архитектура и строительство

Перспективы использования щебня из кварцитопесчаника ОАО "Лебединский ГОК" в качестве крупного заполнителя для бетонов.часть3

Щебень|3.5. ПРИЗМЕННАЯ ПРОЧНОСТЬ И НАЧАЛЬНЫЙ МОДУЛЬ УПРУГОСТИ БЕТОНА НА ЩЕБНЕ ИЗ КВАРЦИТОПЕСЧАНИКА

Выше (см. раздел 3) было показано, что использование щебня из кварцитопесчаника вместо гранитного щебня отрицательно не сказывается на прочности бетона. Это подтверждает данные по показателям дробимости заполнителей и является косвенным свидетельством того, что замена гранитного щебня щебнем из кварцитопесчаника не снижает прочности и структуры контактной зоны "раствор - крупный заполнитель".

Для дальнейшего выявления возможного влияния прочностных и упругопластических свойств щебня из кварцитопесчаника на соответствующие характеристики бетона, были проведены испытания по определению физико-механических свойств бетонов, в том числе призменной прочности, прочности на растяжение при изгибе и начального модуля упругости в зависимости от расхода цемента и вида крупного заполнителя. Все эти показатели в значительной степени определяются видом и качеством заполнителя.

Так, например, использование загрязненного заполнителя приводит к ослаблению контактной зоны "раствор-щебень" и, в результате, к снижению относительного значения призменной прочности, прочности на растяжение при изгибе и начального модуля упругости. В то же время, применение щебня из высокопрочных плотных и упругих горных пород приводит к увеличению модуля упругости. Испытания по определению призменной прочности и начального модуля упругости проводились по ГОСТ 24452 "Бетоны.

Методы определения призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона" для бетонов марок 500, 600 и 700 на двух видах щебня - габбро-диабаза и кварцитопесчаника Лебединского ГОКа. Прочность на растяжение при изгибе определялась по ГОСТ 10180. Для сопоставления полученных результатов фактические значения призменной прочности и прочности на растяжение при изгибе относились к кубиковой (марочной) прочности (Rпр/R, Rи/R). Значения начального модуля упругости сопоставлялись с нормативными значениями для соответствующих марок (классов) бетонов по прочности по СНиП 2.03.01-84. Результаты испытаний, приведенные в табл.5.1, показывают, что влияние вида щебня на физикомеханические свойства бетона проявляется главным образом в составах с расходом цемента 300 кг/м3 (составы 10-11). В этом случае, значение коэффициента призменной прочности (Rпр/R) бетона на контрольном щебне несколько превышает аналогичный показатель бетона на кварцитопесчанике (соответственно 0,83 и 0,79).

То же самое справедливо для относительных значений прочности на растяжение при изгибе Rи/R (соответственно 0,083 и 0,079). С увеличением расхода цемента показатели физико-механических свойств бетонов на различных видах щебня все больше нивелируются и при расходе цемента 400 кг/м3 (составы 14-15) практически выравниваются. При этом следует отметить, что независимо от вида щебня показатели призменной прочности и прочности на растяжение при изгибе соответствуют или превышают средние значения, принимаемые для тяжелых бетонов (Rпр/R =0,7, Rи/R=0,06-0,07).

Значения начального модуля упругости для всех составов бетонов независимо от вида щебня также превышают нормативные значения, предусмотренные СНиП 2.03.01-84 для бетонов соответствующих классов (марок) по прочности.

Некоторое превышение абсолютных значений начального модуля упругости бетонов на щебне из габбродиабаза по отношению к бетонам на щебне из кварцитопесчаника связано, очевидно, с более высокими упругими свойствами и прочностью контрольного щебня. Таким образом, проведенные испытания показали, что использование щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа в качестве заполнителя тяжелых бетонов классов В 37,5 - В 50 (марки 500-700) не ухудшает такие физико-механические свойства бетонов, как призменная прочность, прочность на растяжение при изгибе и начальный модуль упругости, значения которых при расчете конструкций могут применяться в соответствии с требованиями СНиП2.03.01-84.

Таблица 5.1. Физико-механические свойства бетонов на различных заполнителях (Л - щебень Лебединского ГОКа, К-1 - щебень контрольный ? 1 из габбро-диабаза).

