Определение влияния различных классов песков на свойства бетона
Применение мелкого заполнителя (песков различных классов) при производстве бетонных и железобетонных изделий, имеющих широкое применение в строительстве, без учета его физико-технических свойств ведет в первую очередь к ухудшению таких эксплуатационных свойств изделий, как морозостойкость, прочность, водопоглощение, истираемость, а во вторых к неоправданному увеличению расхода цемента.
С целью определения степени влияния песков различных классов на свойства бетона ОАО "Нерудпром" (г. Минск) и отраслевая научно-исследовательская лаборатория модифицированного бетона (ОНИЛ МБ) Белорусской государственной политехнической академии провели совместную научно-исследовательскую работу.
В процессе данной работы были проведены испытания по определению физико-технических свойств бетона на песках второго и первого классов
по ГОСТ 8736-93 и специальном песке по техническим условиям "Песок для изготовления бетонных изделий методом вибропрессования" ТУРБ 00294792155-98, выпускаемых ОАО "Нерудпром" (таблица 1).
Определение физико-технических свойств бетона проводилось на цементно-песчаных образцах состава Ц:П - 1:3, при водоцементном отношении 0,4. В качестве вяжущего при изготовлении бетонных образцов применялся Волковысский цемент ПЦ500Д0. Активность цемента 48,5 МПа, Кнг - 0,25. Образцы
уплотнялись на лабораторной виброплощадке со стандартными параметрами в течении 1 минуты и твердели по одной технологии и в одинаковых условиях.
Испытания образцов бетона на прочность при сжатии и при изгибе проводилась по ГОСТ 10180-90, на водопоглощение по ГОСТ 12730.3-78, на истираемость по ГОСТ 13087-81, а на морозостойкость по ГОСТ 10060-95.
Результаты определения физико-технических свойств образцов бетонов с применением различных песков представлены в таблицах 2,3.
Из
полученных данных видно, что бетонные образцы на песке II класса не удовлетворяют требованиям ГОСТ 13015.0-83 по истираемости, а образцы на песке I класса удовлетворяют требованиям стандарта по истираемости для изделий, работающих в условиях малой интенсивности движения.
Бетонные образцы на специальном песке соответствуют требованиям стандарта по истираемости для изделий, работающих в условиях высокой интенсивности движения. Морозостойкость бетона на песке II
класса составила F50, на песке I класса - F150, а на специальном песке - F200.
Как видно, что при равных условиях (состав бетона, марка цемента, способ уплотнения и условия твердения) прочность и эксплуатационные свойства бетона зависят от качества применяемого песка. Так как в исследованиях применялся песок из одного карьера, то форма зерен и зерновой состав исследуемых песков практически одинаковые.
Следовательно, определяющим фактором является различное
содержание глинистых и пылевидных частиц в песке (таблица 1), которое оказывает большое влияние на прочность сцепления зерен заполнителя с цементным камнем.
Глинистые примеси, обволакивая зерна заполнителя, препятствуют сцеплению цементного камня с заполнителем и тем самым снижают прочность бетона.
В результате проведенных исследований и анализа полученных данных можно рекомендовать следующее применение песков различного класса:
- песок II класса -
для изготовления бетонных и железобетонных изделий из бетона с прочностью на сжатие не более 20 МПа и к которым не предъявляются требования по морозостойкости, истираемости и водопроницаемости;
- песок I класса - для изготовления бетонных и железобетонных изделий из бетона с прочностью на сжатие не более 30 МПа и к которым предъявляются требования по морозостойкости (до F200) и водонепроницаемости (до W-4);
- специальный песок - для изготовления бетонных и
железобетонных изделий из бетона с прочностью на сжатие более 40 МПа и к которым предъявляются повышенные требования по морозостойкости (доF300), водонепроницаемости (до W-8), истираемости и стойкости к воздействию агрессивных сред.
Стоимость песка повышенного качества (специальный песок с малым содержанием глинистых и пылевидных частиц) по сравнению с песком II класса больше на 30-35%, что связано с дополнительными затратами на промывку, обезвоживание,
транспортировку и другие технологические операции.
Тем не менее применение песков повышенного качества для производства бетона экономически и технически выгодно как для производителей бетона, так и для строительного комплекса Республики Беларусь в целом. Расчеты показывают (таблица 4), что применение песков повышенного качества позволяет, по сравнению с рядовыми заполнителями I и II классов, значительно снизить себестоимость бетона за счет сокращения
расхода цемента.
Как видно из приведенных данных, применение песка повышенного качества позволяет снизить расход цемента при производстве бетона до 36,4%.
Таблица 1. Физико-технические свойства применяемых при испытаниях песков
Класс песка |
Модуль крупности, Мк |
Содержание зерен крупностью свыше 5 мм, % |
Содержание зерен крупностью свыше 10мм, % |
Содержание пылевидных и глинистых частиц, % |
Насыпная плотность, кг/м3 |
II |
2,53 |
1,3 |
0,5 |
2,2 |
1580 |
I |
2,65 |
2,5 |
0 |
1,4 |
1600 |
Специальный |
2,68 |
0,3 |
0 |
0,8 |
1580 |
Таблица 2. Влияние вида песка на прочность бетона
Класс песка |
Прочность на сжатие, Мпа |
Прирост* прочности на сжатие, % |
Прочность при изгибе, МПа |
Прирост* прочности на сжатие, % |
Класс бетона по прочности на сжатие |
Класс бетона по прочности при изгибе |
II |
28,3 |
- |
4,93 |
- |
В20 |
Вtb 3,6 |
I |
32,3 |
14,1 |
5,19 |
5,3 |
В20 |
Вtb 3,6 |
Специальный |
41,8 |
47,7 |
5,68 |
15,2 |
В30 |
Вtb 4,0 |
*Примечание: прирост определялся относительно соответствующего показателя бетона на песке класса II.
Таблица 3. Влияние вида песка на эксплуатационные свойства бетона
Класс песка |
Водопоглощение, % |
Снижение* водопоглощения, % |
Истираемость, г/см2 |
Снижение* истираемости, % |
Число циклов замораживания 100 |
Число циклов замораживания 200 |
Потеря массы, % |
Потеря прочности, % |
Потеря массы, % |
Потеря прочности, % |
II |
9,45 |
- |
0,91 |
- |
3,1 |
7,8 |
7,9 |
32,0 |
I |
7,91 |
19.5 |
0,82 |
11,0 |
1,4 |
1,5 |
4,4 |
8,5 |
Специальный |
7.03 |
34,4 |
0,63 |
44,4 |
0,4 |
- |
2,8 |
3,2 |
* Примечание: снижение определялось относительно соответствующего показателя бетона на песке II класса.
Таблица 4. Сравнительная стоимость бетона на различных видах песков
Прочность бетона на сжатие, МПа |
Класс песка |
Расход цемента на 1м3 бетона, кг |
Стоимость* 1 т цемента, тыс. руб. |
Расход песка на 1 м3 бетона, кг |
Стоимость* 1 м3 песка, тыс. руб. |
Условная стоимость 1 м3 бетона, тыс. руб. |
200 |
II |
550 |
15000 |
1650 |
620 |
8900 |
I |
450 |
1750 |
710 |
7500 |
специальный |
350 |
1850 |
828 |
6220 |
300 |
II |
600 |
1600 |
620 |
9630 |
I |
520 |
1680 |
710 |
8545 |
специальный |
450 |
1750 |
828 |
7670 |
400 |
II |
- |
- |
- |
- |
I |
600 |
1600 |
710 |
9610 |
специальный |
520 |
1670 |
828 |
8675 |
Примечание: стоимость приведена по состоянию на 01.11.1999 г.
Н. Л. ПОЛЕЙКО, заведующий ОНИЛ МБ БГПА, к.т.н., Л. С. КУРАШ, заместитель генерального директора ОАО "Нерудпром"
|