17.09.2019
На сегодняшний день услуги профессионального клининга пользуются большим спросом среди разнообразных коммерческих учреждений и...


17.09.2019
На сегодняшний день многие люди относятся к подоконнику как к чему-то само собой разумеющемуся и применяют его, как максимум, в...


17.09.2019
На сегодняшний день автоматизация производственных процедур является важнейшим этапом развития любой компании. Ленточный конвейер...


17.09.2019
Мебель из дерева издревле является наиболее популярной. Известно, что даже трон у египетского Фараона был выполнен из массива...


17.09.2019
В нынешнем темпе жизни городского жителя, очень часто можно наблюдать картину, когда окружающая среда настолько начинает влиять...


16.09.2019
Выбор букмекерской конторы – важный этап, без правильного прохождения которого успешная и длительная игра на ставках будет просто...


Прочность бетона при сжатии

19.07.2019

Изучению этого вопроса посвящено большое количество отечественных и зарубежных работ. Исследования показали, что сразу после автоклавной обработки бетон достигает 100% и более марочной прочности. Было установлено, что значительная часть клинкерного цемента может быть заменена тонкомолотыми кремнеземистыми добавками.

Чтобы установить применимость основного закона водоцементного отношения для расчета прочности бетона автоклавного твердения, нами был проведен опыт на бетоне, изготовленном на чистом цементе завода «Комсомолец» и с замещением 50% клинкерной части молотым кварцевым песком. Во всех составах расход цемента был принят 320 кг/м3, а расход воды менялся от 106 до 192 л/м3. Следовательно, водоцементное отношение и удобоукладываемость изменялись соответственно от 0,33 до 0,6 и от 180 до 8 сек. После 4-ч выдержки при комнатной температуре бетон запаривали по режиму 2+8+2 ч при 9 ат. Параллельно изготовляли контрольные образцы, твердевшие 28 суток в нормальных условиях. Результаты этого опыта представлены на рис. 64, из которого видно, что зависимость прочности от водоцементного отношения для бетона автоклавного твердения полностью сохраняется.

При одном и том же водоцементном отношении при условии достаточного количества вяжущего и хорошей укладки прочность бетона не зависит от расхода цемента.

При изменении расхода цемента от 300 до 800 кг/м3, но постоянном В/Ц=0,4 прочность бетона практически не изменялась и составляла 520 кГ/см2.

Несколько пониженная прочность бетона при расходе цемента 300 кг/м3 объясняется плохой удобоукладываемостью бетонной смеси этого состава. При увеличении расхода цемента более 700 кг/м3 прочность бетона снижалась.

М.С. Шварцзайдом и Г.В. Красновой было установлено, что при расходе цемента 150—450 кг/м3 прочность песчаного бетона (без крупного заполнителя) достигает соответственно 200—600 кг/м3. Таким образом, автоклавная обработка позволяет без перерасхода цемента получать высокопрочные бетоны без крупного заполнителя, который в ряде районов дефицитен и дорог.

Автоклавная обработка открывает широкие возможности получения высокопрочных бетонов. В НИИЖБе канд. техн. наук В.С. Булгаковым и Л.П. Гиренко были проведены опыты с тем, чтобы выявить возможность получения бетонов марки 600 и выше. В качестве вяжущего был использован портландцемент марки 700; заполнителями являлись гранитный щебень запорожского карьера и тучковский песок. В бетонную смесь, образцы которой подвергали автоклавной обработке, добавляли тонкомолотый песок в количестве 50% расхода цемента. Результаты этих опытов приведены в табл. 22, из которой видно, что расход цемента на 1 м3 бетона нормального твердения для бетона марок 600, 700, 800 составил соответственно 500, 550 и 620 кг. Для бетонов автоклавного твердения расход цемента на 1 м3 бетона значительно ниже — для бетона марок 600, 700, 800, 900 соответственно 250, 320, 400, 500 кг; при этом бетонная смесь имела большую подвижность, чем в случае бетона нормального твердения.

Коэффициент перехода от прочности кубов со стороной 10 см к прочности кубов со стороной 20 см колеблется в пределах 0,83—0,94. С повышением марки бетона это отношение приближается к 1.

Прочность бетона автоклавного твердения в значительной мере зависит от предварительной выдержки свежеотформованного бетона при нормальной температуре, подъема давления пара в автоклаве, выдержки при заданном давлении и спуска давления пара.

Влияние времени предварительного выдерживания и условий запаривания, а также скорости подъема температуры и давления подробно рассматривается в главе II и не требует повторения.

Значительный интерес представляет выбор оптимального давления пара при запаривании. Для выяснения этого вопроса нами были проведены опыты на бетоне состава 1:2,34:3,75 с В/Ц = 0,55 на цементах различного минералогического состава с разным содержанием молотого песка. Запаривание производилось в течение 8 ч при давлении пара 9, 13, 17 и 21 ат. Данные этих опытов представлены в табл. 23. Повышение давления пара выше 9 ат существенно не влияет на прочность при сжатии бетона на чистых цементах и цементах с добавками тонкомолотого кварцевого песка. При повышении давления с 9 до 13 ат наблюдается некоторое увеличение прочности бетона при сжатии, а при дальнейшем увеличении давления до 21 ат прочность начинает уменьшаться. При давлении пара 21 ат запаривание производилось также в течение 2, 4, 6 и 8 ч.

При 21 ат наиболее интенсивно нарастает прочность в первые часы запаривания. При дальнейшем увеличении времени выдержки бетона в автоклаве нарастание прочности сначала уменьшается, затем прекращается и, наконец, прочность начинает падать по сравнению с ранее достигнутой. Из данных табл. 24 видно, что время запаривания под давлением 21 ат может быть сокращено примерно в 2 раза. За 4 и 8 ч запаривания достигается примерно одинаковая прочность бетона при сжатии. Запаривание в течение 8 ч под давлением как 9 ат, так и 21 ат не дает какой-либо существенной разницы. Следует отметить, что при запаривании при 21 ат применялись более замедленные подъем и спуск давления пара. Поэтому, хотя время выдержки изделий при 21 ат уменьшалось вдвое, общее время их пребывания в автоклаве сокращалось незначительно.

Большинство исследователей считает, что запаривание бетона должно производиться при давлении пара в автоклавах 11—13 ат. К таким же выводам привели и наши исследования. П.И. Боженов и Г.Ф. Суворова установили, что для вяжущих различного минералогического состава существует своя оптимальная величина давления пара, которая находится в пределах 16—36 ат. Однако создание автоклавов, рассчитанных на такое давление, приводит к резкому увеличению их стоимости, в связи с чем необходимы тщательные технико-экономические исследования этого вопроса.

Наиболее эффективно повышение температуры и давления пара в автоклавах при изготовлении изделий на нефелиновом цементе. По данным П. И. Боженова, растворы на нефелиновом цементе, подвергнутые запариванию при 17—21 ат, имели прочность, в 2—2,5 раза большую, чем при запаривании при 10 ат.

Эффективность увеличения давления с 9 до 11—13 ат при использовании песчанистого портландцемента, а также известкового вяжущего доказана многочисленными исследованиями. В США запаривание в автоклаве, как правило, производят при давлении пара порядка 11 ат.

В связи с производством искусственных пористых заполнителей существенный интерес представляет установление эффективности автоклавной обработки легких бетонов различных видов.


В табл. 25 приведены данные о влиянии автоклавной обработки на прочностные показатели легких бетонов различных видов большого объемного веса. Опыты проводились на портландцементе Воскресенского завода марки 400 и с заменой 50% его молотым песком. Мелким заполнителем служил кварцевый песок. Жесткость смесей составляла 30—60 сек.

Из этой таблицы видно, что все бетоны после запаривания по режиму 3+6+3 ч имели прочность, значительно превышающую марочную. Однако вследствие применения в этих опытах легких заполнителей невысокого качества (большой насыпной вес, развитая поверхность, требующая повышенного расхода вяжущего) объемный вес легкого бетона был очень высок, что снижало эффективность их применения.

Особый интерес представляет изучение керамзитобетона, позволяющего в широком диапазоне изменять его объемный вес и прочность. При исследовании керамзитобетонов применялись следующие вяжущие: песчанистый портландцемент, смешанное цементно-известково-песчаное и известково-шлаковое. В качестве компонентов вяжущих использовались молотый клинкер Kapaдагского завода и портландцемент Белгородского завода, молотая негашеная известь-кипелка Люберецкого и Домодедовского заводов, доменный гранулированный шлак Ново-Тульского завода и молотый кварцевый песок Люберецкого месторождения. Активность извести Люберецкого завода составляла около 58%, а Домодедовского (двух партий) — соответственно 65 и 83,4%. Крупным пористым заполнителем служил керамзитовый гравий Лианозовского, Новокуйбышевского и Дубровского заводов (ленинградский керамзит) из двух фракций: 5—10 и 10—20 мм. В качестве мелкого заполнителя во всех случаях применялся пористый песок, полученный дроблением крупных пористых заполнителей. Характеристика заполнителей приведена в табл. 26.