Состав

? Вид вяжущего материала Вид щебня Расход материалов,

кг/м3 В/Ц Прочность при сжатии R, МПа Призменная прочность

Rпр, МПа

Прочность на растяжение при изгибе

Rи, МПа Модуль упругости

E, МПа Rпр/R Rи/R Класс

(марка) бетона по прочности Нормативное значение

Е, МПа (СниП

2.03.01-84

Вяжущий материал Песок Щебень Вода

1. ПЦ

М

500 Габбро-диабаз 253 790 1190 169 0,67 34,5 - - - - - - -

2. Гранит 249 777 1136 175 0,70 31,2 - - - - - - -

3. Кварцитопесчаник 255 796 1163 169 0,66 31,9 - - - - - - -

4. Габбро-диабаз 320 742 1144 171 0,53 43,0 - - - - - - -

5. Гранит 322 747 1096 178 0,55 40,5 - - - - - - -

6. Кварцитопесчаник 328 760 1115 169 0,52 41,3 - - - - - - -

7. Габбро-диабаз 390 712 1096 177 0,45 53,3 - - - - - - -

8. Гранит 394 718 1052 181 0,46 52,0 - - - - - - -

9. Кварцитопесчаник 398 727 1066 181 0,45 52.6 - - - - - - -

10. ПЦ

М

600 Габбро-диабаз 306 773 1152 182 0,60 52,5 43,8 4,3 38000 0,83 0,083 М 500

(B37,5) 36000

11. Кварцитопесчаник 304 770 1134 179 0,59 50,8 40,1 4,0 36500 0,79 0,079 М 500

(B37,5) 36000

12. Габбро-диабаз 347 744 1139 176 0,50 56,8 45,3 4,6 40500 0,80 0,081 M 600

(B45) 37500

13. Кварцитопесчаник 349 748 1097 170 0,49 57,4 46,9 4,5 38500 0,82 0,078 M 600

(B45) 37500

14. Габбро-диабаз 400 729 1119 175 0,44 67,8 54,9 5.1 43500 0,81 0,075 M 700

(B50) 39000

15. Кварцитопесчаник 398 727 1065 177 0,44 68,6 56,3 5,2 40500 0,82 0,076 M 700

(B50) 39000

3.6. МОРОЗОСТОЙКОСТЬ И ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОСТЬ БЕТОНА НА ЩЕБНЕ ИЗ КВАРЦИТОПЕСЧАНИКА

Влияние крупного заполнителя на морозостойкость и водонепроницаемость бетонов при использовании щебня из плотных пород с малым водопоглощением связано с наличием в заполнителе загрязняющих примесей (пыль, глина) или слабых зерен, приводящих к росту водопотребности бетонных смесей и/или способных насыщаться водой и претерпевать деформации расширения при отрицательных температурах, а также способствующих ухудшению сцепления цементного камня и раствора с поверхностью зерен щебня. Выше было показано, что применение щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа не оказывает отрицательного воздействия на физико-механические и деформативные свойства бетонов. Это является косвенным подтверждением высоких прочностных свойств щебня из кварцитопесчаника и свидетельством отсутствия в нем слабых зерен и вредных примесей, ухудшающих структуру бетона, в том числе контактную зону.

Аналогичный вывод позволяют сделать результаты испытаний по определению морозостойкости и водонепроницаемости бетонов. Они проводились по 3-му методу ГОСТ 10060 "Бетоны. Методы контроля морозостойкости" и по ГОСТ 12730.5 "Бетоны. Методы определения водонепроницаемости". Эксперименты проводились на бетонах составов 5 и 8 на гранитном щебне и составов 6 и 9 на щебне из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа при расходе цемента 320 и 400 кг/м3.

Результаты определения морозостойкости и водонепроницаемости бетонов приведены в табл.6.1. Они показывают, что применение щебня из кварцитопесчаника Ле-бединского ГОКа обеспечивает тот же уровень долговечности бетона - морозостойкости и водонепроницаемости, что и гранитный щебень. Абсолютные значения результатов испытаний свидетельствуют о достаточно высокой долговечности полученных бетонов независимо от вида щебня. При расходе цемента 320 кг/м3 водонепроницаемость бетонов соответствует марке W6, а с увеличением расхода цемента до 400 кг/м3 она возрастает до W12 - W14. Морозостойкость бетонов, также независимо от вида щебня, соответствует маркам F250 и F350.

Полученные данные свидетельствуют об отсутствии негативного влияния щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа на долговечность бетона, которая соответствует его высокой плотности, прочности и отсутст-вию загрязняющих примесей.

3.7. ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЩЕБНЯ ИЗ КВАРЦИТОПЕСЧАНИКА

Наряду с приведенными выше результатами определения физико-механических свойств щебня из кварцитопесчаника и бетонов на его основе, важным показателем, определяющим возможности и условия применения материала и его долговечность, яв-ляется химический состав и содержание различных примесей, способных повлиять на свойства бетона и стальной арматуры.

Результаты химического анализа щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа в сопоставлении с нормативными требованиями приведены в табл.7.1. Получен-ные данные показывают, что щебень из кварцитопесчаника не содержит примесей, вид или содержание которых способны привести к ухудшению качества бетона или корро-зии стальной арматуры. Так, содержание аморфных разновидностей диоксида кремния, способных привести к щелочной коррозии заполнителя, не превышает 18 ммоль/л при нормативном значении 50 ммоль/л. Соединения серы водорастворимые соединения хлора, представляющие опасность с точки зрения сохранности стальной арматуры, в щебне Лебединского ГОКа отсутствуют.

То же самое относится к примесям в виде угля и свободного волокна асбеста, способ-ных вызвать снижение прочности и долговечности бетона.

Таблица 6.1. Физико-механические свойства бетонов на различных заполнителях (Л - щебень Лебединского ГОКа, К-1 - щебень контрольный ? 1 из габбро-диабаза).

Состав ? Вид

вяжущего материала Вид щебня Расход материалов,

кг/м3 В/Ц Осадка конуса,

см Прочность контрольных образцов

Rк МПа Марка

бетона по водонепроницаемости Прочность при сжатии, МПа/Кмрз*), после циклов замораживания и оттаивания Марка бетона

по морозостойкости

Вяжущий материал Песок Щебень Вода 100 150 200 250 300 350

5. ПЦ

М

500 Гранит 322 747 1096 178 0,55 3,0 40,0 W6 41,7

1,04 42,0

1,05 - 37,6

0,94

37,6

0,94

- F250

6. Кварцитопесчаник 328 760 1115 169 0,52 2,5 40,7 W6 40,4

0,99

42,2

1,05

- 38,8

0,95

33,2

0,82

- F250

8. ПЦ

М

500 Гранит 394 718 1052 181 0,46 3,5 49,5 W12 50,0

1,01

- 51,0

1,03

- 49,0

0,99

47,0

0,95

F350

9. Кварцитопесчаник 398 727 1066 181 0,45 4,0 48,4 W14 50,5

1,04

- 48,4

1,00

- 49,0

1,01

46,9

0,97

F350

Кмрз* - отношение прочности основных образцов после данного количества циклов замораживания и оттаивания к прочности контрольных образцов. Критерий морозостойкости - снижение прочности основных образцов по отношению к прочности контрольных не более чем на 5% (т.е. Кмрз > 0,95)

Таблица 7.1. Результаты химического анализа щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа и их сопоставление с нормативными требованиями.

Вид и содержание компонентов (прмесей) Ед. изм. Характер вредного воздействия на бетон Содержание

В щебне Лебединского ГОКа Нормативное по ГОСТ 26633

Аморфные разновидности диоксида кремния. Ммоль/л Ухудшение качества поверхности и внутренняя коррозия бетона Fe2O3 - 3,9,

в т.ч. FeO - 1,13

Каждый в отдельности - не более 10, в сумме - не более 15

- Cера,

- сульфиды, кроме пирита (марказит,пирртин и др.)

- cульфаты (гипс, ангидрит и др.)

в пересчете на SO3 в %

Мас.% Ухудшение качества поверхности и внутренняя коррозия бетона, коррозия стальной арматуры Следы не более 1,5

Пирит в пересчете

на SO3 Мас.% Ухудшение качества поверхности и внутренняя коррозия бетона, коррозия стальной арматуры Следы Не более 4

Магнезит, гидрооксиды железа (гетит и др.), апатит, нефелин,

Фосфорит

Мас.% Снижение прочности и долговечности Малой плотности Особо плотная

Галоиды (галит, сильвин и др.), включающие водорастворимые

хлориды, в пересчете на ион хлора

Мас.% Коррозия стальной арматуры Нет Не более 0,1

Свободное волокно асбеста Мас.% Снижение прочности и долговечности бетона Нет Не более 0,25

Уголь Мас.% Снижение прочности и долговечности бетона Нет не более 1

Автор: д.ф. - м.н., профессор, ген. директор ООО "ТМО "Совтех" В.М.Абросимов

Источник: Открытое акционерное общество "Лебединский ГОК"




Как избавиться от водорослей в прудуКак вернуть былую красоту личному эко уголку природы? Основной современный...
Пластиковые окна, производство оконПроизводство окон из ПВХ с каждым годом набирает всё новые...
Как создать в квартире уютную обстановку.Яркие цвета и натуральная структура материалов - основное, сем отличается...
Почему сегодня выгодно покупать керамическую плитку отечественных производителейРоссийская керамическая плитка составила достойную конкуренцию продукции самых известных мировых...
Влагостойкая плита ОСБ в ПетербургеШирокое применение в строительстве получил новый строительный материал ориентированно-стружечная плита,...