автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Повышение эффективности малощебеночных бетонов

Р Г "з од

и н На правах рукописи

2 3 ОПТ

ИЮМИРЗАЕВ Гуламжая Иадмаялулоинч

П0ЕЫП1ЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ . МАЛОЩЕБЕНОЧШХ БЕТОНОВ

05.23.05 - Строитвлыша материалы и изделия

Автореферат диссертации'на соискание ученой стапели кандидата технических наук

Москва - 1995 г.

Работа выполнена в Московоном Государственном строительном университете.

доктор технических наук, профессор БЛИНОВ D.M.

доктор технических наук, професоор КОЗЛОВ В.В.

кандидат технических наук, доцент АСТАХОВ H.H.

' АО НИПТИ "Стройиндустрия"

3agg^a диссертации состоится «р&Ь 1995 г#

в /у^^асов на заседании диссертационного совета К.053.1] в Московской Государственном строительной университете по адресу: II3II4, г.Москва, Шлгеовая наб., 8 в ауц. Ä 307. •

С диссертацией можно ознакомиться з библиотеке университета.

Автореферат разослан &_1995 г.

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Ученый секретарь диссертационного Совета

Б.А.ВИМ»

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность. Строительная индустрия испытывает острую нехватку в крупных заполнителях для бетонов, что вызвано отсутствием или истощением во многих районах месторождений природных заполнителей.

Восполнить дефицит крупного заполнителя возможно путем использования бетонов с увеличенной долей песка, так называемых малощебеночннх бетонов. Однако, уменьшение содержания крупного заполнителя ведет к повышению водопотребносгя бетонной смеси и перерасходу цемента, что является главным препятствием их широкого применения.

Повышение эффективности малощебеночннх бетонов связано с использованием особенностей структуры и свойств бетонных смесей, имеющих повышенную формуеыость по сравнению с равноподвижными обычными бетонными смесями, а также о применением тонкодисперс-ннх наполнителей, в том числе на основе техногенных отходов в оочетании с суперпластификатора?®.

Тема диссертации связана с государственной межвузовской научно-технической программой "Архитектура и строительство".

Цель и задачи. Основной целью диссертации является разработка технологии эффективных малощебеночннх бетонов для массового строительства. Для осуществления поставленной цели необходимо было реагать следующие задачи:

1. Разработать теоретические положения о связи состава и строения малощебеночных бетонов с его свойствами.

2. Установить¡общие закономерности изменения формуемости . малощебеночннх бетонных смесей в зависимости от главных факторов: вида цемента, наибольпёй крупности заполнителя и доли песка.

3. Определить влияние ПАВ в сочетании с тонкодисперсными наполнителями на структуру и свойства маловдбеночных бетонов.

4. Установить общие закономерности прочностных и деформа-тивных свойств, и морозостойкости малощебеночных бетонов от главных факторов.

5. Установить влияние технологических факторов на структуру и свойства малошебэночных бетонов.

6. Разработать рекомендация по производству изделий из малоцебеночного бетона.

Научная новизна. На основании исследований связи между соотавом, отроением и свойствами мвлощебеночных бетонов установлено, что повышение их эффективности связано о выявлением области рациональных составов бетонных смесей, характеризующихся изменением доли веска в смеси заполнителей в пределах 0,5-0,8 и обладающих повышенной тикоотропией при вибровоздействии по сравнению о равноподвюшыми обычными бетонными смесями.

Установлено, что о увеличением доли песка в смеси заполнителей в равноподвгшшх бетонных смесях от 0,32 до 0,5 структурная вязкость резко снижается, от 0,5 до 0,8 остается постоянной и более 0,8 резйо возрастает.

При доле песка в смеси заполнителей равной 0,5-0,8 малощебеночные бетонные смеси обладают наименьшей структурной вязкостью, так как крупный заполнитель оказывает незначительное влияние на эффект "стесненного потока", а возрастание суммарной поверхности заполнителя, вызывающее уменьшение толщины обмазки зерен, сказывается еще в малой степени.

Установлена зависимость оптимальной доли песка в смеои заполнителей в малощебеночных бетонных смесях от главных факторов: наибольшей крупности заполнителя и нормальной густоты вяжущего.

Установлены многофакторныэ зависимости водопотребаости малощебеночных бетонных смесей от заданной удобоукладиваемости, доли песка, крупнооти заполнителя и расхода цемента, а также прочности от активности вяжущего, Ц/В, наибольшей крупнооти и качества заполнителя, необходимых для оптимизации состава малощебеночных бетонов»

Установлена взаимосвязь между удобоукладываемоотыо и структурной вязкостью малощебеночных и обычных бетонных смесей, которая является характеристикой их формуемости.

Установлена зависимости кубиковой и призменной прогости, статического, модуля упругости, а также морозостойкости маяоще-боночньгх бетонов от вида и расхода цемента, требуемой удобоук-ладываемоот», добавок ПАВ и способов их введения.

Показано, что малощебеночные бетонные смеси с осадкой ко-, нуса 6 с», имеют неоднородность распределения крупного заполнителя по высоте укладываемого слоя до 45 см менее 10$, как и в датах обычных бетонных смесях. Для повышения однородности

малоцебеночных бетонных смесов целесообразно вводить в их состав тонкомолотые минеральные наполнители и ПАВ.

Практическая значимость. Разработана технология эффектив-шх малощебеночтшх бетонов классов В10-В35.

Разработана методика определения состава малощебеночного бетона с учетом формуемости бетонной смеси и оптга/альной доли Песка в смеси заполнителей, которая зависит от вида вяжущего, добавок и наибольшей крупности заполнителей.

Получены малощебёночные бетоны на основа портландцемента, портландцемента с добавками и вяжущих низкой водопотребности прочностью 15-40 Ша со статически,! модулем упругости от 29•Ю3 до 43'Ю3 МПа и морозостойкостью 100-300 циклов.

Внедрение результатов. Разработаны рекомендации по производству изделий из малощебеночных батонов юрок 150-300. Производственное опробование проводилось на Каршинском заводе КПД. Выла изготовлена опытная партия цокольных блоков, штат перекрытий, стеновых панелей и мелких блоков в объема 1120 м3.

Экономический эффект от внедрения разработанных мероприятий достигается за счет снижения расхода крупного заполнителя до 400-600 кг на I м3 бетона и снижения себестоимости I и3 бетона на 10-14$.

Апробация работ«. Материалы диссертации доложены на научно-технической конференции Самаркандского архитектурно-строительного института ]ш.;.;ирзо Улугбока в 1992 и 1993 г.г. и МГСУ в 1994 г.

На эашту выносятся:

- теоретические положения о связи состава и строения кало-щебеночного бетона о его физико-механическими свойствами;

- зависимости формуемости малозюбеночных бетонных смесей от их состава и показателей яесткооти и подвижности;

- влияние активных минеральных добавок и ПАВ на структуру и свойства малощебеночшх бетонных смесей и бетонов;

- зависимости прочностных и дефоркативянх свойств, а тап-же морозостойкости малощебеночных бетоноп от качества исходных материалов и их состава;

- влияние технологических параметров на структуру и спой-сгва малощэбеночгщх бетонов;

- результаты внедрения малощебеночных бетонов.

Объем диссертации. Диссертация изложена на 169 'страницах машинописного текста, состоит из введения, пяти глав, выводов, библиографического списка ИЗ наименований, содержит 44 рисунка, 39 таблиц к I приложение.

СОДЕШНИЕ РАБОТЫ ' '

Строительная индустрия многих регионов сегодня испытывает острую нехватку в крупных заполнителях для бетона, что вызвано отсутствием или истощением месторозденкй природных заполнителей. ,

Снижение дефицита крупного заполнителя в технологии бетонов может быть достигнуто за счет применения бетонов с пониженным содержанием крупного заполнителя, так называемых ыалощебаночных бетонов (МЩБ).

На основании многолетних наблюдений, а также слоанваюгооя уровня карьорного хозяйства в территориальных районах СИГ установлено, что применение шлощебеночннх бетонов целесообразно во многих регионах, при отом снижается расход дорогостоящего щебня и появляется возможность увеличения количества более дешевого песка а смеси заполнителей. Но широкое применение МЩБ сдерживается, главны.? образом, из-за повышенного расхода цемента (на 15-20$) по сравнению с обычным бетоном. Однако, ЩБ смеси благодаря налита» повышенной контактной зоны, высокого содержания цементного камня и отсутствия жесткого каменного скелета, должны обладать повышенной тшссотропией.

При мансишдаюй наевдонноота бетонной смеси ваполнителем цементное тесто находится в более тонких слоях мезду зернами заполнителя. Увадичениэ шлкого заполнителя в бетонной смеси будет изменять строение "структурных ячеек", которые образуются при раздоавши цементного теста зернами заполнителей на микрообйввд. В данном случае под влиянием заполнителей иммобилизуется наибольшее количество вода за счет адсорбции поверхностью зерен заполнителя а седиментации. Этим объясняется по-вшанноо предельное напряженна сдвига и, как следствие, низкая подтшность бетонных смосой. В МЩБ смесях, когда зерна заполни-толя раздвинуты на значительное расстояние раствором, структур-

- ? -

ная вязкость в меньшей степени зависит от влияния зерен крупного заполнителя. Нет явления "стесненного потока". При вибрации в этих смесях, происходит разрушение структургах ячеек и перераспределение вода в бетонной смеси, что приведет к резкому онияею® структурной вязкости.

Выдвинутые положения были проверены экспериментальными исследованиями. При этом использовались средне- и низкоалюми-натные портландцемента марок М400 Воскресенского и Ахангаранс-кого цементных заводов со следующим химическим и минералогическим составом: Воскресенский в 5102 - 20,47; СаО - 63,80; А1203 - 6,49; Ге20з - 5,09; $03 - 0,11; 1^0 и ^а20 - 0,64; п.п.п. - 1,15; СдЭ - 54,23; С^ - 18,36; СдА - 9,12; С4ЛГ - 15,43; СаО своб. - 22; Ахангаранский в %•. &02 - 22,44; СаО - 64,05; А^Оз - 5,08; Гб203 - 5,32; Э03 - 2,47; 3^0 - и »/а20 - 0,53; . п.п.п. - 0,27; С38 - 60,18; С^З - 15,58; С3А - 4,10; С4АГ -12,01; СаО своб. - 18. В качестве многокомпонентного вяжущего использованы ВНВ-30, ВНВ-50 и ВНВ-100, приготовленные на базе Во«фесенского цементного завода со злаковым наполнителем и суперпластификатором С-3 (ТУ 6-14-625-80, плотность» 1,145 г/см3, в виде порошка). Сухой суперпластификатор в ВИВ.вводился при помоле в количестве 2-35? от массы цементной составляющей, а жидкая добавка С-3 вводилась в бетонную смеоь с водой затворе-ния в количестве 0,60^0,65$ от массы цемента. Мелкий заполнитель кварцевый песок Вяземского карьера: с водопотребностью 7,055, плотностью 2,65 г/см3 и модулем крупности М^ = 2,52.

В кач^твэ крупного заполнителя был.использован гранитный щебень фракций 5...40 мм о насыпной плотностью 1,48 г/см3, плотностью 2,60 г/см3 и водопотребностью 3,1$.

Удельную поверхность вяжущих (портландцемента, ВНВ-30, ВНВ-50 и ВНЗ-100) определяли на приборах ПСК-2 и УПВ-Г.

Исследование физико-механических свойств растворных и бетонных смесей и бетонов проводили по стандартным и оригинальным методикам.

Структурную вязкость определяли на универсальном приборе, обеспечивающем оиловое воздействие на смесь п характер ее движения , близкие к существующим условиям укладг' бетонной смеси в конструкции. Измерения прои?водилл в процессе стационарного вибрационного воздействия па смесь при установившемся потоке

ее истечения через колиброванное отверстие.

Для выявления оптимальных составов ШИВ была изучена, структурная вязкость равяоподвшщых растворных, бетонных смесей о пониженными содержаниями щебня и обычных бетонных смесей на основе портландцемента, портландцемент с добавкой С-3 и ВНВ. Были исследованы растворные и бетонные смеси с осадкой конуса 7 см, жесткостью 15 с (на основе портландцемента) и 40 с (ira основе ВНВ). Из графика (рис. I и табл. I) ввдно, что структурная вязкость сначала падает с увеличением доли песка в смеси заполнителей, а затем увеличивается. Эту зависимость мояно разделить на три зоны: I зона - при доле песка 0,32...0,5, характерную для обычных бетонных смесей; 2 зона - при доле песка 0,5... 0,8 - бетоны с пониженным содержанием зфупного заполнителя; 3 зона - с долей песка более 0,8, характерную для растворных смесей. В первой зоне на снижение структурной вязкости влияет, главным образом, раздвижка зерен крупного заполнителя растворной составляющей, что резко снижает эффект "стесненного потока". В третьей зоне наблюдается увеличение структурной вязкости благодаря опережающему возрастанию суммарной поверхности зерен заполнителя, и, как следствие, уменьшению толщины обмазки заполнителя цементным тестом. Вторая зона характеризуется тем, ' что крупный заполнитель оказывает незначительное влияние на ; эффект "стесненйе потока", а возрастание суммарной поверхности еще не отражается на структурной вязкости бетонной смеси. Следовательно, такой подход позволил впервые выделить составы малощебеночных бетонов, характеризующиеся пониженной отруктур-ной вязкостью.

Таким образом, к наиболее аффективным малощебеночным бетонам можно отнеоти бетоны о долей песка в смеси заполнителей равным 0,6...О,8. Установлено также, что для бетонных смесей на основе портландцемента оптимальная доля песка в смеси заполнителей составляет 0,6...0,7, а для бетонных смесей на основе ВНВ - 0,7...0,8.

Установлено, что оптимальная доля песка в смеси запсчните-лей зависит еще и от наибольшей крупности заполнителя. Для получения зависимости в качестве крупного заполнителя применяли щебень гранитный фракции: 5-10; 5-20; 5-40 мм. Анализ полученных даннш| показал, что зависимости оптимальной доли песка от наиболылей^крупности заполнителя однотипны и носят двухветве-вой характер.

Таблица I

Составы и свойства бетонных смесей и бетонов

Л» Доля OK, ж, Расход материалов,кг/и3 Время Стр. Сред. Прочн.

пп песка ом 0 истеч, вяз-ть плот. при

вя- песок ша- вода 0 Па-о КГ/мЗ сжа-

жущее оень тии. МП

На основе портландцемента

I 0,32 7 • - . 270 579 1230 184 20 570 2355 23,0

2 0,39 7 ■ - - 284 714 И24 199 12 342 .2345 22,0

3 0,5 7 - ., 319 876 876 223 3 92 2270 21,0

4 0,6 7 335 1029 686 235 3- 80 2208 20,5

б 0,7 7 - 364 1153 494 254 3 76 2155 20,5

6 0,8 7 - 390 1262 316 273 4 89 2145 19,0

_7. . I.Q . Z_ Д4£ _ _ т __. -2Х0_ _ 2012»

8 0,32 - 15 225 608 1292 157 36 1040 2410 24,0

9 0,37 - 1 15 232 721 1254 162 33 977 2393 23,0

10 0,45 - 15 249 870 1064 175 28 819 2340 23,4

II 0,5 15 265 948 948 185 28 802 2314 22,3

12 0,6 - 15 288 1103 736 202 28 810 2275 22,0

13 0,7 15 303 1264 542 212 31 880 2258 20,9

14 0,8. - 15 329 1329 348 231 36 985 2216 20,6

15 1,0 15 374 1597 ' - 240 43 1173 2147 19,8

На основе ВНВ

16 0,32 7 - , 302 600 1275 144 85 3040 2420 40,0

17 0,4 7 - ■ зю „ 784 1178 147 42 1700 2389 36,0

18 0,6 7 - 330 ' 1091. 729 154 7 208 2304 29,3

19 0,8 7 368 1314 335 170' 8 221 ■ 2213 23,9

2Р. -X.fi _ 2 _ _408_ J532 _ _ £72 _ 13_ _ 342 _ 2142_ -2Z.S

21 0,32 40 272 617 I3II 94 144 4400 2450 54,2

22 0,4 - 40 289 807 I2II 96 130 3910 2403 51,3

23 0,6 - 40 336 1172 776 103 95 2830 2387 48,0

24 0,8 - 40 373 1437 358 121 86 2461 2289 32,3

25 1,0 40 466 1634 140 125 3500 2240 48,9

На основе портландцемента с суперпластификатором

26 0,32 7 - 238 572 1215 169 13 370 2415 22,1

27 0,39 7 - 243 754 1187 173 ' II 324 2372 21,8

28 0,5 7 - 267 942 . 942 188 4 125 2290 21,6

29 0,6 7 - 236 1091 727 207 4 108 2244 21,0

30 0,7 7 - 318 1231 527 224 4 10 0 2158 20,3

31 0,8 7 - - 320 1413 353 234 •6 157 2118 19,4

32 1.0 7 352 1683 - 248 16 410 2076 19,0

Примечание: в составах 25...32 использовалась пластифицирующая добавка в количестве 0,6$ от массы цемента.

Зависимость структурной вязкости ) бетонной смеси на осноеэ портландцемента (а) и ВНВ (б) от доли песка в смеси заполнителей (Е) >

б) .

1300

о 1150

1000

в й 850

§ § 700

а 550

1 400

1 250

о 100

а)

}

\ /

N /

Л 3/

и

6752

\

А

15

V4

V

0,4 0,6 0,8 1,0

Доля песка в смеси заполнителей

0,32 0,4 0,6

0,8 1,0

Доля песка в смеси заполнителей

! ' - Рио. I. " '

I - 0К=7 см; 2 - К=15 с; 3 - 0К=7 ом (о добавкой С-4 - 0К=7 см; 5 - 1=40 .о.

С увеличением наибодыавй крупности заполнителя оптимум кривой смещается в сторону повышенного раохода песка в смеаи заполнителей.

Применением математического иетсда планирования эксперимента било получено уравнение регросски оптимальной доли песка в смеси заполнителей от главных факторов: наибольшей крупности заполнителя (Дд^^ ) и нормальной густоты цемента (Г).

В натуральной внраяешт переменных эта зависимость киот

вдц:

З'опт. - °'005 • Дпаиб. - °'007-Г * °'8'

(I)

На основа анализа результатов исследования реологических свойств бетонных смесей была установлена связь между формуемостью, оцениваемой временем истечения бетонной смеси через кодированное отверстие в приборе, и осадкой конуса пли жесткостью бетонной смеон (рис. 2). Эта зависимость показала,~что обычные и ыа-лощебеночныв бетонные смеси имеют при одинаковой удобоукладнва-емости различную форадуемость. Повышенная формует,гость (пониженная структурная вязкость) ВДВ смесей по сравнению с равноподвиж-тгагп обычными бетонными смесями позволяет применять ЩБ смеси о меньшей подвижностью. Например, бетонная смесь (2= 0,32) о осадкой конуса 7 см имеет структурная вязкость 570 Па» с (см. табл. I). Такую формуемость имеет ВДВ смесь с осадкой конуса 1...2 см. Применение более жестких-МЩБ смесей приведет ж снижению вода затворения, что в свою очередь позволит снизить расход цемента, на снижая прочности бетона и повысить плотность, тре-щикостойкость, морозостойкость а т.д.

Связь■ между формуемоотью (£) и подвижность» (ОК) или жесткостью (Е) о^/чной (I) и мзлощебеночной бетонной

• смеси (2) •

ОК.см 15

,10 5 О 10 . 20

С,о

•

V1

24* I

10

20 30 Рис. 2.

40

50

í ,с

-12В работе установлены зависимость (рио. 3) между удобоук-ладываемостью МШБ смеси и удобоукладываеиооты) равноподвижной обычной бетонной смеси на основе портландцемента, портландцемента с добавкой С-3 и ВНВ:

на основе портландцемента:

- для подвижных смесей:

0^ = 012I-(0KOii<),oli, (2)

- для жестких омесей:

*ЩБ в °»73-(Ж0>6>) + 17,4. о; (3)

на основе портландцемента с добавкой С-3:

и)

на основа ВНВ:

- для подвижных сыеоей: ;

0^ = 0,18.(0^), см; (5)

- для жестких смесей:

Я^ - 0,25-<Жо^) + 60, о, (6)

В работе исследовано влияние структурно-технологических характеристик на свойотва малощвбеночных бетонных смесей.

Иссладовакие реологических свойств показали большое влияние С и V/ на предельное напряжение одвига С?) и структурную вязкость {£) бетонной смеси. Это связано о тем, что с повышением: доли песка в смеси заполнителей при сохранении постоянного значения истинного В/Ц цементного теста (W) снижается предельное напряжение сдвига в структурная вязкость при увеличении объемной концентрации цементного теста (С).

При одинаковых значениях С и W с увеличением доли песка в смеси удобоукладаваемость улучшается.

Для изучения однородности распределения крупного заполнителя в малощебеночной бетонной смеси бюти применены следующие прибор и методика.

Прибор представляет собой цилиндрический еооуд высотой 600 ш» который собираетоя из колец высотой 50 ш, скрепленных между собой фланцевыми соединениями.. Прибор* от&вя диском и направляющей и устанавливается на виброплощадку я жеотко вакре]

Жесткость ВДВ, с

ОКЩБ, cu

S 8 ^

5»

со

м NU» О О ООО

OK ЩБ. см

О M M

сл о en

ОК.ШШ, CM

oí о

Ш w

ÍO О

ляется о вомощыо струбщш. Ботаниую смесь укладывают в прибор и производят виброупл^а^з®. Павле «того цилиндрический сосуд разделяется на три ооставйые частя. Из каждой части прибора ЩБ смесь промывают водой на сите и определяют массу крупного заполнителя.

расчет неоднородности распределения крупного заполнителя по высоте укладываемого слоя производятся по формуле:

к = |< ?*р~ % . юо| м,%/ои (?)

где: - масса крупного заполнителя в верхней части прибора,, кг; - Л-'" ■ ".

?2 - то же, в нижней части прибора, кг;

Ррр - то же, в средней части прибора, кг;

Н - высота укладываемого слоя, см.

Допустимый коэффициент неоднородности (Кд0П) распределения крупного заполнителя для различных составов ЩБ смесей за- . висит от высоты укладываемого слоя и при принятом разбросе содержания крупного заполнителя по высоте слоя не более 105? составляет:

при Н = Г5 см, Кдои = Г,13#/см; Н = 30 см, К^ = 0,65 %/си; Н = 45 см, Кд0П = 0,44 Н = 60 са, Кдад = 0,33 Я/см.

По вышеописанной методике были.проведены исследования неоднородности распределения крупного заполнителя на составах ЩБ смесей приведенных в табл. 2.

Из таблицы 2 видно. что в ЩБ смесях: однородность распределения крупного заполнителя зависит от подвижности и толщины укладываемого сдоя. Например, ЩБ смесь подвижностью 7 см соответствующая подвижности обычной бетонной смеси 15-16 см (при их одинаковой формуемости) при толщине укладываемого слоя 30 см имеет неодаородаость распределения крупного заполнителя меньше' допустимого (Кд0а е 0,65, к 0,50), а при толщине слоя 45 см и более больше допустимого >Кц0Д « 0,44, 1^=0,63).

С целью повышения однородности МЦБ смесей была введена в.и состав тонкомолотая минеральная добавка (ыикрокремнезем). '; ,

Таблица 2

Состав» МШБ смесей

т ш Осадка конуса, си Толщина укладываемого слоя, см Масса крупного заполнителя по частям поело уплотнения, яг Коэффициент неоднородности крупного заполнителя, %/см

:• р1 Р2 Р гор

I 2 60 1,8 . 1,93 1,87 0,12

2 2 . 45 - 1,35 1,45 1,4 0,16

3 2 30 0,92 0,95 0,93 0,11

4 2 15 0>46 0,48 0,47 0,28

5 7 60 1,6 2,13 1,87 0,47

6 7 45 1,2 . 1,6 1,4 0,63

7 7 30 0,86 1,00 0,93 0,50

8- 7 . 15 0,44 0,50 0,47 0,85

9 9 60 1,2 2,8 1,87 1,49

10 9. 45 0,9 2,1 1,2 2,22

II 9 30 0,8 1,06 0,93 0,93

12 9 15 0,43 0,51 0,47 1,12

13 7 45 1,35 • 1,45 1,40 0,16

14 9 45 1,30 1,43 1,47 0,26

Примечание: В составах 5.,.12 йспользовалас! пластифицирующая добавка в количестве 0,65$ от массы цемента, а в составах 13-14 использовались добавка С-3 и микрокремнезем в количестве 0,655? и 10% соответственно.

йэ таблицы 2 видно (см.ооотавн 13-14); что если в состав Я б ЩБ смеси ввести тонкомолотыэ добавка,их однородность улучшается» т.б. ЩБ шее» подвижностью 7 см и о добавкой С-3 при укладываемого слоя 45 т шеет К = 0,63, а эта яе смесь о добавкой микрокремаезвма имела К в 0,16. Такой аэ коэффициент неоднородности распределения крупного заполнителя характерен для ЕЙ® смеси без тонкомолотых добавок с подвижностью 2 см.

Таким образом, при применении ЩБ смесей о подвижностью 7-9 см п толацпш укладываемого слоя 45 см и более дои улучшения однородности необходимо вводить в их состав тонкоммотые добавки.

С помощью математического метода планирования эксперимента были получены зависимости водопотребиости подвижныхижестких ЩБ смесей от главных-факторов: заданной удобоукладываемости (ОК или 1). наибольшей крупности заполнителя (Д^й). доли песка в( смеси заполнителей (2) и расхода цемента (Ц) на различных вянущих, ■ •'.'.'.' • •

В натуральных значениях переменных эти зависиыооти имеют вид: .

на основа портландцемента:

- для подвижных смесей:

Вщ « 336,275 + 9.72. (ОК) - 483,7.(3) + 3,91«(Д^д) - •

-0,32.(Ц) - 0,42-(ОК)2 + 602,5*(*)2 - О.б.Ц^)2 + + 0,0р04«(Ц)2 - 5,25.(0К).г - 0,2.«(ОК).^^>

+ 0,00025-(ОК)Ц - 15,0-2 '(Ддаид) - 0,01. г «Ц +

+ 0,0025. (Д,^)^, (8)

- для жестких смесей: , Вщ » 175,84 - 1,13.(К) - 275,29-(8) + 0,67..-

• - 0,09* (Ц) + 0,03-<Ж)2 + 766,37*(8)2 - 1,38-(Д^)2* + 0,003 .(Ц)2 - 6,12- (д).г - 0,042-(Ж)-Д^ + + о,о1.(зк).ц - ю,62.(г).д^ - о,17-(г).ц '

на оонове ВНВ:

- для подвижных смесей:

Ввнв = 112,27 + 5,50« (ОК) + 45,82-(г) - 2,72-Ц^) -

- 0,096- (Ц) - 0,040« (ОК)2 + 37,77- (0)2 - 0,12-

+ 0,0014-(Ц)2 - 0,83-(ОЮ-2 - О.ГМОЮ-Дц.^ -

- 0,0042-(ОК)-Ц - 1,25-(г)-Дд^ - 0,0012-(») -Ц -

- 0,00000011-(Днал^-Ц, (ГО)

- для жестких смесей:

Веда в 145»43 " 0,82- (Ж) + 48,37-(г) - 9,05-(Дд^) -

- 0,21-(Ц) + 0,03-(Я)2 + 29,35-(Й2 + 0,75-(Дшш5) + + 0,0028-(Ц)2 - 0,06*(Ж).2 - 0,031-Ш-Днаий +

+ 6,00031 • <ад«ц - 1.25.(г).д.1йж3 + о,о1.(»)-ц + * 0.01-(Лтяй)-Ц. СИ)

Анализ полученных зависимостей показывает, что изменение жесткости МЩБ смесей на основе ВНВ на 10 с соответствует изменению расхода воды на 3...5 л/м3, тогда как для смесей на портландцементе это значение составляет 10...15 л/м3 и более.

Получена многофадторные зависимости прочности ЩБ (%цс) от активности цемента (Вц), цешнтно-во~чого отношения (Ц/В), наибольшей крупности заполнителя (Д^^) и коэффициента, учитывающего качество заполнителя (КэадТ.

Уравнение регрессии в натуральном выражении переменных Ькзот ввд:

^ = -621,73 + 3,95-^ - 25,55-Ц/В + 45,31-Д^ + + 1786,81'Кд^ - 0,023-(^)2 + 0,65-(Ц/В)2-- 0,89-(Д^)2 - 1612,8-(К^)2 - 1,57.5ц-Ц/Й + + °'15-рц-(Днаи(3) + З.За.^.Кззд + 5,42.11/35.^ + + 136,62.1¡Л-К^ы - 98,78-^.Кз^, (12)

Установлены основные физико-механичесхве характеристики ЩБ: соотношение между призменной и кубиковой прочности) (коэффициент Кд^д) составляет для МЩБ на портландцементе от 0,83 до 0,-89; для ЩБ на ВНВ - 0,7-0,77. Предельная растяжимость МЩБ на ВНВ в 1,1 - 1,2 раза выше, чем ВДВ на портландцементе. Предельная сжимаемость (6Щ) ВДВ примерно в 1,5-1,7 раза больше предельной сжимаемости равнопрочных тяжелых бетонов и колеблется в пределах 0,3-1,00 ш/ш (в среднем I мм/м).

Исследования морозостойкости малощебеночных бетонов на различных вяжущих (портландцемент портландцемент о суперпластификатором, ВНВ-100, ВЯВ-50, ВНВ-30) .производили прямым косвенным (дилатометрическим) методами.

Анализ подученных данных показал, что морозостойкость малощебеночных бетонов, как и обычных бетонов зависит, главным образом, от объема капиллярных пор. С уменьшением содержания капиллярных пор морозостойкость МЩБ увеличивается. Исследованные МЦБ имели морозостойкость 100-300 циклов.

Разработана в соответствии с требованиями ГОСТ 27006-86 методика подбора состава МЩБ. Расчет номинального состава ЩБ производится по методу абсолютных объемов. Начальный состав такого бетона рассчитывается с учетом заданного уровня прочности бетона, марки цемента и требуемой удобоукладываемости.

_В работе изучено влияние технологических факторов на свойства ЩБ. Большое влияние на свойства ЩБ смесей оказывает продолжительность перемешивания. Исследования показали, что для . малощэбеночкых бетонных смесей оптимальное время перемешивания на 50-70$ больше, чом для обычных бетонных смесей. Это связано с высокой суммарной поверхностью заполнителей и необходимостью равномерного распределения цементного теста на их поверхности.

ЩБ смесн характеризуются в 1,5...2 раза меньшей продолжительностью виброуплотнения, чем обычные бетонные смеои той se подвижности. Это связано с пониженной структурной, вязкостью ЩБ смесей по сравнению с обычными бетонными смесями.

Показано, что жизнеспособность МЩБ смесей на портландцементе вше, чем у равнодадвияных обычных бетонных смесей. Это связано с тем, что при одинаковой осадке конуса МЩБ смеси содержат в своем составе больше воды.;

При применении ВНВ жизнеспособность бетонной смеси ниже, че! на портландцементе, если оценивать жизнеспособность по изменению осадки конуса, а если оценивать по изменению форчуемости, выраженной в изменении структурной вязкости предельно разрушенной структуры, наблюдается обратная картина. ', . ■ . V

При применении малощэбеночкых бетонов на заводах сборного железобетона необходимо учитывать влияние различных видов и режимов термообработки на свойства бетона. Это связано с тем, что повышенное содержание воды и развитая поверхность раздела "заполнитель - цементное тесто" изменяет структурообразование в начальной стадии, что долзшо учитываться при выборе оптимальных параметров тепловой обработки.

С целью исследования влияния различных режимов ТВО был реализован четырехфакторный план эксперимента второго порядка, Предварительными ирследованиями определена рациональная область изменения факторов: Хт - время предварительной выдержки 0...4 ча Х2 - скорость подъематемпературы 10...30°С/час, "х3 - время изотермического прогрева 3...9 час; Х^ - температура изотермического прогрева 15...90°с. Расход цемента составил 340 кг/м3

при % = 0,6, подвижнооть 5...7 см.

Посла расчета коэффициентов регресоии и проверки их статистической значимости получены следующие адекватные математические модели в вида полиномов второго порядка:

Вдп » 25,8 + 2,28'Х! - 0Д5-Х2 + 4,5-ХЗ + 3.0-Х4 -

- 4,2-П2 - 0.7-222 - 1,8-ХЗ2 - 1,6-Х42 -

- Г,3-Х1-ХЭ + О.ОЗ-П.ХЗ + 1Д-Х1«Х4 + 1Д-Х2-ХЗ + + 3,4-Х3-Х3 , (13)

% = 35,6 + 1,12-П - 0,325*Х2 4- 1,35-ХЭ + 0.27.Х4 -

- 4.9-П2 - 2,2-Х22 - 0,97'ХЗ2 - 1.25-Х42 +

> 0.75-Х1-Х2 - 4,75-П-ХЗ + 1,75-П-ХЗ + 0,95-Х2-ХЗ-

- 1,475-Х2-Х4 - 0.2-ХЗ-Х4, (14)

где: Кщ - кубиковая прочность бетона через 4 часа после ТВО, Ша;

^д - нубиковая прочность бетона в возраста 27 суток после ТВО, Ша.

Из анализа полученных данных модно установить следущий

на основе на основа

портландцемента внв

- 2 часа 3 часа

- 20°С/час 20°0/чао

- 6 часов 6 часов

- 75 °С 60°С.

предварительная^йздергка

скорость подъема температура

продолжительность изотерми-чзского вздержки

тешература изотермического прогрева

Отсюда видно, что щлшанениа ЩБ на основе ШШ на заводах сборного железобетона целесообразно, т.к. макспмалън&ч темпора-тура изотермической выдержки снижается до 60°С, а продолжительность ТЕО сикается до 9 часов. Сншэниз температуры с 75°С до 60°С приводит к экономии расхода тепловой энергии в 1,4 раза, а сокращенна продолжительности термообработки увеличивает оборачиваемость форм.

Разработаны рекомендации по производству изделий из ШЕ. Показаны основные правила изготовления тяжелого бетон а марок

150...300 из ШЩЗ смесей для использования на заводах 2БИ.

Сформулированы требования к исходным материалам, приведен метод подбора состава МЩБ требуемых свойств, технологическая схема приготовления бетонной смеси, способы укладки и уплотнения бетонной смеси в изделиях на заводах ЖЕИ и контроль качества бетонной смеси и бетонов.

Опытно-промышленное опробование разработанных рекомендаций по производству МЩБ взамен обычного бетона проводилось на завог де КПД г.Карши при изготовлении плиты покрытий и перекрытий, стеновых панелей, цокольных и мелких блоков. Для приготовления МЩБ использовали портландцемент М400'Ахангар'анского завода. Объем внедрения МЩБ марок 100, 200, 300 соотавил 1120 м3.

Снижение себестоимости I м3 Жетона от внедрения разработанных рекомендаций составило 10-14$. : - .

осдашшЕ швода ■/ .„"•.. ' 'V

1. Установлено, что малощебеночные бетонные смеси, характеризующиеся долей песка в смеси заполнителей в пределах 0,5-0,8, обладают структурой, которая обусловливает повышенную тиксотро-пию смеои при вибрационном воздействии за счет увеличения раст-> ворной составляющей между зернами крупного заполнителя, кроме ' того позволяет эффективно использовать пластифицирующие.добавки и микронаполнители.

2. Установлено, что с увеличением доли песка в смеси заполнителей в равноподвижных бетонных смесях of 0,32 до 0,5 отруктурная вязкость резко снижается, от 0,5 до 0,8 остается практически постоянной, и более 0,8 резко возрастает. При этом показано, что на малощебеночные бетонные смеси с долей песка

от 0,5 до 0,8 крупный заполнитель оказывает незначительное влияние на эффект "стесненного потока", а возрастание суммарной шь верхносги заполнителя, вызывающее уменьшение толщины обмазка зерен, еще не сказывается. . *

3. Разработана технология эффективных малощебеночных бетонов классов BI0-B35 и методика определения состава малощебоноч-ного бетона заданных свойств с учетом их формуемости и оптимальной доли песка в смеси заполнителей, зависящих от вида вяжущего, добавок и наибольшей крупности заполнителей.

4. Установлена зависимость оптимальной доли песка в смеси заполнителей в малощебеночных бетонных смесях от главных факторов: наибольшей крупности заполнителя, вида цемента, добавок ПАВ и активных минеральных добавок, необходимых при определении состава малощебеночных бетонов требуемых свойств.

5. Получены многофакторные модели, выражающие зависимости водопотребности малощебеночных бетонных смесей от заданной удо-боукладываемости, доли песка, крупности заполнителя и расхода цемента» а также зависимости прочности от активности вяжущего, Ц/В, наибольшей крупнооти и качества заполнителя, необходимых для оптимизации состава малощебеночных бетонов.

6. Установлена взаимосвязь между осадкой конуса и жесткостью со структурной вязкостью малощебеночных и обычных бетонных смесей, которая позволяет характеризовать их форадуемость.

7. Установлены зависимости призшняой и кубиковой прочности» статического модуля упругости, морозостойкости малощебеночных бетонов от вида и расхода цемента, требуемой удобоуклады-ваемоста, добавок ПАВ и способов их введения.

8. Показано, что мадощабеночнна бетонные смеси о осадкой конуса до 6 си, имеют неоднородность распределения крупного заполнителя по высота укладываемого слоя до 45 см менее 10/5, как и в литых обычных бетонных смесях» что позволяет их применять в монолитном строительстве при использовании бетононасосов. Для повышения однородности распределения кр. иного заполнителя

в малощебеночных бетонных смесях целесообразно вводить их состав тонвомолотые минеральные наполнители.

9. Получены малофбеночные бетоны на основе различных вяжущих прочностью 15-40 МПа, статическим модулем упругости от 29«Ю3 до 43-103 МПа в морозостойкостью 100-300 циклов.

10 Выпуск опытных партий изделий осуществлен на Каршиноном заводе КПД при производстве цокольных блоков, плит перекрытий, стеновых панадрй и мелких блоков из иалощебеночного бетона. Показано, что эффект от применения разработанных мероприятий обусловлен снижением расхода крупного заполнителя до 400-600 кг и себестоимости на 10-14^ на*2 м3 бетона.

Основное содержание диссертации опубликовано в статье:

Баженов Ю.М., Шомирзаеэ Г.Ш. Перспективы применения малощебеночных бетонов с комплексными добавками. //Научные исследования в области архитектуры, организации и планирования строительства. Сб.науч.гр. СамГАСИ. - Самарканд, 1993 г. - С.16-Г9.

Подписано в печать 17.05.95 Формат 60хВ41/1б Печать офс.

__И-106 Объем I п.л. Т. 100 - Заказ

Московский государственный строительный университет. Типография МГСУ. 129337, Москва, Ярославское т.,26