М. Л. НИСНЕВИЧ, д-р техн. наук, Е. И. АНИСИМОВА, Г. С. ЗАРЖИЦКИЙ, Н. С. ЛЕВКОВА, кандидаты техн. наук (ВНИПИИстромсырье) Важный резерв снижения расхода цемента
Одним из факторов, обеспечивающих снижение удельного расхода цемента в строительстве, является повышение качества заполнителей для бетона и оптимизация их использования в зависимости от класса бетона.
Наряду со строительством современных предприятий промышленности неродных строительных материалов, реконструкцией и техническим перевооружением действующих предприятий существенное значение для повышения качества заполнителей имеет разработка и введение в действие новых перспективных стандартов на нерудные строительные материалы и аттестация продукции подотрасли.
Новыми стандартами впервые предусмотрен статистический контроль продукции высшей категории качества, что обеспечивает увеличение стабильности свойств заполнителей и отвечает задачам повышения однородности бетона.
По состоянию на I января 1986 г. по высшей категории качества нерудные строительные материалы в 16 министерствах и ведомствах на Ю7 предприятиях с объемом производства 60,9 млн. м3, в том числе Щебня из природного камня 44,4 млн. м’, щебня из гравия 8,8 млн. м, грани в 1,6 млн. м3, песка обогащенного 6.1 мли. м.
Наибольший объем выпуска заполнителей высшей категории качества достигнут в Минстройматериалов СССР, Главмоспромстройматериалов при Мосгорисполкоме, Глав м особлстройматериалов при Мособлисполкоме и др.
В 1985 г. выпуск нерудных строительных материалов высшей категории качества по Минстройматериалов СССР составил 22,3% всего объема производства. Значительно увеличен выпуск шебня и гравия мелких фракций (крупностью до 20 мм).
ВНИПИИстромсырьем проведен анализ эффективности использования нерудных строительных материалов высшей категории качества в промышленности сборного бетона и железобетона по данным 83 заводов железобетонных изделий и конструкций. Рассмотрены два основных показателя: среднее снижение расхода цемента путем использования щебня, гравия и обогащенного песка с пониженным содержанием пылевидных и глинистых частиц; повышение однородности прочности бетона благодаря использованию щебня, гравия со стабильным зерновым составом.
Среднее значение экономии цемента в бетоне находится в следующих пределах: щебень из природного камня — 4,65 кг/м3 бетона (пределы колебаний 3...9 кг/м3); щебень из гравия — 4,72 кг/м3 бетона (пределы колебаний 1,9.„7.4 кг/м3); песок обогащенный — 9,4 кг/м3 бетона (пределы колебаний 3,75...12,9 кг/м3):
Оценка повышения однородности прочности бетона при использовании в качестве крупных заполнителей щебня и гравия высшей категории качества со стабильным зерновым составом проведена по данным 10 заводов ЖБИ, внедривших статистический контроль прочности бетона в соответствии с требованиями ГОСТ 18105.0—80, ГОСТ 18105.1—80, ГОСТ 18105.2—80 Бетоны. Правила контроля качества. Основные положения». Установлено, что использование щебня и гравия со стабильным зерновым составом позволяет заводам ЖБИ получать бетоны с высокой однородностью прочности. При этом коэффициент вариации прочности бетона составляет 7... 14% для бетона различных классов, а фактическая прочность бетона после 28 сут нормального хранения выше требуемой прочности на 5...20%: Одновременно
обеспечивается снижение расхода цемента в количестве 3...20 кг на 1 м3 бетона в зависимости от его класса по точности на сжатие.
Для определения оптимальной области применения различных групп природных песков в качестве заполнителей для бетона во ВНИПИИстромсырье разработан системный подход. Он включает оценку влияния на свойства бетона и расход цемента минерального состава и особенностей морфологической характеристики зерен песков, обусловленных их генезисом, зерновым составом и содержанием тонкодисперсной составляющей (частиц крупностью до 0,14 мм).
Анализ песков наиболее распространенных генетических типов (табл. 1) показал, что пески аллювиального генезиса—кварцевые, пески флювногляциального генезиса имеют кварцево-полевошпатово-карбонатный состав, содержание в них карбонатов 13...20%, полевых шпатов 13...22%:
По форме и характеру поверхности пески аллювиального генезиса существенно отличаются от древнеаллюмиальных и флювиогляциальных повышенным содержанием зерен окатаииой формы и зерен с гладкой поверхностью.
Испытаниями песков различного типа в равноподвнжных бетонных смесях с цементно-водными отношениями 1,25; 2 и 2.75 установлено, водопотребность бетонных смесей и с ответственно расход цемента находят в прямой зависимости от водопотребности песков, приведенных к одинаково» зерновому составу. При этом вид neci практически не влияет на предел прс ности бетона при сжатии. Разница расходах цемента при использовании песков одинакового зернового состава, различного генезиса колеблется от 51-71%.
Рациональные области применен песков различных зерновых состав установлены на основании испытан бетона с полиминеральными и мономинеральными песками с переменным з новым составом. Последний характер зовался модулями крупности 1,5; 2; 2,3,26 и 3,5; бетонные смеси имели подвижность 4—6 см и жесткость 30 и 60 при цементно-водных отношениях 1,2 2 и 2,75. Установлено, что для бел нов классов по прочности на сжатн ниже В15 (марок ниже М200) б перерасхода цемента могут применяя ся мелкие пески с модулем крупности 1,5—2; для бетонов классов В15 t В22,5 оптимальными по расходу цемента являются средние пески с Л1Кр= = 2—2,5; для бетонов классов В27,5 I выше — крупные пески с Мир = 2,5-3,25
Полученные границы оптимальных зер новых составов песков для бетонов различных классов по прочности ие сжатие не зависят от вида песка, однако между расходами цемента nprt использовании песков оптимального зернового состава, но различного генезиса имеется отмеченное выше различие. Отклонение от оптимального зернового состава песков для бетонов соответствующих классов как в сторону замельчения песков, так и Е сторону их закрупнения вызывает повышение расхода цемента.
Природные, мытые и обогащенные пески четырех карьеров были испытаны в равноподвижных бетонных смесях жесткостью 30 с (табл. 2). Установлены оптимальные области применения обогащенных и природных песков для бетоноп различных классов. Так, для бетона класса В27,5 и выше оптимально применение крупных обо1 гашенных песков, для бетона классов В1б...В22,5 целесообразно использование крупных и средних природных песков, отвечающих требованиям стандартов, а также средних обогащенных песков. Для бетона класса ниже В15 оптимально применение средних и мелких природных песков, в необходимых случаях промытых.
Рекомендации по оптимальным требованиям к зерновому составу песков внедрены при разработке государственных стандартов на нерудные строительные материалы и на заполнители для тяжелого бетона. В ГОСТ 8736—77 введены новые группы обогащенных песков — средние и мелкие обогащенные пески.
Анализом потребности и потребления песков различной крупности для бетонов в направлении снижения расхода цемента установлены объемы дефицита песков соответствующей крупности по союзным республикам районам СССР. Дефицит крупных песков в Западнои Восточно-Сибирском районах, в Украинской, Узбекской, Молдавской ССР составляет более 4 млн. м3, что вызывает перерасход цемента в бетоне в размере более 7%.
Дефицит средних песков в Поволжском, Уральском, Западнои ВосточноСибирском, Дальневосточном и других экономических районах РСФСР, в Украинской, Узбекской, Казахской и других союзных республиках составляет около 50 млн. м3, что вызывает перерасход цемента в бетонах классов В в размере свыше 5%.
В связи с этим одной из первоочередных задач снижения расхода цемента в бетонах является внедрение технико-экономических мероприятий с целью получения крупных и средних обогащенных песков, в том числе около 4 млн. м3 крупных обогащенных и около 50 млн. м3 средних обогащенных песков.
В Узбекской, Таджикской, Киргизской, Казахской, Туркменской ССР целесообразно также обогащение мелких песков с целью получения мелких обогащенных песков для бетона в объеме около К5 млн. м3.
Таким образом, рациональное использование заполнителей является важным резервом снижения расхода цемента при производстве бетона
Бетон и железобетон, 1987