ние только фракции 20—40 мм нерационально, так как в этом слу­чае имеет место перерасход цемента до 20%.

Таким образом, проведенные опыты показали целесообразность исключения фракции щебня или гравия 3—10 мм из состава жест­кой смеси при использовании песков средней крупности с модулем крупности не менее 2. Для более мелких песков решение вопроса о выборе количества фракций крупного заполнител. я и о необходи­мости соответствующего обогащения песка должно быть сделано на основании предварительных опытов. Во всех случаях при при-

300

7* .99

Менении заполнителя, лишенного мелких фракций, следует Обяза­тельно производить предварительные подборы состава ‘бетонной смеси для нахождения оптимального (по прочности бетона и жест­кости бетонной смеси) содержания песка.

Экономические расчеты, проведенные А. И. Дайном‘[77], пока-1 Зали, что исключение фракции 3—10 мм из состава бетонной смеси за счет меньшей стоимости более крупных фракций и большего со­Держания песка может Ьбеспечить экономию около 2 руб. на 1 Ла бетона. Кроме того, в связи с ликвидацией дополнительной стадии дробления высвободятся капитальные вложения в размере при­мерно 0,7 млн. руб. на 1 млн. ж3 бетона. Наконец, уменьшение по­Требности в фракции 3—10 мм будет способствовать значительному сокращение затрат труда на предприятиях нерудной промышлен­ности.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *