книги из ГПНТБ / Черкасов, Г. И. Введение в технологию бетона

ГОСТ 310-60 на испытание цементов, т. е. приготовляют рас­ творную смесь состава 1 : 3 с использованием Вольского песка; водопотребность смеси устанавливают по расплыву на встря­ хивающем столике. Затем изготовляют стандартные образцыбалочки, которые запаривают в автоклаве по принятому режи­ му и испытывают. По результатам испытания прочности при сжатии определяют оптимальный состав вяжущего, его ак­ тивность и марку.

При применении жестких бетонных смесей марку вяжу­ щего можно определять по методике ГОСТ 310-41 на испыта­ ние цементов. В случае необходимости по указанной методике могут быть подобраны дисперсность кремнеземистого компо­ нента и оптимальный режим запарки бетонов на данном вя­ жущем.

Результаты подбора состава известково-кремнеземистого вяжущего на песках разной дисперсности и при запарке в ав­ токлаве при разных давлениях приведены на рис. 89.

Удобоукладываемость бетонных смесей

Удобоукладываемость крупнозернистых силикато-бетон­ ных смесей определяется согласно ГОСТ 10181-62 так же, как и цементно-бетонных смесей, мелкозернистых — по показате­ лям подвижности и жесткости. Подвижность определяют глу­ биной погружения (в см) конуса СтройЦНИЛа в коническую форму, заполненную испытуемой смесью (ГОСТ 5802-51), жесткость — в техническом вискозиметре согласно ГОСТ 10181-62 при высоте щели между дном и внутренним цилинд­ ром, равной 10 мм.

Поскольку основной способ формования строительных де­ талей из силикатных бетонов — вибрирование в различных видах и в сочетании с дополнительными силовыми воздейст­ виями, определяющим показателем удобоукладываемости их является жесткость.

Основные зависимости удобоукладываемости силикато-бе­ тонных смесей от их состава и качества заполнителей соответ­ ствуют зависимостям, установленным для цементно-бетонных смесей.

Удобоукладываемость смеси улучшается с повышением ее водосодержания, содержания теста из вяжущего и воды неиз­ менной консистенции (рис. 90), а также при большей окатанности заполнителей и относительном увеличении их крупности.

Удобоукладываемость мелкозернистых бетонных смесей

too

имеет особенности, вызванные отсутствием крупного заполни­ теля и высокоразвитой удельной поверхностью песка и це­ мента.

Приведенная в первой части (глава XII) зависимость из­ менения водопотребности песчаных бетонных смесей от соот­ ношения цемента и песка применима и к мелкозернистым силикато-бетонным смесям. Необходимо учитывать, что сили­ като-бетонные смеси с использованием молотой кипелки обладают меньшей водопотребностью, чем смеси с при-

292

менением пушонки, имеющей значительно большую удельную поверхность. Зависимости удобоукладываемости смесей от удельной поверхности известково-кремнеземистого вяжущего приведены на рис. 91.

а

400

300

200

100

0

Удобоукладываемость силикато-бетонной смеси назнача­ ется опытным путем, в зависимости от метода ее уплотнения. Для силикато-бетонных изделий используются главным обра­ зом малоподвижные и умеренножесткие смеси, уплотнение которых производится вибрацией на виброплощадках. Удобо­ укладываемость их характеризуется показателем жесткости

.от 5 до 60 сек. При уплотнении вибрацией с пригрузом, сило­ вым прокатом или вибропресдованием используются смеси жесткостью 60—200 сек.

Как особоподвижные, литые, так и особожесткие смеси оказались неэффективными для производства силикато-бетон­ ных изделий и не нашли широкого применения.

Общие принципы вибрирования, рассмотренные для обыч­ ного бетона, действительны в значительной мере для силика-

293

то-бетонных смесей; однако опыты показали, что они уплот­ няются хуже, чем цементно-бетонные.

При вибрировании смесей, состоящих из зерен различной величины, ускорения, получаемые разными зернами, пропор­ циональны их массам. Чем больше различие массы отдель­ ных зерен, тем больше эффект уплотнения смеси.

Уплотнение умеренножестких мелкозернистых смесей по­ требует повышенных ускорений, а следовательно, и увеличе­ ния интенсивности их вибрирования.

Установлено, что для мелкозернистых силикато-бетонных смесей оптимальной частотой вибрирования является 3000 кол/мин, а рациональными амплитудами 0,5—0,7 мм.

При вибрировании силикато-бетонной смеси на ее поверх­ ности может происходить комкование частиц вяжущего, так как более легкие частицы извести и воды будут стремиться подняться вверх. Поэтому при уплотнении подвижных сили­ като-бетонных смесей целесообразна вибрация даже с не­ большим пригрузом — 50 г/см2. Применение пригруза в про­ цессе вибрирования обеспечивает интенсивное снижение структурной вязкости и значительное улучшение удобоукладываемости смеси. При формованиии жестких силикато-бе­ тонных смесей величина пригруза должна быть увеличена до

300—400 г/см2.

