книги из ГПНТБ / Резников Ю.К. Шунгизит и шунгизитобетон

Т а б л и ц а 14. Физико-технические показатели шунгизита, изготовленного на мурманской установке

Атмосфероустойчивость шунгизита, по имеющимся на­ блюдениям, вполне удовлетворительная вследствие весьма высокой морозостойкости, а также практического отсутст­ вия в шунгизитовом гравии известковых, сернистых и тому подобных компонентов, способных вызвать его деструкцию при попеременном увлажнении-высушивании.

Прочность шунгизита находится в прямой зависимости от его объемной насыпной массы и обусловлена, в значитель­ ной мере, рациональным сочетанием режимов термической подготовки сырья, его обжига и вспучивания и, в особенно­ сти, как показала практика, — оптимальным режимом охлаждения шунгизитового гравия.

50

Т а б л и ц а 15. Физико-технические показатели шунгизита (по ГОСТ 9759—65)

Втабл. 9, 14 и 15 даны показатели прочности шун­ гизита фракций 5—10 и 10—20 мм, изготовленного на уста­ новках ІОКИ-355 и в г. Мурманске.

Втабл. 13 приведены показатели прочности шунгизита, полученного на установке «кипящего слоя» ВНИИСтром,

51.

и результаты опытов ВНИИСтром по выявлению влияния резкого и плавного охлаждения шунгизита на изменение его прочности.

Теплопроводность шунгизита в засыпке определялась в лаборатории НИИСФ. В результате испытаний установле­ но, что коэффициент теплопроводности шуигизитового гра­ вия объемной массы 400 кг/м3 с естественной влажностью составляет 0,09—0,1 ккал/м-ч-град. Теплопроводность образцов шунгнзитобетона на данном шунгизнтовом гравии составила у испытанных образцов 0,208; 0,215; 0,22; 0,21; 0,22 и 0,22 ккал/м-ч-град. Параллельные определения теплопроводности шунгизитобетона в лаборатории Ленин-

25x25x5 слі).

Водопоглощение и влажность шунгизита характери­ зуются показателями, значительно меньшими регламенти­ руемых ГОСТ 9759—71.

По результатам многократных испытаний водопоглоще­ ние шунгизита объемной массы 500—560 кг/м3 не превыша­ ет в течение 1 ч 8,6% (по весу); 24 ч — 9%; 48 ч — 10,2%;

52

Влажность шунгизита не превышает 0,04% (по весу). В табл. 16 приведены показатели водопоглощения шунги­ зита в процессе испытаний до 21 суток.

Коррозионная стойкость в настоящее время не может быть охарактеризована в должной мере. Имеется лишь опыт проверки отдельных образцов из шунгизитобетона в мор­ ском испытательном стенде в течение нескольких лет, под­ тверждающий значительную стойкость шунгизитового гра­ вия в бетоне, равно как и удовлетворительное состояние бетона в целом.

Как показали многократные испытания, шунгизитовый гравий обладает высокой морозостойкостью, превышающей этот показатель керамзита в 5—10 раз.

Как видно из данных табл. 16, потеря в весе, близкая к нормируемой ГОСТ 9759—71, начинает проявляться у шунгизита фракций 5—20, 10—20 и 20—40 мм лишь после 50—70 циклов попеременного замораживания и оттаива­ ния и у фракций 5—10 мм после 75 циклов.

Другие испытания шунгизита на морозостойкость, про­ веденные, ввиду особой важности этой характеристики для эксплуатационных условий в северных районах строитель­ ства; параллельно в трех специализированных организа­ циях, также подтвердили весьма высокую морозостойкость шунгизитового гравия.

Повышенная морозостойкость шунгизита (а в дальней­ шем и шунгизитобетона) является специфической осо­ бенностью его структуры, не подверженной деструктивным процессам.

Формирование прочной и морозостойкой структуры шун­ гизитового гравия связано также со стабильной структу­ рой высококачественного сырья — карельских шунгитовых сланцев Нигозерского месторождения.

ГЛАВА IV

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ШУНГИЗИТОБЕТОНА

Предел прочности при сжатии

Предел прочности при сжатии шунгизитобетона, так же как и других легких бетонов, изготовленных с применени­ ем пористых заполнителей, в основном определяется проч-

53

ностыо крупного заполнителя, а не затвердевшего цемент­ ного раствора, что имеет место в бетонах, приготовленных на прочных плотных заполнителях.

Многочисленные опыты показали, что до определенного предела качество раствора еще обеспечивает влияние на из­ менение прочности бетона, а в дальнейшем, в особенности при высоких прочностях, это влияние уменьшается.

Наиболее целесообразно, по-видимому, влияние проч­ ности шунгизитового заполнителя на конечную прочность шунгизитобетоиа оценивать после испытания его в бетоне, что позволит выбрать экономичные составы с заданными свойствами.

При рассмотрении влияния на прочность шунгизитобе­ тона водоцементного отношения необходимо учитывать сте­ пень водопоглощения шунгизитового заполнителя, поэтому при окончательном определении величины водоцементного отношения нужно общее количество воды, использованное при замесе, для достижения необходимой подвижности уменьшить на величину водопоглощения заполнителя.

Зависимость прочности шунгизитобетона от водоцемент­ ного отношения следует устанавливать для каждой отдельной партгіи шунгизита из-за большого влияния различных ха­ рактеристик, определяющих свойства этого заполнителя (водопоглощение, шероховатость, крупность и т. д.).

В дальнейшем при накоплении результатов многочислен­ ных опытов, проведенных по единой программе, возможно будет предложить расчетную формулу прочности по типу используемых при проектировании тяжелых бетонов, на­ пример:

R 6= A R ^ - B ) ,

где коэффициенты А и Б должны характеризовать качество шун­

гизита с учетом его структуры и физико-механических свойств.

Опыты с различными составами шунгизитобетона, с ис­ пользованием шунгизита объемной массой 450—550 кг/м3, показали, что прочность образцов при сжатии зависит от активности цемента, расхода цемента, прочности заполни­ теля и в отдельных случаях от водоцементного отношения, т. е.

R6= f ( R n, R s,U,B/U),

где Rn — марка цемента; Ц — расход цемента; Rs — прочность заполнителя; В/Ц — водоцементное отношение.

5 4

Т а б л и ц а 17. Влияние расхода цемента на прочность бетона

Влияние расхода цемента на прочность шунгизитобето­ на (в первых опытах) показано в табл. 17 и на рис. 9.

Следует отметить, что общий расход цемента для полу­ чения одинаковых марок бетона для шунгизитобетона не­ сколько выше расхода цемента для керамзитобетона, что может быть объяснено нестабильным качеством шунгизитового заполнителя.

Для каждого состава легкого бетона существует свой оптимальный расход воды, при котором достигается макси­ мальная прочность бетона данного состава, максимальная объемная масса и минимальный выход бетона. При более низких, чем оптимальный, расходах воды бетонную смесь

Расход цемі/ипа ffкд

Рис. 9. Зависимость прочности шунгизитобетона от расхода цемента

Т а б л и ц а 18. Прочность шунгизитобетона в различные сроки твердения

не удается уложить достаточно плотно, при более высоких расходах воды увеличивается содержание избыточной не вступающей в реакцию с цементом воды в бетоне, что умень­ шает его прочность.

Уменьшение водопотребности может быть обеспечено путем использования различных добавок (ССБ, мылонафт, асидол, комплексная и др.), улучшением зернового соста­ ва заполнителей, уменьшением расхода мелких фракций, применением интенсивных способов уплотнения бетонной смеси (пригрузка). Определенное влияние на прочность шунгизитобетона оказывает состав и качество мелкого за­ полнителя — песка. Мелкие и легкие пескн понижают проч­ ность бетона, так как они увеличивают общее содержание воды в бетонной смеси. Необходимо учитывать, что при ис­ пользовании песка с шероховатой поверхностью значитель­ но повышается прочность бетона по сравнению с бетоном на песке с гладкой поверхностью, хотя применение песков с шероховатой поверхностью увеличивает расход воды.

Многочисленные испытания шунгизитобетона опреде­ лили возможность получения заданной прочности при сжа­ тии и соответствующей объемной массе как при нормально влажностном твердении, так и при изотермическом пропа­ ривании.

В табл. 18 приведены результаты испытания опытных образцов шунгизитобетона, которые готовили в соответст­ вии с требованиями ГОСТ 11051—70 с уплотнением на вибро­ столе с пригрузом 50 г!см2 в течение 90 сек.

Были испытаны также образцы-цилиндры шунгизито­ бетона, высверленные из опытных панелей в возрасте 90 суток, которые в пересчете на кубиковую прочность пока­ зали от 51 до 118 кгсісм2, т. е. подтвердилась возможность получения шунгизитобетона в производственных условиях

56

марок бетона 50, 75, 100 кгсісм2 объемной массой от 1100 до 1250 кг/Ои3.

Призменную прочность шунгизитобетона определяли на призмах размером 15x15x45 см для различных соста­ вов и возрастов бетона по методике, изложенной во «Вре­ менной инструкции по определению призменной прочности и начального модуля упругости», изд. 1968 г. При испыта­ нии призмы центрировали и подвергали равномерному на­ гружению до разрушения.

По результатам испытаний, проведенных в строитель­ ной лаборатории Оргстройпроекта, следует, что шуигизитобетон при нормальном хранении в течение 28 суток имел призменную прочность 54,1 кгсісм2, а соответствующая ку-

По некоторым другим испытаниям (ВРІА им. Куйбыше­ ва) призменная прочность шунгизитобетона оказалась зна­ чительно выше и соответствовала кубиковой. Следует зна­ чения призменной прочности определить еще на различных марках шунгизитобетона.

Для получения шунгизитобетона более высоких марок (>100 кгсісм1) были проведены опыты с обработкой бетон­ ной смеси на бугунах. Данное решение может быть оправ­ дано, так как прочность шунгизитового гравия мала (8—■ 10 кгсісм2) и получить высокие прочности бетона на таком

57

бегунов для обработки смеси значительно снижает расход цемента.

Как показывают результаты испытаний (табл. 19) при обработке смеси на бегунах можно получить шунгизитобетон повышенных марок (202—286 кгс/см3) с расходом цемен­ та от 250 до 450 кг/м3:По мере уменьшения водоцементного отношения прочность шунгизнтобетона возрастает. Увели­ чение пригруза при формовании значительного эффекта не дает.

Предел прочности при изгибе

Прочность шунгизитобетона при изгибе определяли на образцах-балках размером 10х 10x40см при испытании по схеме — балка на двух опорах с приложением нагрузок в третях пролета и расчетом по формуле

Р1_

RІІЗГ Ыі кгс/см2, 2

где Р — разрушающее усилие в кг; I — пролет балки в см; b, Л — ширима и высота балки в см.

Кроме того, отдельные образцы испытывали по схеме — балка на двух опорах с приложением нагрузки посредине пролета.

Как показали результаты испытаний (см. табл. 20), пре­ делы прочности шунгизитобетона при изгибе по отношению к пределу его прочности при сжатии составляют 0,22—0,3 прочности при сжатии (для марок 50—100).

Зависимость между показателями марки шуигизитобетона и его прочностью при изгибе приведена на рис. 10. Прочность шунгизитобетона на растяжение при изгибе про­ порциональна кубиковой прочности при сжатии.

Предел прочности при растяжении

Испытания проводили по единой методике на образцахпризмах по схеме раскалывания образца двумя сосредото­ ченными усилиями. Результаты испытаний определяли по

58

В табл. 20 приведены результаты испытаний шунгизито­ бетона на растяжение.

Модуль упругости

Для определения модуля упругости шунгизитобетона были проведены опыты на образцах-призмах размером 15 X 15 Х45 см в возрасте 28 суток, марка бетона 75, по мето­ дике, рекомендуемой «Временной инструкцией по опреде­ лению призменной прочности и начального модуля упруго­ сти бетонов». Перед испытанием призмы центрировали,

Рис. 10. Зависимость между маркой шунгизитобетопа и прочностью на изгиб и растяжение

59