3.3. Азерит

Азерит - новый искусственный пористый заполнитель. Технология получения азерита включает предварительную термическую обработку исходного сырья при t=1450-2000C, обеспечивающую перевод кристаллических составляющих материала в стекловидное состояние и быстрое охлаждение расплава со скоростью 300-400с/мин, исключающее образование новых кристаллических фаз. Далее полученный материал измельчается до порошкообразного состояния, смешивается с газовыделяющей добавкой, увлажняется, гранулируется и вспучивается в обжиговых агрегатах.

Новая разработка позволяет производить пористый заполнитель из широко распространенных веществ минерального, в том числе и не вспучивающегося сырья различного по химическому, минералогическому и гранулометрическому составам, выпускать азеритовый гравий более чем в 2 раза легче и прочнее керамзитового гравия.

Получены на азеритовом гравии высокопрочные легкие бетоны со средней плотностью не более 1600кг/мв сухом состоянии. Прочностные деформативные свойства конструкционных бетонов на азеритовом заполнителе позволили рекомендовать их для несущих конструкций зданий и сооружений.

Расход цемента на 1м₃ азеритобетона оказался ниже рекомендуемых типовыми нормами для керамзитобетонов соответствующих марок.

Азеритобетоны обладают более упругими свойствами, чем бетоны на плотных заполнителях.

Стержневая напрягаемая арматура диаметром 12 мм надежно анкерируется в азеритобетонах.

Несмотря на первоначальный относительно повышенный расход топлива при производстве азеритового заполнителя, использование азерита в «деле» дает существенную экономию топлива.

Применение азеритобетона в наружных стеновых панелях на 30-42% снизит расход топливно-энергетических ресурсов на технологические нужды при изготовлении таких изделий; значительно сократит расход цемента, пористого заполнителя и арматурной стали.

По аналогии с керамзитовой технологией получены заполнители на основе глинозольной и глиноперлитовой смесей, для которых рекомендуется применять глину с содержанием 60-69кг/мкварца, тугоплавкие золы и перлит.

При обжиге глинозольной смеси при 1140-1180С получают заполнитель средней плотности 450-650 кг/м, прочностью 2,8-5,3МПа, содержание стекловидной фазы 40-50%, а при обжиге во вращающихся печах приt=1200С глиноперлитовой смеси получают заполнитель средней плотностью 300-550кг/м, прочностью 1,2-3,8МПа.

Разработан эффективный пористый искусственный заполнитель стеклоперлит, на основе природных недефицитных и некондиционных видов сырья (глины, горных пород) и отходов промышленности и горнодобывающих предприятий изготовляют по технологии пеностекла.

Технология стеклопорита предусматривает варку стекла, грануляцию, сушку, обжиг, охлаждение и складирование. Заполнитель получают путем вспучивания стеклопорошковых гранул во вращающихся печах.

Новые искусственные пористые заполнители исследованы в бетонах и могут применяться для изготовления как сборных, так и монолитных конструкций.

3.4. Вулканические шлаки

Вулканические шлаки – сыпучие и обломочные породы пористой ноздреватой структуры из вулканического стекла основного либо среднего состава с примесью других продуктов вулканических извержений. На шлак похожа пемза, отличающаяся от него химическими свойствами. Пемза легче и светлее шлака. Цвет шлака так же, как пемзы и туфа, определяется его химическим составом: если преобладает оксид железа над его закисью, то цвет породы красный, если наоборот, то черный. В черных породах может быть и одинаковое количество оксида и закиси железа.

Вулканические шлаки природного состава характеризуются наличием гранул различной величины, от пылевидных составляющих (размером менее 0,14 мм) до крупных обломков – так называемых шлаковых бомб, объемом до 1-2 м.

Материал тем эффективнее, чем больше его прочность при сжатии и меньше плотность, соотношение между ними наглядно иллюстрирует коэффициент легкости

К=R/p.

Молотый вулканический шлак придает мелкозернистому шлакобетону жаростойкие свойства (до 800С).

Коэффициент размягчения монгольских шлаков достаточно высок и колеблется в пределах 0,75-0,810,75, что позволяет использовать их как в теплоизоляционных, так и в конструкционно-теплоизоляционных бетонах.

Истинная плотность шлаков 2,7-2,8 т/ м, т.е. такая же, как у армянских шлаков.

С увеличением плотности увеличивается прочность и модуль упругости шлака (таб. 4), как и других материалов, но междуRинаблюдается линейная связь (с достаточной степенью близости) вместо квадратичнойR=61, гдеотношение средней плотности и истинной плотности каменного материала.

По мере водонасыщения деформативные свойства шлаков, как и всех каменных материалов, изменяются: вода продвигается до того места, где ширина пор становится равной размеру молекулы воды. В результате расклинивающего эффекта происходит набухание шлака, появление микротрещин, ослабление прочности и снижение модуля упругости.

Вулканический шлак как заполнитель бетонов и растворов

Вулканические шлаки Бурятии удовлетворяют требованиям, предъявляемым к природным пористым заполнителям для легких бетонов.

Количество пылевидных частиц менее 0,14 мм составляет в булганском песке 14%, в хурэн-булукском – 13%, в архангайском – 22%. Испытание шлака, молотого по удельной поверхности 2000-5000 см/г, показало его высокую гидравлическую активность, в связи с чем его можно относить не к заполнителю, а к цементу. Пылевидные шлаковые частицы в бетоне играют роль активной минеральной добавки (АМД), химическое взаимодействие которой с гидроксидом кальция, выделяющимся при твердении цементного клея, увеличивается с повышением температуры. Следовательно, для шлакобетонов, содержащих АМД, тепловлажностная обработка (ТВО) наиболее эффективна.

Шлаки Хурай-Цакирского месторождения Республики Бурятия стойки против силикатного и железистого распадов (таб.6). Кроме того, они характеризуются достаточно высокой морозостойкостью, позволяющей получать на их основе бетоны марки F150 и выше.

Прочность шлакобетона в зависимости от возраста и условий твердения.

В зависимости от условий твердения прочность шлакобетона изменяется по-разному: во влажных условиях при положительной температуре она возрастает в 1,5-2 раза, при твердении в воздушно-сухих условиях и положительной температуре – уменьшается в 1,5-2 раза. Особенно сказывается на снижении прочности шлакобетона отсутствие начального ухода за ним. Аналогичное явление наблюдали многие исследователи для разных бетонов.

На изменение прочности шлакобетона во времени существенное влияние оказывают гранулометрический состав заполнителя, расход цемента, а также водоцементное отношение В/Ц.

Режим уплотнения шлакобетонной смеси. Явления, протекающие при вибрировании, – наиболее распространенном методе уплотнения легкобетонных смесей, отличны от тех, что наблюдаются при вибрировании бетонных смесей на тяжелых заполнителях. Это объясняется особенностями свойств пористых легких заполнителей: меньшей средней плотностью, повышенными водопоглощением и шероховатостью поверхности. В результате бетонные смеси на пористых заполнителях в сравнении со смесями на плотных заполнителях характеризуются меньшей степенью самоуплотнения, большим сопротивлением сдвигу, повышенным внутренним трением.

Приведенное уравнение прочности шлакобетона в возрасте 1 суток. после пропаривания показывает, что с уменьшением продолжительности выдерживания бетона (Х) от 9 до 3 часов. прочность шлакобетона возрастает независимо от режима пропаривания.

Вероятнее всего, это вызвано присутствием в бетоне хлористого кальция, ускоряющего его твердение в начальный период. Затвердевающий при длительном предварительном выдерживании бетон внешнего слоя оказывается недостаточно прочен, чтобы противостоять давлению расширяющихся при нагревании воздуха и воды, но не имеет развитой капиллярной системы, чтобы свободно пропустить воздух, а потому разрушается. Если же начать нагревание до окончания схватывания бетона, то воздух свободно выходит, небольшие разрушения внешнего слоя легко самозалечиваются. Подобный эффект наблюдали авторы у поризованного керамзитоперлитобетона при большой скорости подъема температуры изотермического прогрева.

Предельные деформации при нормальных температурно-влажностных условиях хранения шлакобетона увеличиваются за 3 года примерно на 10-20%.

Усадка легких бетонов больше, чем тяжелых, - это положение справедливо и для шлакобетонов, что объясняется повышенной деформативностью пористых заполнителей, уменьшением водосодержания бетона, контракцией, самовакуумированием, карбонизацией и прочим. Процесс усадки сложен и длителен, зависит от многих факторов, которые можно разделить на две группы: в первую входят вид заполнителя, его деформативные свойства гранулометрический состав, вид и сорт цемента, состав бетона и его В/Ц; во вторую - размеры образцов, температурно-влажностный режим окружающей среды, возраст бетона и т. д. При заданных определенных материалах наибольшее влияние на усадку оказывают В/Ц, расход цемента, количество пылевидной составляющей в бетоне, его возраст и температурно-влажностный режим.