В наше время бетон является основным строительным материалом. Бетон, как и практически все материалы, может имеет в своем составе некоторое количество примесей и добавок, целью которых является получение максимально пригодных свойств. Одним из таких видoв добавок являются тонкомолотые минеральные добавки (наполнители). В статье рассмотрены применение доменного молотого шлака и сожжённого сланца (золы). Представлены результаты исследования их влияния на технологические свойства бетонных смесей, таких как водоотделение и раствороотделение. Установлены зависимости влияния вида и дозировки применяемых тонкомолотых минеральных добавок.
Ключевые слова: технологические свойства, строительный материал, бетон, доменный молотый шлак, зола, тонкомолотые добавки, минеральные добавки.
Бетон, как и практически все материалы, имеет в своем составе некоторое количество примесей и добавок, целью которых является получение максимально пригодных свойств, также достаточно важным в строительной сфере всегда являлся вопрос экономии цемента и снижения себестоимости продукции. Сейчас самая перспективная сфера потребления сожжённого сланца (золы) и гранулированного доменного шлака — это применение в качестве специальной добавки в бетон. Для приготовления бетонов использование вторичного сырья промышленности, частности шлаков и зол даёт большой экономический эффект [1].
Важнейшим показателем для бетонных смесей, которые определяют качество изделия из бетона и железобетона, являются его реологические характеристики. В данной работе представлены результаты исследования применения тонкомолотого шлака и золы в бетонных смесях, а также их влияния на реологические свойства, такие как водоотделение, раствороотделние.
В рамках оценки и сравнения были изготовлены составы бетонной смеси В25 подвижностью П4 (ОК=20 см) с частичными замещением цемента в количестве 10 %, 20 %, 30 %, 40 % шлаком и золой. Расход основных компонентов смеси приведен в Табл.1.
Таблица 1
Расход основных компонентов.
|
Наименование материала |
Производитель |
Расход на 1м3, кг. |
||||||||
|
100% Ц |
90%Ц+ 10%Ш |
90%Ц+ 10%З |
80%Ц+ 20%Ш |
80%Ц+ 20%З |
70%Ц+ 30%Ш |
70%Ц+ 30%З |
60%Ц+ 40%Ш |
60%Ц+ 40%З |
||
|
Портландцемент ЦЕМ I 42,5Н |
ООО «ПетербургЦемент» |
300 |
270 |
270 |
240 |
240 |
210 |
210 |
180 |
180 |
|
Шлак |
ООО «Мечел-Материалы» |
30 |
60 |
90 |
120 |
|||||
|
Зола |
ООО «Молодой Ударник» |
30 |
60 |
90 |
120 |
|||||
|
Песок Мк 2–2,5 |
ООО «ЦБИ» |
970 |
||||||||
|
Щебень фр. 5–20 |
ООО «АльфаЦем» |
880 |
||||||||
|
Пластификатор (поликарбоксилат) |
Sika 3235 |
0,70 % |
||||||||
|
Вода |
Местная скважина |
160 |
||||||||
Водоотделение бетонной смеси определяют после ее отстаивания в мерном сосуде или форме в течение определенного промежутка времени по ГОСТ 10181–2014 [2] п.7.4.
Бетонную смесь укладывают в мерный сосуд и уплотняют на виброплощадке. Уровень бетонной смеси должен быть на (10±5) мм ниже верхнего края мерного сосуда. Форму накрывают листом паронепроницаемого материала (стекло, стальная пластина и т. п.) и оставляют в покое на 2 ч.
Водоотделение бетонной смеси, %, характеризуют объемом воды, выделившейся из бетонной смеси за 2 ч, отнесенным к объему бетонной смеси в мерном сосуде (форме), и вычисляют по формуле.
[2],
Где 
-масса отделившейся воды, г;
- плотность воды, принимаемая равной 1 г/см3;
- объем уплотненной бетонной смеси, см3.
Результаты испытаний по определению водоотделения по составам представлены на рисунке 1.
Рис. 1
Раствороотделение бетонной смеси с крупным заполнителем, характеризующее ее расслаиваемость при динамическом воздействии, определяют путем сопоставления содержания растворной составляющей в нижней и верхней частях бетонной смеси, уплотненной в мерном сосуде или форме.
Бетонную смесь выкладывают в мерный сосуд, уплотняют и дополнительно вибрируют на лабораторной виброплощадке. После этого верхний слой бетонной смеси высотой около половины высоты мерного сосуда отбирают на предварительно взвешенный противень, а смесь, оставшуюся в нижней части мерного сосуда, вибрируют до выравнивания поверхности смеси. Затем измеряют с погрешностью высоту слоя смеси, оставшейся в нижней части мерного сосуда, и вычисляют высоту отобранного слоя смеси. Оставшуюся в форме смесь выкладывают на второй взвешенный противень.
Разделенную на две навески, бетонную смесь из верхней и нижней частей мерного сосуда взвешивают и подвергают мокрому рассеву на сите с отверстиями диаметром 5 мм. Отмытый крупный заполнитель из каждой навески бетонной смеси высушивают до постоянной массы при температуре и взвешивают.
Массу растворной составляющей в навесках верхней и нижней частей мерного сосуда с учетом объема отобранной пробы определяют по формулам 1 и 2.
(1)
[2],(2)
где 
, 
- масса растворной составляющей смеси, находившейся в верхней и нижней частях мерного сосуда, г;
, 
-масса бетонной смеси, отобранной из верхней и нижней частей мерного сосуда, г;
, 
- масса высушенного крупного заполнителя, содержащегося в навесках из верхней и нижней частей мерного сосуда, г;
H -высота мерного сосуда (формы), мм;
, 
- фактическая высота верхнего и нижнего слоев смеси соответственно, мм.
Раствороотделение бетонной смеси, Пр %, определяют по формуле.
[2],
Результаты испытаний по определению раствороотделения представлены на рисунке2.
Рис. 2
Проанализировав и сравнив полученное водоотделение и раствороотделение основных составов с контрольным, можно судить об влиянии тонкомолотых добавок на структуру смеси. Можно сделать вывод, что Зола и шлак стабилизируют систему, уменьшая водоотделение и расслоение бетонной смеси, что можно объяснить меньшей тонкостью помола шлака (удельная поверхность 518 м2/кг) по сравнению с испытуемым цементом (удельная поверхность 426 м2/кг). Удельная поверхность золы 381 м2/кг, но бетонные смеси характеризуются низким водоотделением, отсутствием сегрегации частиц, что можно объяснить «смазывающим» эффектом стекловидных сферических частиц золы унос.
Литература:
- Баженов Ю. М. Технология бетона. Москва: Издательство ACB, 2011. 311 с.
- ГОСТ 10181–2014 «Смеси бетонные. Методы испытаний».