Основные результаты испытаний керамзитобетонов на смешанных цементно-известково-песчаных и известково-шлаковых вяжущих различного состава приведены на рис. 65. Они подтверждают главные закономерности в отношении оптимальных составов этих вяжущих, которые были установлены нами и другими исследователями при испытании их в растворах пластичной консистенции. Наибольшая прочность керамзитобетона на смешанном вяжущем достигалась как при использовании ленинградского, так и лианозовского керамзитов состава: 30% портландцемента +30% извести-кипелки +40% молотого кварцевого песка.

Оптимальный состав известково-шлакового вяжущего для керамзитобетона был следующий: 15% извести-кипелки +85% шлака (в опытах применялись известь Домодедовского завода первой партии, карадагский клинкер и новотульский доменный шлак). Эти же составы явились оптимальными при испытании вяжущих в растворах пластичной консистенции состава 1:3 на стандартном песке.

Как видно из рис. 66, при увеличении расхода вяжущего прочность керамзитобетона повышалась. Однако рост прочности происходил до определенного предела — 200—220 кГ/см2.

Эти данные согласуются с исследованиями А. И. Ваганова, показавшего, что при одном и том же содержании керамзитового гравия в бетоне увеличение прочности растворной части (за счет увеличения активности вяжущего, его расхода, изменения В/Ц и т. д.) повышает прочность бетонных образцов до определенного предела, зависящего от вида керамзита. После достижения этого предела нет практического смысла добиваться роста прочности бетона за счет увеличения прочности растворной части. Наши опыты показали, что в данном случае величина 200— 220 кГ/см2 соответствует предельной прочности керамзитобетона на новокуйбышевском керамзите.

Аналогичные исследования, проведенные на лианозовском керамзите, показали, что предельная прочность при сжатии бетона на данном заполнителе составляет 170—180 кГ/см2. При этом автоклавная обработка позволяет получать бетоны указанных марок объемным весом в высушенном состоянии 1000—1200 кг/м3.

Подбор составов бетона автоклавного твердения производился по методике, разработанной лабораторией легких бетонов НИИЖБа. Жесткость бетонных смесей, применявшихся в исследованиях, составляла в основном 40—45 сек.

При формовании образцов, как правило, применялся пригруз 40 Г/см2. Для каждого определения изготовлялось 3—6 кубов размером 10x10x10 см. Отформованные образцы в течение 1,5—2 ч выдерживались при комнатной температуре, а затем помещались в автоклав. Запаривание производилось в металлических формах, закрытых сверху крышками, по различным режимам, после чего образцы извлекались из автоклава и остывали 6—10 ч в форме.

Прочность образцов при сжатии, их объемный вес и влажность определялись через сутки после окончания запаривания.

Так как известно, что такие заполнители легких бетонов, как керамзит, аглопорит и др., обладают в условиях автоклавной обработки достаточно высокой гидравлической активностью, были проведены опыты по выявлению влияния состава вяжущих на прочность легких бетонов. Исследования проводились на песчанистом портландцементе, смешанном известково-цементно-песчаном и известково-шлаковом вяжущих. На рис. 67 приведены кривые, показывающие влияние состава песчанистого портландцемента на прочность керамзитобетона в зависимости от вида, тонкости помола и расхода вяжущего, а также вида керамзита и режима запаривания.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что при запаривании по различным режимам по мере добавления, к цементу тонкомолотого кварцевого песка прочность керамзитобетона оставалась постоянной до введения в вяжущее 30% кремнеземистого компонента. Это, по-видимому, связано с взаимодействием портландцемента с мелкими фракциями гидравлически активного легкого заполнителя. Дальнейшее увеличение количества кремнеземистой добавки, вводимой в состав вяжущего, приводило к понижению активности цемента, вследствие чего прочность бетона снижалась. Эта закономерность сохранялась при использовании цементов разных заводов с различной тонкостью помола.

Таким образом, при изготовлении керамзитобетона оптимальным составом песчанистого цемента, назначенным из соображений экономии вяжущего, так же как и при обычном тяжелом бетоне, является состав, содержащий около 30% молотого песка (от общего веса вяжущего).

Как следует из рис. 67, большое влияние на прочность керамзитобетона автоклавного твердения оказывает также тонкость помола вяжущего. Так, при увеличении удельной поверхности вяжущего с 2800—3000 до 4000—4300 см2/г прочность бетона возрастала в зависимости от вида вяжущего со 100 до 450 кГ/м2.

