Прочность тяжелых бетонов с крупным заполнителем при сжатии

На шлаковых и зольных бесклинкерных цементах при тепловой обработке в пропарочных камерах (90—100° С) и автоклавах [8—15 ат (изб)] можно получать тяжелые бетоны с крупным заполнителем с прочностью при сжатии от 100 до 500 кГ/см2 и выше.

Их прочность, как и обычных бетонов на клинкерных цементах, зависит от многих факторов: активности шлакового или зольного вяжущего, расхода вяжущего на 1 м3 бетонной смеси, водоцементного отношения, качества применяемых крупного и мелкого заполнителей, интенсивности уплотнения бетонной смеси, условий тепловлажностной обработки и др.

Наибольшей прочностью при прочих равных условиях обладают тяжелые бетоны с крупным заполнителем, изготовляемые на вяжущих из доменных гранулированных шлаков. На этих вяжущих, как показывают исследования А.В. Волженского, Ю.С. Бурова, Е.А. Гребеника, ГВ. Пухальского и др., можно легко получать из умеренно жестких смесей (жесткость 25—30 сек) методом автоклавной обработки бетоны с прочностью при сжатии 250—400 кГ/см2.
По данным работ, и для тяжелых бетонов с крупным заполнителем на шлаковых вяжущих сохраняется закономерная зависимость прочности от водоцементного отношения. При одной и той же удобоукладываемости смеси прочность бетонов возрастает практически прямо пропорционально цементноводному отношению, причем у пропаренных бетонов в большей степени, чем у бетонов автоклавного твердения. Так, на рис. 58 видно, что с увеличением Ц/В от 1,25 до 2 (в 1,6 раза) прочность при сжатии пропаренных бетонов возрастает в 1,6—2 раза, а автоклавных бетонов — лишь в 1,2—1,3 раза.

Из этого рисунка также следует, что наибольшее увеличение прочности при применении автоклавной обработки наблюдается у бетонов (при сравнении их с пропаренными бетонами) с расходами шлаковых вяжущих 200—250 кг/м3: видна определенная тенденция к снижению эффективности автоклавной обработки с увеличением содержания шлаковых вяжущих в бетоне.

Прочность пропаренных и автоклавных бетонов с крупным заполнителем увеличивается при применении жестких смесей и интенсивных способов ее уплотнения. Так, из табл. 85 видно, что образцы на вяжущем из отвального доменного шлака Ждановского завода, отформованные из пластичной смеси и уплотненные вибрированием в течение 30 сек, после автоклавной обработки при расходе шлакового цемента 300 кг/м3 имели прочность 267 кГ/см2. Образцы же, изготовленные из жесткой смеси, уплотненные в течение 180 сек с нагрузкой 50—60 Г/см2, характеризовались прочностью 435 кГ/см2. Дальнейшее увеличение жесткости смеси малоэффективно. Образцы из смеси, уплотненной вибрированием в течение 30 сек с нагрузкой 100 Г/см2, имеют такую же или даже меньшую прочность, чем образцы из более пластичной смеси. Это, по-видимому, в какой-то мере объясняется тем, что при изготовлении сравнительно небольших образцов 10x10x10 см возрастающее трение бетонной смеси о стенки формы в процессе уплотнения не компенсируется увеличением интенсивности уплотнения.
Таким образом, при увеличении жесткости бетонной смеси с 30 до 60 сек прочность автоклавных бетонов на вяжущих из гранулированных доменных шлаков возрастает в среднем на 10—15%. а пропаренных бетонов — на 25—35%.

Замена в автоклавных бетонах гранитного щебня на щебень, полученный дроблением плотных и прочных отвальных шлаков, мало влияет на прочность бетонов (табл. 86). Так, на шлаковом щебне Ждановского и Липецкого заводов были получены бетоны с прочностью при сжатии после автоклавной обработки, не уступающей бетонам на высокопрочном гранитном щебне.

При применении вместо обычных кварцевых песков песка из отвальных шлаков возрастает водопотребность бетонных смесей и прочность бетонов несколько снижается.

Г.В. Пухальский отмечает, что прочность автоклавных тяжелых бетонов на шлаковых вяжущих возрастает при замене в них мелкозернистых песков крупнозернистыми. В частности, им показано, что при переходе от мелкозернистых песков с модулем крупности 0,97 к среднезернистым пескам с модулем крупности 2,2 наблюдается увеличение прочности на 25—35%.

В отдельных случаях прочность при сжатии рассматриваемых бетонов можно увеличить введением в смесь добавок хлористого кальция.

Существенное влияние на прочность тяжелых бетонов с крупным заполнителем на шлаковых и зольных вяжущих оказывают условия твердения и режим водотепловой обработки.
В табл. 87 приведены данные Е.А. Гребеника, из которых следует, что предварительное выдерживание при температуре 20±3°С образцов из рассматриваемых бетонов перед тепловлажностной обработкой способствует более интенсивному росту их прочности в процессе автоклавного твердения и при последующем хранении на воздухе.

Оптимальной продолжительностью предварительной выдержки на воздухе он считает 2—3 ч, т. е. время до конца схватывания шлакового вяжущего.
На рис. 59 по данным Г.В. Пухальского показано влияние условий твердения тяжелых бетонов на рассматриваемых вяжущих на их прочность. Из рисунка следует, что если бетоны на бесклинкерных шлаковых цементах при твердении в нормальных условиях приобретают прочность порядка 100—150 кГ/см2, то после автоклавной обработки их прочность увеличивается в 2,5—3 раза.

Пропаривание при температуре 90—95° С позволяет получать бетоны с прочностью 150—300 кГ/см2.

Снижение температуры тепловлажностной обработки (особенно при пропаривании в камерах) ведет к значительному снижению прочности этих бетонов. Так, в работе показано, что если при пропаривании в течение 10 ч при 95° С бетоны на вяжущих из гранулированных доменных шлаков Ново-Тульского и Чусовского заводов приобретают прочность 290 и 250 кГ/см2, то при тепловой обработке в течение этого же времени при 80° С — соответственно лишь 220 и 200 кГ/см2 (на 25 и 20% меньше).
На рис. 60 приведены результаты исследований о влиянии продолжительности изотермической выдержки при 95° С на прочность при сжатии тяжелых бетонов на шлаковых вяжущих. Бетоны на известково-шлаковых бесклинкерных цементах наиболее интенсивно набирают прочность в первые 2—4 ч пропаривания. Дальнейшее увеличение длительности тепловой обработки ведет лишь к замедленному увеличению прочности.

Особенно эффективны короткие режимы пропаривания для бетонов средних марок на вяжущих из основных и слабокислых шлаков. В частности, если бетоны на цементе из шлака Ждановского завода после пропаривания по режиму 2,5+4 + 2 ч приобрели прочность 220 кГ/см2, то увеличение продолжительности изотермического прогрева в 2 раза (режим 2,5 + 8 + 2 ч) привело к росту прочности всего лишь до 240 кГ/см2, или менее чем на 10%.

Эти же исследователи отмечают, что при автоклавной обработке при 9 ат с увеличением продолжительности изотермической выдержки с 2 до 12 ч наблюдается равномерно затухающее увеличение прочности запариваемых бетонов. Максимальную прочность при водотепловой обработке при этом давлении бетоны достигают обычно при изотермическом прогреве в течение 12 ч. Дальнейшее увеличение продолжительности запаривания не сопровождается ростом прочности.

При последующем длительном хранении бетонов на шлаковых вяжущих в воде и на воздухе при относительной влажности 90—92% наблюдается в первые сроки значительное, а затем затухающее увеличение их прочности (рис. 61).