Практика использования песчаного бетона на Вяземском ДСК

ОАО «Вяземский домостроительный комбинат», одно из крупных предприятий строительной индустрии Смоленской области, производит широкую номенклатуру конструкций для жилищного, дорожного, инженерного строительства и благоустройства территорий. Изделия комбината поставляются на стройплощадки Смоленска и Смоленской области, а также в Москву и Московскую область. Предприятие находится вблизи от Вяземского горно-обогатительного комбината, имеющего большие запасы крупного песка.
Поскольку транспортная составляющая в стоимости песка на Вяземском комбинате незначительна, изготовление конструкций из песчаного бетона экономически весьма целесообразно. Эффект от перевода производства с тяжелого на песчаный бетон составлял (по стоимости материалов) 60 руб. на м3 в ценах 2000 г.
Базовая технология предприятия — поточно-агрегатная с уплотнением бетонных смесей с OK 1-2 см на стандартных виброплощадках. Ряд изделий — блоки стен подвалов, плиты для ленточных фундаментов — изготовляются из смесей жесткостью 5-7 сек на полу цеха с немедленным съемом бортоснастки.
Переход к производству изделий из песчаного бетона производился в рамках существующих технологий с использованием цементно-песчаных смесей той же удобоукладываемости, что в смесях из тяжелого бетона. Однако переход на песчаный бетон не сводился только к исключению щебня из состава бетонной смеси.
Известно, что в песчаных бетонах класса по прочности на сжатие В7.5-В15, особенно при использовании жестких смесей, цементного теста не хватает для заполнения с избытком межзернового пространства песка. Такие бетоны могут быть отнесены к категории крупнопористых (тощих), использование которых запрещено СНиП 2.03.01-84 для изготовления несущих конструкций. Причиной запрета является низкая однородность материала. Как известно, для достижения постоянной вероятности появления прочности равной нормативным сопротивлениям, т. е. требуемой обеспеченности, необходимо при увеличении коэффициента вариации назначать более высокую среднюю прочность бетона.
Поскольку для большинства конструкций прочность бетона является определяющим фактором несущей способности, то компенсацией снижения однородности является увеличение прочности, т. е., как правило, повышение расхода цемента.
Подтверждением факта снижения однородности является нестандартная форма разрушения образцов (кубов из тощих песчаных бетонов) и более высокий коэффициент вариации при их испытании, причем тем больший, чем меньше размер образца. Это объясняется, в первую очередь, структурной пористостью — наличием незаполненных цементным тестом промежутков между частицами заполнителя, неравномерно распределенных в объеме образца. При стихийном распределении пор возможна их концентрация в зоне главных растягивающих напряжений, что приводит к снижению разрушающего усилия.
Для повышения однородности материала была использована воздухововлекающая добавка (ВВД). Введение ВВД дало возможность перевести беспорядочно расположенные макропоры, вызванные нехваткой цементного теста, в микропоры воздухововлечения, расположенные равномерно по объему изделия. Показано, что введение оптимального количества ВВД в тощие цементно-песчаные смеси не увеличивает объем вовлеченного воздуха, а лишь изменяет характер и структуру порового пространства.
В качестве наиболее дешевой и эффективной ВВД была использована смола нейтрализованная воздухововлекающая (СНВ). Проведены подборы составов песчаного бетона для наиболее массовых конструкций, выпускаемых комбинатом. Установлено, что объем введения CHB существенно зависит от вида цемента и при использовании цемента Брянского завода, на котором работает комбинат, не превышает 0,02 % Ц.
Технологический процесс производства изделий был изменен незначительно: в связи с использованием раздельного перемешивания (цемент-песок насухо, затем вводится вода с СНВ) общее время на замес увеличилось на 1,5 мин. На 1 ч (за счет периода предварительной выдержки) увеличен цикл ТВО. В целом, указанные изменения при переходе на производство изделий из песчаного бетона укладываются в рамки существующего технологического процесса.
Изготовлению опытных образцов, опытных партий предшествовали испытания песчаного бетона на морозостойкость и водонепроницаемость, проведенные для дорожных плит и блоков стен подвалов. Испытания показали значительные запасы по этим характеристикам. Так, при испытаниях на морозостойкость с увеличением количества циклов замораживания-оттаивания прочность песчаного бетона постоянно увеличивалась.
При изготовлении опытной партии многопустотных панелей перекрытий (жесткость 15 сек, на виброплощадке с пассивным пригрузом) наблюдались случаи прилипания цементно-песчаной смеси к пригрузу и наличие воздушных пор на потолочной поверхности панели. Уменьшение жесткости смеси до 10 сек и расхода CHB до 0,01 % Ц практически исключило указанные недостатки.
Испытание нагружением панелей перекрытий типа ПК 63.10-8 АтV-п (п — песчаный бетон) показали соответствие изделий нормативным требованиям по прочности, трещиностойкости, раскрытию трещин и деформациям. Так, по деформациям — предельному состоянию для панелей из песчаного бетона длиной свыше 6 м, прогибы были на 30% ниже нормируемых. В испытанных панелях средняя прочность бетона составляла 194 кг/см2 (при М200), а средняя величина натяжения арматуры — 5436 кг/см2 (при требуемой 5800 ± 800 кг/см2).
Кроме указанных выше конструкций из песчаного бетона практически в рамках существующего на предприятии технологического процесса изготавливались кольца горловин колодцев, детали оград, лестничные марши.
Вяземский ДСК расширяет номенклатуру конструкций из песчаного бетона, в том числе и изготовляемых по другим технологиям.
Так, на вибропрессе с подъемной матрицей собственной разработки комбината организовано производство бортового камня БР 100.20.8 из песчаного бетона класса В22,5. Изготовление бортовых камней производится из сверхжестких цементно-песчаных смесей с немедленной распалубкой и транспортировкой свежеотформованных изделий на металлическом поддоне. Без тепловлажностной обработки, после 16-20 ч твердения в условиях отапливаемого цеха бортовые камни снимаются с технологических поддонов и пакетируются для отправки потребителю.
На вибропрессе ВИП-ICK выпускаются тротуарные плиты и фигурные элементы мощения.
Вяземский ДСК, последовательно реализовывая программу «Песчаный бетон», полностью отказался от использования щебня при производстве всей номенклатуры изделий.