Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер




29.05.2019


29.04.2019


25.04.2019


22.04.2019


11.02.2019


17.01.2019


29.12.2018


29.12.2018


04.12.2018


25.10.2018





Яндекс.Метрика
         » » Прочность мелкозернистых бетонов при сжатии

Прочность мелкозернистых бетонов при сжатии

21.12.2017

Прочность при сжатии мелкозернистых бетонов на бесклинкерных шлаковых и зольных вяжущих колеблется в пределах 100—400 кГ/см2 и выше и зависит от многих факторов: активности цемента, вида используемого шлака или золы, состава бетона, зернового состава песка, условии уплотнения бетонной смеси, температуры и продолжительности тепловлажностной обработки и др.

В табл. 68 приведены данные о влиянии на прочность бетонов на шлаковых цементах (при автоклавном твердении) активности и вида шлака.
Как указывалось выше, большую прочность при автоклавной обработке дают вяжущие на шлаках, при твердении которых в реакции образования цементирующих веществ вовлекается кремнезем песка, а цементирующие новообразования возникают в виде гидросиликатов и гидроалюминатов кальция пониженной основности, отличающихся, как известно, повышенной прочностью.

Исследованиями А.В. Волженского и К.П. Гайгаласа установлено, что на вяжущих на основе торфяных зол можно получать мелкозернистые вибрированные бетоны методом автоклавной обработки с прочностью при сжатии 200—300 кГ/см2 и пропариванием — 50—100 кГ/см2 (табл. 69).
Наибольшей прочностью при этом обладают бетоны на торфозольных вяжущих с повышенным содержанием окиси кальция (25—40%), связанной главным образом в 2СаО*SiO2 и другие соединения.

Прочность автоклавных мелкозернистых бетонов на шлаковых и зольных цементах, как и обычных силикатных бетонов на извести, в значительной мере зависит от их состава.

А.В. Волженский и Е.С. Силаенков установили, что наибольшую прочность рассматриваемые бетоны достигают только при одном оптимальном содержании воды в бетонной смеси, обеспечивающем при заданных условиях формования наиболее плотную укладку смеси. При малых расходах воды не обеспечивается надлежащее уплотнение бетонной смеси и, кроме того, затрудняется завершение физических и химических процессов, протекающих при автоклавной обработке.

При умеренных расходах вяжущего (200—450 кг/м3) водопотребность мелкозернистой бетонной смеси мало зависит от содержания в ней шлакового вяжущего. Так, при расходах шлакового вяжущего (на всех шлаках) в количестве 200, 320 и 420 кг/м3 наибольшая прочность мелкозернистых бетонов достигалась при уплотнении их вибрированием в течение 120 сек с нагрузкой при влажности смесей 9—10% (табл. 70).
Из рис. 55, построенного по данным этой таблицы, следует, что прочность рассматриваемых бетонов при сжатии возрастает прямо пропорционально с увеличением расхода шлаковых вяжущих в кг/м3 смеси.

При дальнейшем увеличении удельного расхода вяжущих сверх 420—450 кг/м3 наблюдается менее заметное увеличение прочности бетона, а при расходе 500 кг/м3 и более рост прочности практически прекращается.

Прочность мелкозернистых бетонов в значительной мере зависит от тонкости помола шлаковых и зольных вяжущих. Так, по данным Т.В. Хариной и др., при увеличении тонкости помола вяжущих из шлаков цветной металлургии с 3300—3500 до 6500—7000 см2/г прочность автоклавных бетонов возрастает на 50—80%.

При дальнейшем увеличении тонины помола вяжущего прирост прочности бетона при применении обычных способов уплотнения смеси незначителен, так как чрезмерное развитие удельной поверхности шлака приводит к увеличению водопотребности смеси.

Однако, как показали исследования А.Д. Матвиенко, при интенсивном способе уплотнения смеси, например прессовании при удельном давлении 500 кГ/см2, можно, используя сверхтонко измельченное известково-шлаковое вяжущее (23% всех зерен с крупностью до 1 мк и 77% с крупностью от 1 до 3 мк), получить при автоклавной обработке цементный камень с прочностью при сжатии более 1000 кГ/см2.

Мокрый помол шлаков при изготовлении вяжущих веществ увеличивает производительность мельниц, но на гидравлическую активность шлаков заметного влияния не оказывает.

При прочих равных условиях бетоны на шлаковых вяжущих, изготовленных с негашеной известью, имеют, как правило, на 25—30% более высокую прочность по сравнению с бетонами на вяжущих с гашеной известью.

На прочность автоклавных и пропаренных мелкозернистых бетонов на шлаковых и зольных вяжущих влияет крупность и вид используемого песка.

Так, по данным работы, бетоны на крупном песке с модулем крупности, равным 2,8, во всех случаях имеют прочность, в среднем на 15—30% более высокую, чем бетоны на песке с модулем крупности 1,8 (табл. 71).
Еще более значительное увеличение прочности на 40—60% наблюдается при применении песков, полученных дроблением шлаков, из которых изготовляется и вяжущее.

Это объясняется развитием химических реакций на поверхности зерен заполнителя, обеспечивающих надежное сцепление их с цементным камнем.

Прочность пропаренных и автоклавных мелкозернистых бетонов растет с увеличением интенсивности уплотнения смеси при формовании образцов. Так, если автоклавный бетон на вяжущем из отвального шлака Ново-Тульского завода при уплотнении вибрированием в течение 30 сек имел прочность при сжатии 200 кГ/см2, то при вибрировании той же продолжительности, но с приложением нагрузки 25 Г/см2 — 270 кГ/см2, или на 35% больше.

Однако, как отмечается в работах, дальнейшее увеличение длительности вибрирования до 240 сек и нагрузки на образцы при уплотнении до 50 Г/см2 оказывает незначительное влияние на рост прочности и поэтому малоэффективно.

Рядом исследователей доказано, что для каждого шлакового цемента существует свой оптимальный режим автоклавной обработки, при котором бетон приобретает наибольшую прочность, зависящую от вида и минералогического состава шлака, вида и количества активизаторов в нем.

В частности, в работе показано, что по мере увеличения давления пара в автоклаве до 40 ат и длительности обработки бетонов при заданном давлении до 16 ч наблюдается увеличение прочности при сжатии, затем рост прекращается и происходит ее снижение. Это зависит от специфических особенностей шлаковых цементов при разных давлениях и разной продолжительности автоклавной обработки.

Бетоны на вяжущем из шлаков с повышенным содержанием 2СаО*SiO2 наибольшую прочность приобретают при более низких давлениях пара в автоклаве и при меньшей выдержке при максимальной температуре. Наоборот, при введении в шлаковый цемент молотого песка необходимы более высокое давление и увеличение продолжительности запаривания для достижения максимальной прочности бетона.

В большинстве случаев по техническим и экономическим соображениям наиболее рационально осуществлять автоклавную обработку мелкозернистых бетонов на шлаковых вяжущих при 9—16 ат. Продолжительность автоклавной обработки при 9 ат должна составлять 6—8 ч, дальнейшее ее увеличение при этом давлении малоэффективно. Повышение давления с 9 до 16 ат позволяет сократить продолжительность запаривания и улучшить качество бетона.

Предварительное выдерживание бетонов перед автоклавной обработкой при температуре 20—25° С в условиях, исключающих интенсивное испарение воды из бетона, практически не влияет на прочность бетона. В частности, по данным Т.В. Хариной и Б.Н. Виноградова, увеличение предварительной выдержки перед запариванием с 2,5 до 18 ч вызывает рост прочности бетона всего на 5—10%.

Продолжительность подъема температуры при повышении давления пара в автоклаве и снижения ее при сбросе пара из автоклава определяется прежде всего объемом и размерами запариваемых изделий и мало зависит от вида шлакового вяжущего.

Бесклинкерные вяжущие из гранулированных и ряда отвальных доменных шлаков, некоторых видов гранулированных топливных шлаков позволяют получать мелкозернистые бетоны с прочностью при сжатии 100—250 кГ/см2 и выше тепловой обработкой в обычной пропарочной камере при атмосферном давлении и температуре 90—95° С.

Исследованиями установлено, что общая зависимость прочности от водоцементного отношения сохраняется и для мелкозернистых пропаренных бетонов на шлаковых вяжущих. При одной и той же удобоукладываемости прочность этих бетонов растет почти прямо пропорционально увеличению расхода вяжущего (в пределах до 450—500 кг/м3), причем в большей степени, чем автоклавных бетонов. Так, если при увеличении расхода вяжущего от 200 до 500 кг/м3 при пропаривании наблюдалось увеличение прочности бетона более чем вдвое, то при изменении расхода вяжущего в тех же пределах при автоклавной обработке рост прочности бетона не превышал 30%.

Мелкозернистые бетоны на шлаковых вяжущих приобретают наиболее высокую прочность при пропаривании при возможно высоких температурах 95—100°C. Пропаривание при температурах ниже 80° С в большинстве случаев не позволяет использовать в полной мере потенциальные вяжущие свойства бесклинкерных цементов, что приводит к значительному снижению прочности бетонов.
В табл. 72 приведены данные о влиянии изотермической выдержки при температуре 95° С на прочность пропаренных бетонов на вяжущих из доменных гранулированных шлаков ряда заводов. Образцы пропаривали по режиму: подъем температуры 3 ч, изотермический прогрев в течение 2, 4, 8, 12, 16 и 20 ч, снижение температуры 3 ч.

Через 28 суток твердения в нормальных условиях мелкозернистые бетоны на указанных вяжущих имели прочность при сжатии 50—60 кГ/см2, через 6 мес. — 100—130 кГ/см2.

Результаты этих опытов показывают, что прочность рассматриваемых бетонов, определяемая сразу после пропаривания растет с увеличением продолжительности изотермической выдержки.

Бетоны, пропаренные в течение 2 и 4 ч, имеют к 28-суточному возрасту наиболее интенсивный прирост прочности. К этому времени их прочность увеличивается на 70—120% по сравнению с образцами, испытанными сразу после пропаривания.

С увеличением продолжительности изотермической выдержки рост прочности бетонов при последующем твердении замедляется.

Петрографическими и термографическими исследованиями установлено, что наиболее высокую прочность при пропаривании приобретают бетоны при такой продолжительности изотермической выдержки, при которой обеспечивается образование цементирующих веществ с оптимальным содержанием кристаллических и субмикрокристаллических фаз. В данном случае это достигается при 12-часовом изотермическом прогреве.

Увеличение продолжительности изотермического прогрева при 90—95° С до 12 ч сопровождается снижением содержания связанной воды и ростом прочности бетона. Дальнейшее увеличение изотермической выдержки до 20 ч ведет к усиленной кристаллизации цементирующих новообразований. Прочность образцов при этом несколько снижается. Кратковременная изотермическая выдержка в течение 2—4 ч обеспечивает достаточную прочность бетонов для распалубки и транспортирования изделий из бесцементных бетонов.
В табл. 73 приведены данные об изменении прочности мелкозернистых бетонов на вяжущих из топливного гранулированного шлака Закамской ТЭЦ-5 при длительном хранении в различных условиях.

При хранении на воздухе и в воде прочность автоклавных мелкозернистых бетонов на шлаковых и зольных вяжущих увеличивается незначительно. В частности, из табл. 73 следует, что при хранении на воздухе в течение 6 мес. прочность автоклавных бетонов возрастает на 8—25%, а при хранении в воде в течение того же срока — на 10—15% по сравнению с прочностью сразу же после тепловой обработки.

Пропаренные мелкозернистые бетоны на вяжущих из гранулированных доменных шлаков, особенно при кратковременной изотермической выдержке, обнаруживают при длительном хранении значительный рост прочности. Так, по данным Е.А. Гребеника, их прочность через 6 мес. твердения на воздухе увеличивается на 45—50%, а при хранении в воде — на 35—40% по сравнению с образцами-близнецами, испытанными сразу после пропаривания. При этом сохраняется тенденция к увеличению их прочности при дальнейшем хранении.