Структура и прочность тяжелых силикатных бетонов

Структура силикатных бетонов аналогична структуре це­ ментных бетонов как по составу новообразований, так и по характеристике пористости; аналогичны и причины образо­ вания пор и капилляров.

Дифференциальная пористость силикатных и цементных бетонов обстоятельно изучена П. П. Ступаченко. При иссле­

О

ходные поры с радиусом до 1000 А и макропоры с радиусами

О

более 1000 А. В цементных и силикатных бетонах максимум

О

пористости приходится на поры радиусом 500—700 А, одина­ ков у них и процент содержания фильтрующих пор с радиусом более 1 мк. Пористость силикатных бетонов зависит от водосодержания смеси, качества известково-кремнеземистого вя-

294

жущего и заполнителей, а также технологии приготовления смеси, ее укладки и запаривания изделий. Некоторые данные П. П. Ступаченко о структуре силикатных материалов при­ ведены в табл. 57.

Т а б л и ц а 57

Показатели структуры силикатных материалов

Из приведенных в таблице данных видно, что на порис­ тость силикатных бетонов основное влияние оказывает водосодержание смесей. При одинаковом водосодержании порис­ тость при использовании молотой кипелки ниже, чем при ис­ пользовании извести-пушонки, из-за увеличения объема твер­ дой фазы при гашении кипелки.

Примерно одинаковая удельная поверхность пор при раз­ ной величине пористости свидетельствует о том, что в бето­ нах на молотой кипелке относительно больше тонких пор и капилляров и меньше макрокапилляров, чем в бетонах на

295

извести-пушонке, а также о более тонкой структуре новооб­ разований при применении кипелки.

От величины и характеристики пористости зависит и проч­ ность бетона, которая имеет наименьшее значение у литого бетона и наибольшее у виброуплотненного на молотой кипелке.

Как и в цементных бетонах, основным фактором, влияю­ щим на макропористость и переходную пористость, а следо­ вательно, и на прочность силикатных бетонов, является вя­ жущеводное отношение, которое принято обозначать, как и в

данных вяжущем и заполнителе почти прямолинейна, следо­ вательно, на них можно распространить действие закона водоцементного отношения. Прочность силикатных бетонов прямо зависит и от активности известково-кремнеземистого вяжу­ щего и качества заполнителей, что в общем виде может быть выражено формулой Боломея—Скрамтаева (рис. 92)

R6=ARn(-^— с),

А и С — коэффициенты, характеризующие качество за­ полнителей и вид вяжущего. ч

Как известно, цементные бетоны имеют наибольшую проч­ ность при чистых заполнителях с шероховатой поверхностью, скелет которых в бетоне обладает минимальной пустотностыо и минимальной удельной поверхностью зерен.

Эти же требования к скелету заполнителей соблюдаются и для силикатных бетонов: более прочные мелкозернистые бетоны получаются на чистых крупнозернистых песках, а для крупнозернистых бетонов предпочтительнее чистый фракцио­ нированный щебень.

-В настоящее время еще не накоплено достаточно данных для определения коэффициентов А и С в формуле прочности силикатных бетонов, поэтому их приходится устанавливать экспериментально при подборе состава силикатных бетонов1.

1 А. В. Саталкиным рекомендуются значения коэффициентов А и С принимать в среднем соответственно 0,46 и 0,5.

296

Рис 92. Зависимость прочности силикатного бетона от вяжу­ щеводного отношения при постоянном составе (марке) вяжущего.

Необходимо отметить, что достоверность зависимости Бо- ломея—Скрамтаева для силикатных бетонов ниже, чем для цементных. На прочность силикатных бетонов оказывают влияние дополнительные факторы, связанные с видом изве­ сти, тонкостью помола компонентов, режимами запаривания и др., которые точно -не могут быть учтены значениями мар­ ки вяжущего и коэффициентами А и С. Накапливание опыт­ ных данных и статистическая обработка их позволит в даль­ нейшем уточнить эту и другие зависимости свойств бетона от состава и технологии его изготовления.

Режимы запаривания

Сформованные силикатобетонные изделия должны быть выдержаны некоторое время до начала их запарки в авто­

клаве.

При использовании негашеной извести необходима вы­

297

держка для полной гидратации извести, так как иначе свобод­ ная окись кальция при нагреве парам в автоклаве бурно гидратируется .с увеличением в объеме и разрушает структуру изделия. Время предварительного выдерживания зависит от состава бетона, вщ^а извести, ее активности и скорости гаше­ ния; в среднем оно исчисляется в три-пять часов.

При формовании изделий с применением гашеной извести опасных деформаций расширения за счет гашения извести быть не может. В этом случае выдержка необходима для при­ обретения изделиями некоторой пластической прочности и подсушки верхнего слоя, который при формовании более увлажнен, чем основная масса изделия.

Основные принципы запаривания силикатобетонных изде­ лий были изложены при рассмотрении твердения известково­ кремнеземистого вяжущего.

В настоящее время для запаривания применяют автоклавы со стандартным давлением от 8 до 12 атм. Изделия запари­ вают в большинстве случаев в формах без крышек.

При обычной технологии запаривания изделий с выпуском паровоздушной смеси из автоклава рекомендуется подъем давления и температуры до максимальных значений произ­ водить в течение двух-трех часов, причем большее время на­ грева берется для более массивных конструкций. Время изо­ термического прогрева обычно принимаИт равным семи-вось­ ми часам, и спуск давления осуществляется в течение двух-четырех часов, также в зависимости от массивност'1 изделия.

Определенному составу бетона и известково-кремнеземис-, того вяжущего соответствует^ свое оптимальное давление, которое в общем случае повышается с увеличением в вяжу­ щем содержания извести и. тонкости помола кремнеземистого компонентаНашими учеными установлено, что оптимальным -при запарке силикатных бетонов следует считать давление

.12—16 атм. Используемые в настоящее время давления 8— 11 атм недостаточны для всех видов силикатных бетонов, не­ эффективны также и давления свыше 16 атм. Применение оптимальных давлений пара позволит сократить цикл запа­ ривания и увеличить прочность бетона.

V. ПОДБОР СОСТАВА ТЯЖЕЛОГО СИЛИКАТНОГО БЕТОНА

Задача подбора состава мелкозернистого силикатного бе­ тона сводится к нахождению соотношения количеств воды В.

298

известково-кремнеземистого вяжущего Ц и паска П, обеспе­ чивающего требуемые удобоукладываемость смеси и проч­ ность затвердевшего бетона. Подбор на данных материалах проводят экспериментально один раз, в результате чего могут быть построены графики и даны аналитические зависимости для расчета других составов бетона. Предполагается, что при подборе состава бетона уже определен оптимальный состав известкоро-кремнеземистого цемента, установлены его марка и режим запарки бетона.

Подбор производят в следующем порядке:

1)приготовляют три замеса теста из вяжущего и воды со значениями Ц/В, равными 1,5; 2; 2,5;

2)каждый замес теста смешивают с песком до получения требуемой удобоукладываемости смеси;

3)из полученных замесов формуют стандартные образцы бетона, определяют объемные веса свежеизготовленных об­ разцов; одновременно проверяют правильность полученных составов по формуле абсолютных объемов;

4)образцы запаривают по заданному режиму и после охлаждения испытывают на прочность при сжатии по стан­ дартной методике;

5)имея значения Ц/В и Re для требуемой удобоуклады­ ваемости, строят график зависимости прочности бетона от Ц/В, определяют коэффициенты А и С и выражают зависи­ мость прочности бетона в аналитической форме;

6)наносят на график зависимость расхода песка от Ц/В„ необходимого для обеспечения заданной удобоукладывае­ мости смеси.

График подбора состава мелкозернистого силикатного бе­ тона приведен на рис. 93.

Пользуясь графиком, можно для каждой требуемой марки силикатного бетона определить Ц/В, П и рассчитать коли­ чество воды по формуле

В=П000——■—■—

Тц 7п

и затем определить Ц.

Учитывая, что установленная зависимость прочности бе­ тона от цементоводного отношения применима в достаточно широком диапазоне для малоподвижных и умеренножестких смесей, можно на график нанести значения содержания песка для обеспечения других значений удобоукладываемости бе­ тонной смеси. Эти значения несложно получить, сделав опыт-

29»

Рис. 93. Пример подбора мелкозернистого силикатного бетона.

ные замесы для определения только удобоукладываемости смеси, без изготовления опытных образцов.

При подборе крупнозернистого силикатного бетона необ­ ходимо при операции по пункту 2 сделать замес теста вяжу­ щего со смесями мелкого и крупного заполнителя, взятых в разных соотношениях. За оптимальное соотношение между заполнителями принимают такое, при котором для обеспече­ ния нужной удобоукладываемости потребуется наименьшее количество теста.

VI. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТЯЖЕЛЫХ СИЛИКАТНЫХ БЕТОНОВ

Прочностные свойства

Согласно СНиП за марку плотных силикатных бетонов по прочности (Ro) принимается предел прочности при сжатии

.300: