книги из ГПНТБ / Иванов И.А. Технология легких бетонов на искусственных пористых заполнителях учеб. пособие

товляют на станке конструкции ВНИИЖелезобетопа в вертикальном положении, виброуплотнением с пригрузом. Как показал опыт работы заводов в Минске и

тальной конструкции. Их изготовляют в виде унифици­ рованных стоек диаметром 560 мм и длиной 22 м, из которых собирают портальные опоры. Центрифугиро­ вание позволяет получать полые круглого сечения опо­ ры из жестких легкобетонных смесей, при этом достига­ ется равномерное уплотнение смеси по всей длине изделия. Вследствие повышенной плотности бетона ар­ матура в опорах ЛЭП не корродирует, хотя опоры эксплуатируются в тяжелых условиях (подвергаются воздействию блуждающих токов, попеременному замо­ раживанию и оттаиванию и т. д.). Опоры ЛЭП изготов­ ляют из керамзитобетона марок 400—500 с применени­ ем стержневой арматуры из низколегированных сталей

Конструкции для транспортного строительства

Применение легких бетонов взамен тяжелых весьма эффективно в автодорожных мостах разных.систем, где постоянная нагрузка от массы большепролетных конст­ рукций достигает 70—80% всей расчетной нагрузки.

По данным И. Г. Иванова-Дятлова, применение лег­ ких бетонов в пролетных строениях мостов снижает массу конструкций до 30%. В результате этого значитель­ но снижаются транспортные и монтажные расходы. В ряде случаев рационально сооружать из легких бето­ нов проезжую часть металлических мостов.

30

для замонолнчнвання проезжен части эстакады. В Бе­ лорусской ССР успешно ведется строительство ряда мостов п путепроводов из аглопорптобетоиа марок 250—400. Применение аглопорптобетоиа позволило сни­ зить общую массу пролетного строения па 25% " сэконо­ мить 12% высокопрочной арматуры.

значительной рассредоточенное™ сельских строек объем

каркасы и плиты покрытия животноводческих помеще­

аглопоритобетон для производства аналогичных конст­ рукций. Предприятия, изготовляющие аглопорит, рабо­ тают на сырье, которое достаточно распространено. Это позволяет расположить их в непосредственной бли-. зости от объектов сельскохозяйственного строительства.

3. Легкобетонные изделия и конструкции, применяемые за рубежом

За рубежом изготовляют аналогичные пористые за­ полнители, что и в Советском Союзе, по известные под различными фирменными названиями. Так, на основе зол ТЭС в Англии выпускают зольный гравий, извест-

32

ный под фирменным названием «лайтаг». Его исполь­ зуют в легких бетонах различного назначения. Из та ких бетонов, например, выполнены конструкции здания аэровокзала Лондонского аэропорта, крупнопанельного административного 17-этажного здания «Кольерс Вуд». Относительно низкий коэффициент теплопроводности бетона на зольном гравии позволил принять толщину стен 23 см.

В течение многих лет в США и Англии из легких бетонов изготовляют пустотелые стеновые камни. Про­ изводство это считается весьма рентабельным. Напри­ мер, в Англии объем ежегодно выпускаемых стеновых камней примерно равен объему стен, возводимых из кирпича.

Из материалов I Междун а родного конгресса по лег­ ким бетонам в Лондоне в 1968 г. известны интересные примеры эффективного использования легких бетонов за рубежом. Так, в США при строительстве железнодо­ рожной линии через залив Сан-Франциско успешно применяли полые легкобетонные сваи длиной 37 м. Из легкого бетона изготовляют преднапряженные конст­ рукции большого пролета (балки таврового сечения

из тяжелого бетона, поскольку имеют более высокую трещиностойкость и лучше выдерживают действие вы­ сокотемпературных газов.

Зарубежный опыт показывает, что большой экономи­ ческий эффект может быть получен в результате при­ менения легких бетонов при строительстве высотных зданий. В Венгерской Народной Республике возводят многоэтажные здания, монолитные стены которых вы­ полняют в подвижной опалубке из легкого бетона. В Сиднее (Австралия) выстроено жилое здание «Парк Реджис» высотой 140,6 м. В этом здании около 90% объема всех конструкций выполнено из легких бетонов.

3 И. Л. Иванов

Г л а в а II

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИИ ИЗ ЛЕГКОГО БЕТОНА

1. Основные виды искусственных пористых заполнителей

ного пористого заполнителя (см. схему). Свойства запол­ нителя определяются прежде всего его объемной насып­

деляют на кислые и основные. Они могут иметь различ­ ное соотношение стекловидной и кристаллической фаз. Слагающее их вещество может находиться почти цели­ ком в стекловидной фазе (кислые гранулированные до­ менные шлаки, керамзит из хорошо вспучиваемых глин) или же иметь преимущественно кристаллическую струк­ туру (некоторые карбонатные заполнители). Такие за­ полнители, как аглопорит, в равной мере содержат стек­ ловидную и кристаллическую фазу.

Искусственные пористые заполнители подразделяют­ ся на мелкие и крупные: к мелким относятся сыпучие материалы (песок) объемной насыпной массой (в вы­ сушенном состоянии) не более 1200 кг/м3 при крупности зерен до 5 мм, к крупным — зерна от 5 до 40 мм при объ­

полнители изготовляют как из минерального сырья, представляющего собой преимущественно осадочные по-

34

Заполнители д л я легких бетонов

роды (реже вулканического происхождения), так и из побочных продуктов металлургической, энергетической; промышленности. Производство их предусматривает при­ менение более сложных технологических процессов: спе­ кания, вспучивания н порнзацпи нагретой или расплав­ ленной массы. Такие заполнители в зависимости от формы зерен п характера их поверхности могут быть гравиевидные п щебневпдные, с закрытой п открытой пористостью.

В процессе производства искусственных заполнителей можно изменять их пористость, прочность и другие свой­

тате одновременного действия ряда процессов: выгора­ ния топлива, испарения влаги, контактного спекания отдельных зерен и лишь частично вспучивания.

Керамзит

Сырьем для производства керамзита служат глинис­ тые породы, которые должны обладать следующими ос­ новными свойствами:

1) способностью хорошо вспучиваться в процессе об­ жига; коэффициент вспучивания Къ =—— {V1{ — объем

вспученной гранулы керамзита; Vc — объем сухой сыр­ цовой гранулы до обжига) должен быть не менее 2;

2) легкоплавкостью, позволяющей вести обжиг ке­ рамзита при температуре, не превышающей 1250° С. При нагревании гранул в печи значительная часть наиболее мелких глинистых частиц переходит в расплав. Глинис­ тое сырье, находящееся в пиропластическом состоянии.

36

должно иметь оптимальную вязкость в том интервале температур, когда наиболее интенсивно выделяются га­ зообразные продукты. Именно в этот момент в результа­ те сгорания органических примесей, разложения карбо­ натов и водосодержащих минералов, а также восстанов­

менее 50° С. Если это условие будет соблюдаться, то да­ же при неизбежных отклонениях температуры обжига от оптимальной не произойдет спекание гранул или ава­ рия печи.

Сырье, удовлетворяющее всем названным требовани­ ям, встречается относительно редко. Для улучшения его свойств широко применяют некоторые твердые и жидкие добавки (пиритиые огарки, золы ТЭС от сжигания ка­ менного угля, соляровое масло, сульфитно-спиртовую бражку и др.).

В основу современной технологии производства ке­ рамзита положены результаты исследований, которые проводились Н. А. Поповым, С. П. Онацким, В. В. Ере­ менко, И. А. Гервидсом, А. В. Жуковым, Г. И. Книгпной, Л. К. Петровым, И. Я- Слободяником и др.

Применяют три способа производства керамзита: су­ хой, мокрый и пластический. Сухой способ используют при наличии плотного глинистого сырья. Глинистые сланцы после дробления и рассева можно сразу на­ правлять в печь. По мокрому способу глиняную пульпу насосами подают в шламбассейн, а затем в печь. Испа­ рение большого количества влаги вызывает повышенный расход топлива, поэтому данный способ целесообразно применять при использовании слабо вспучивающегося сырья, в котором необходимо равномерное распределе­ ние соответствующих добавок. Однако при этом способе трудно добиться высокого коэффициента вспучивания, малой объемной массы и требуемой однородности ке­ рамзита; форма зерен получается неправильная.

Наиболее распространен пластический способ. Он предусматривает многоступенчатую переработку рыхло­ го глинистого сырья, в которое в ряде случаев вводят добавки. Подготовленная масса направляется для фор­ мования сырцовых гранул, которые перед обжигом про-

37

ходят сушку в сушильном барабане. В некоторых случа­ ях процесс сушки может быть совмещен с обжигом во вращающейся печи. Допустимая влажность гранул при подаче их в печь принимается около 20%.

Все три рассмотренных способа различаются лишь подготовкой сырья. Основным технологическим процес­ сом производства керамзита является его обжиг во вра­ щающихся печах. При этом весьма важно правильно на­ значить температурный режим обжига, обеспечивающий необходимую степень вспучивания гранул и максималь­ ную производительность печей.

Поскольку процесс газовыделения должен совпадать по времени с пиропластпческим размягчением гранул, наиболее интенсивное вспучивание происходит при быст­ ром подъеме температуры. Однако быстро нагреть гра­ нулы до температуры вспучивания возможно лишь при соответствующей их подготовке, т.е. предварительной сушке и подогреве. На этих этапах чрезмерно ускорять процесс нецелесообразно. При быстром нагревании мо­ гут развиваться большие температурные деформации и даже разрушаться гранулы.

Гранулы рекомендуется нагревать постепенно до тем­ пературы 200—600° С, а затем быстро поднимать темпе­ ратуру примерно до 1200° С. Теоретическая температура горения топлива во вращающейся печи составляет око­ ло 2000° С, ее снижение до 1200—1300° С достигается по­ дачей воздуха с избытком против теоретического в 2 ра­ за и более. Оптимальный режим обжига гранул во вра­ щающейся печи, по данным С. П. Онацкого, показан на рис. I I . 1.

Для производства керамзита применяют вращающие­ ся печи размером 2,5X40 м. В комплекте с соответству­ ющим оборудованием для подготовки шихты и формовки гранул указанная технологическая линия имеет произво-

38

дительность 100 тыс. м3 в год. В настоящее время уже создано оборудование, включая печь новой конструкции 3,5X75 м, для технологической линии производительно' стыо 200 тыс. м3 в год.

Особо легкий керамзитовый гравий1 получают мето­ дом опудривания сырцовых гранул перед обжигом по­ рошком огнеупорного материала. Опудривание и окатку сырцовых гранул можно производить в сушильном бара­ бане. Нанесение огнеупорного порошка на поверхность гранул позволяет повысить температуру их обжига, что

На прочность, долговечность и, главное, однородность легкого бетона большое влияние оказывает режим ох­ лаждения керамзита. Это влияние тем заметнее, чем крупнее гранулы и выше их пористость. В процессе бы­ строго охлаждения в зернах керамзита усиливаются ос­ таточные напряжения. Первоначально напряженное со­ стояние гранул отражается на ряде свойств керамзита: ползучести, морозостойкости, прочности. По данным Пензенского инженерно-строительного института, в ре­ зультате резкого охлаждения керамзита и появления в нем микротрещин могут снизиться прочность бетона на раскалывание, изгиб и призменная прочность, т.е. те по­ казатели, которые в наибольшей степени зависят от прочности заполнителя на разрыв. Нельзя допускать резкого охлаждения керазмнта, если он применяется для бетона, который будет эксплуатироваться в агрессив-

1 Технология производства особо легкого керамзитового гравия разработана Куйбышевским НИИКерамзитом.

39