В табл. 27 приведены прочностные данные и объемный вес конструктивно-теплоизоляционного керамзитобетона на лианозовском керамзите, пропаренного по режиму 3+6+3 ч при t = 85-90° С с предварительной выдержкой 2,5 ч и подвергнутого автоклавной обработке по режиму 2+6+2 ч при 9 ат с такой же предварительной выдержкой. Примерно при одинаковом расходе вяжущего и неизменном объемном весе автоклавные бетоны на 20—50% прочнее пропаренных, при этом экономия клинкерного цемента для первых составляет 40%.

Исследования показали также, что автоклавная обработка в зависимости от величины давления пара и режима запаривания значительно снижает влажность керамзитобетона по сравнению с пропариванием, что уменьшает объемный вес изделий и увеличивает их теплозащитные свойства. Так, после запаривания по режиму 2 + 6 + 2 ч при 9 ат керамзитобетон имел остаточную влажность, колеблющуюся в пределах 5—12% по весу, а по режиму 1+4+1 ч при 13 ат—2—6%.

Аналогичные результаты по всем показателям были получены и на бесцементном известково-шлаковом вяжущем.

Как следует из рис. 66, повышение давления при запаривании с 9 до 13 ат во многих случаях позволяет значительно сократить продолжительность автоклавной обработки. Кроме того, запаривание при 13 ат более предпочтительно с точки зрения снижения остаточной влажности в изделиях.

Результаты исследований конструктивных высокопрочных керамзитобетонов на ленинградском керамзите и аглопоритобетонов на минском аглопорите представлены на рис. 68 и 69.

Как и в опытах с конструктивно-теплоизоляционными бетонами, в данных опытах независимо от вида вяжущего водопот-ребность бетонной смеси одной и той же жесткости при различных расходах вяжущего остается почти постоянной (колебания в расходе воды для достижения одинаковой жесткости в отдельных случаях достигают 10—12%)- Следовательно, приведенные на рис. 68 и 69 значения прочности легкого бетона при расходе вяжущего в пределах до 500—530 кг/м3 также подчиняются зависимости R = f(Ц/В). Эта зависимость представляет собой прямую линию, т. е. остается такой же, как и для обычных тяжелых бетонов.

Прочность ленинградского керамзита в рассматриваемых пределах расхода вяжущего не лимитирует прочности керамзитобетона, и на основе данного заполнителя могут быть получены высокомарочные легкие бетоны. Автоклавная обработка такого бетона позволяет значительно сократить расход вяжущего по сравнению с пропариванием и нормальным твердением и получить керамзитобетон прочностью 300—400 кГ/см2 и объемным весом в высушенном состоянии 1400—1500 кг/м3. Расход клинкерного цемента в зависимости от вида вяжущего составляет при этом 80—350 кг/м3.

Автоклавная обработка позволяет получить легкие бетоны на аглопорите прочностью 300—400 кГ/см2 при объемном весе 1600—1700 кг/м3. Расход клинкерного цемента составляет при этом 230—370 кг/м3. Аналогичные результаты могут быть достигнуты и на бесцементном известково-шлаковом вяжущем.

Повышение давления насыщенного пара с 9 до 13 ат, так же как и для конструктивно-теплоизоляционных бетонов, позволяет значительно сократить продолжительность автоклавной обработки.

Данные, приведенные в табл. 27, свидетельствуют об эффективности автоклавной обработки керамзитобетонов при сравнительно небольшом расходе вяжущего (250—300 кг/м3). Прочность автоклавного керамзитобетона при практически неизменном объемном весе в 1,5 раза превышает прочность пропаренного бетона. Приведенный расход вяжущего следует считать наиболее оптимальным.

Таким образом, при автоклавной обработке через 8—12 ч можно получить керамзитобетон объемным весом 1000— 1200 кг/м3 и прочностью при сжатии 150—200 кГ/см2 на керамзитовом гравии марки 400, керамзитобетон объемным весом 1400—1500 кг/м3 и прочностью 300—400 кГ/см2 на керамзитовом гравии марки 800, а также аглопоритобетон объемным весом 1600—1700 кг/м3 и прочностью 300—400 кГ/см2.

Расход клинкерного цемента составляет 80—250 кг на 1 м3 бетона (в зависимости от вида вяжущего и керамзита). Аналогичные результаты по прочности и объемному весу могут быть получены на бесцементных вяжущих (например, известковошлаковом).


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна