Сырьевые материалы
Вяжущее – шлакопортландцемент М400
Шлакопортландцемент — это гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем тонкого помола клинкера, необходимого количества гипса и гранулированного шлака. В шлакопортландцементе содержится 21—80% гранулированного доменного или электротермофосфорного шлака.
Качество доменного шлака характеризуется в основном значением коэффициента качества, выражающего отношение суммарного процентного содержания оксидов СаО, MgO, А1203 к суммарному содержанию Si02 и Fe02. Этот коэффициент должен быть не менее 1,65; 1,45 и 1,2 для доменного шлака соответственно первого, второго и третьего сортов.
Шлакопортландцемент по сравнению с портландцементом имеет более высокую стойкость в мягких и минерализованных водах, повышенную жаростойкость, что объясняется незначительным содержанием в цементном камне свободного гидроксида кальция. Он более интенсивно твердеет при тепловлажностной обработке и медленнее схватывается и твердеет при пониженной температуре, у него более низкая морозостойкость. Марки шла-копортландцемента М300, М400 и М500.
Наряду с обычным изготавливаются также быстротвердеющий и сульфатостойкий шлакопортландцемент. Быстротвердеющий шлакопортландцемент имеет марку М400, через 3 сут твердения прочность его на сжатие должна быть не менее 20 МПа, на изгиб 3,5 МПа. Сульфатостойкий шлакопортландцемент изготавливают марок М300 и М400 из клинкера, содержащего не более 8% СзА, и шлака, содержащего не более 8% А1203.
Шлакопортландцемент применяется в основном для бетонных и железобетонных наземных, подземных и подводных конструкций, подвергающихся действию пресных вод, а также для изготовления сборных конструкций с применением тепловлажностной обработки, конструкций, подвергающихся действию минерализованных вод, для приготовления строительных растворов. Не допускается применять этот цемент для конструкций, эксплуатация которых требует повышенной морозостойкости, и для строительных работ при пониженной температуре без искусственного обогрева, а также в жаркую и сухую погоду без тщательного соблюдения влажностного режима твердения.
Шлакопортландцемент — экономически эффективный вид цемента. Объем его производства в нашей стране составляет около 25% продукции цементной промышленности. В среднем 1 т сухого гранулированного шлака почти в 3 раза дешевле клинкера. Расход условного топлива на производство шлакопортландцемента на 97—117 кг меньше, чем на производство 1 т бездобавочного портландцемента той же марки. Энергоёмкость шлакопортландцемента в среднем на 25% ниже энергоёмкости портландцемента с минеральными добавками.
Крупный заполнитель – шунгизит
Шунгизит — искусственный пористый материал, получаемый при обжиге шунгитсодержащих пород. Шунгизит используется в качестве заполнителя для легких бетонов (шунгизитобетон) и в качестве теплоизоляционной засыпки.
Шунгизитовый гравий получают по сухому способу. В сущности шунгизит — это разновидность керамзита, отличающаяся видом сырья.
В ГОСТ 19345—83 «Гравий шунгизитовый» содержатся технические требования, аналогичные предъявляемым к керамзитовому гравию, но требования к прочности значительно ниже.
При организации производства шунгизита в связи с большим коэффициентом вспучивания сырья (до 5 — по результатам лабораторных испытаний) и простотой технологии предполагали его высокую технико-экономическую эффективность. Однако отмечается неоднородность поставляемого сырья, в связи с чем рекомендуется его обогащение по принципу избирательного дробления исходной породы (чем прочнее порода, тем, как установлено опытами, больше коэффициент ее вспучивания) или же помол сырья и переход на порошково-пластический способ производства (тем более, что в настоящее время при производстве шунгитовой крошки до40% добытой породы в виде мелких отходов не используется). Такая переработка сырья ведет к повышению качества шунгизита, но с усложнением технологии в дополнение к большим расходам на перевозку сырья возрастут издержки производства.
Мелкий заполнитель – песок
Песок представляет собой рыхлую смесь зерен. Крупность зерен колеблется от 0,14 до 5 мм.
В качестве мелкого заполнителя для бетона применяются:
а) природные пески – продукты выветривания и естественного распада первичных каменных пород;
б) искусственные пески – получаемые специальным дроблением камня или в виде отходов при дроблении камня в щебень.
Природные пески различаются по минералогическому составу и в зависимости от условий образования и места залегания.
По минералогическому составу пески бывают кварцевые, полевошпатные, известняковые и доломитовые. Чаще всего в природе встречаются кварцевые пески с примесью полевого шпата, слюды и других минералов.
В зависимости от мест залегания различают: горные, овражные, речные и морские, русловые (в виде аллювиальных отложений в руслах бывших рек и водоемов), а также пески, отсеиваемые из гравийно-песчаных природных смесей.
Горные и овражные пески характеризуются большей крупностью, остроугольностью зерен и шероховатостью их поверхности, чем пески речные и морские, которые имеют более окатанную форму и гладкую поверхность.
Горные, овражные и русловые пески отличаются повышенным содержанием глинистых, пылевидных и других загрязняющих примесей по сравнению с речными и морскими песками.
Пески применяемые для бетона должны соответствовать требованиям ГОСТа по следующим показателям:
- зерновой состав;
- содержание пылевидных и глинистых частиц и других вредных примесей.
Зерновой состав песка определяется просеиванием через набор сит с размерами ячеек от 0,14 до 5 мм. При этом график полных остатков на ситах должен укладываться в стандартную область (учитываются только зерна, прошедшие через сито с диаметром 5 мм). Наличие зерен крупнее 10 мм не допускается, а более 5 мм должно быть не более 5 %. Содержание зерен, проходящих через сито с диаметром отверстий 0,14 мм не должно превышать 10 %.
Крупность песка оценивается модулем крупности Мкр, который является суммой полных остатков G (%) на ситах стандартного набора, деленной на 100 (Мкр = Σ Gпол / 100). По модулю крупности пески подразделяются на:
Крупный Мкр = 3,5 ÷ 2,5
Средний Мкр = 2,5 ÷ 2,0
Мелкий Мкр = 2,0 ÷ 1,5
Очень мелкий Мкр = 3,5 ÷ 1,0
Для бетона наиболее пригодна смесь среднего и крупного песка. Использовать пески с Мкр менее 1,5 и более 3,5 не рекомендуется. Крупный песок имеет большой объем межзерновых пустот, который придется заполнять цементным тестом, а мелкий – имеет большую удельную поверхность, что также ведет к перерасходу цемента. Песок одной крупности имеет в своем объеме около 45 % пустот.
Глинистые, пылеватые и илистые примеси создают на поверхности зерен заполнителя пленку, которая препятствует непосредственному контакту цементного камня с заполнителем и хорошему их сцеплению, вследствие этого может существенно снизиться прочность бетона в целом. Содержание этих примесей, определяемое отмучиванием, не должно превышать 3 % в природном и 5 % в дробленном песке.
К вредным относятся также органические примеси, сернистые и сернокислые соединения. Оценка пригодности заполнителей с примесями производится при помощи калориметрической пробы (органические примеси), специальными исследованиями (SО3) или непосредственным испытанием в бетоне.
Минералогический состав, прочность и стойкость зерен песка, хотя и в меньшей степени, чем показатели чистоты и зернового состава, так же оказывают существенное влияние на прочность бетона и его поведение во времени.
Природный песок как продукт выветривания первичных горных пород обычно бывает кварцевым или кварцево-полевошпатовым.