Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ современных научных достижений в области использования твердых техногенных отходов в производстве строительных материалов. Цель и задачи исследований 9
Глава 2. Анализ технологий и сырьевой базы для изготовления щебня из вторичного бетона 18
2.1 Характеристика дробильно-сортировочных установок и имеющийся опыт их применения 21
2.2 Сырьевая база получения заполнителей из вторичного бетона 33
Глава 3. Свойства щебня, песка и пыли, полученных дроблением и рассевом вторичного бетона 37
3.1 Гранулометрический состав продуктов дробления вторичного бетона 40
3.2 Свойства щебня, получаемого дроблением вторичного бетона 41
3.3 Свойства песка, полученного при дроблении вторичного бетона 60
3.4 Свойства пыли из продуктов дробления вторичного бетона 63
3.5 Выводы по главе 3 64
Глава 4. Мелкозернистый бетон с заполнителями из продуктов дробления вторичного бетона 66
4.1 Свойства цементного камня, содержащего пыль из продуктов дробления вторичного бетона. Добавки, повышающие прочность цементного камня 66
4.2 Свойства мелкозернистого бетона из продуктов дробления вторичного бетона 79
4.3 Выводы по главе 4 83
Глава 5. Бетоны с заполнителями из продуктов дробления вторичного бетона 84
5.1 Составы и свойства бетонов 85
5.2 Рекомендации по технологии изготовления бетона с заполнителями из продуктов дробления вторичного бетона 91
5.3 Выводы по главе 5 92
Общие выводы 94
Литература
- Сырьевая база получения заполнителей из вторичного бетона
- Свойства песка, полученного при дроблении вторичного бетона
- Свойства мелкозернистого бетона из продуктов дробления вторичного бетона
- Рекомендации по технологии изготовления бетона с заполнителями из продуктов дробления вторичного бетона
Введение к работе
Актуальность работы. В Российской Федерации развивается строительство новых объектов транспортной, промышленной и гражданской инфраструктуры. Исходя из особенностей землепользования крупных мегаполисов сложилась сложная обстановка по отчуждению земель под новое, особенно жилое строительство. В связи с этим решаются вопросы сноса устаревших и аварийных объектов, в том числе ветхого жилья, для использования их территорий под новое строительство.
Ежегодно при выполнении работ по разборке и реконструкции зданий и сооружений образуется большое количество строительных отходов, особенно бетона, который целесообразно назвать вторичным.
Бетонный лом может быть успешно переработан в инертные заполнители для новых бетонных составов. Вопрос переработки отходов из бетона и железобетона привлек внимание исследователей уже в 70-х - 80-х годах прошлого столетия. Состоявшийся в это время международный симпозиум "Разрушение и вторичное использование материалов" позволил обобщить результаты исследований по этому вопросу, проводившихся в СССР, США, Япония, ФРГ и других странах. В 1984г. НИИИЖБ Госстроя СССР издал "Рекомендации по применению продуктов переработки некондиционных бетонных и железобетонных изделий".
Не смотря на достаточно широкий объем исследований применение продуктов дробления вторичного бетона в производстве бетонных и железобетонных изделий ограничено. Чаще всего эти продукты используют для подстилающих слоев автодорог, фундаментов под малоэтажные здания, автостоянок, береговых сооружений. Рекомендуется щебень из вторичного бетона и для изготовления бетонов классов В25-В30. Однако расход цемента при этом составляет 500 кг и более на 1м бетонной смеси.
Ограничение по использованию бетонов на заполнителях из дробленого бетона обусловлено достаточно широким расхождением результатов исследований, выполненных как в России, так за рубежом, что подтверждает актуальность дальнейших научных разработок.
Работа выполнена согласно целевой программе ОАО «РЖД», «Ресурсосберегающие технологии в транспортном строительстве»
Целью диссертационной работы является научное обоснование и разработка нового подхода к подбору составов и технологии изготовления
бетонов заданного класса прочности, при нормативным расходом цемента с заполнителями из продуктов дробления вторичного бетона без их рассева на фракции.
Для решения поставленной задачи выполнен комплекс следующих научных исследований:
проведен анализ сырьевой базы для изготовления заполнителей из вторичного бетона;
исследованы свойства щебня и других продуктов, получаемых при дроблении бетонов с различными физико-механическими свойствами;
изучены вяжущие свойства пылепесчаной фракции, получаемой при дроблении вторичного бетона;
разработаны составы и способы активации бетонных смесей с заполнителями из вторичного бетона;
изучены физико-механические свойства бетона с заполнителями из вторичного бетона;
научно обоснованы составы бетонных смесей и технология бетонов с заполнителями из вторичного бетона; Научная новизна работы Научно обоснована и экспериментально подтверждена возможность изготовления бетонов заданного класса с нормативным расходом цемента из бетонных смесей, содержащих в качестве наполнителей продукты дробления вторичного бетона без их предварительного рассева на пылевую, песчаную и щебеночные фракции, что обеспечивается введением в бетонную смесь бинарной добавки, содержащей кремнийорганический полимер и поливинилацетат, а так же механохимической активацией бетонных смесей, заключающейся в предварительном сухом перемешивании инертных заполнителей и поэтапном введении компонентов добавки с частями воды затворения.
Экспериментально установлен и теоретически обоснован механизм повышения прочности цементного камня бинарной добавкой, содержащей кремнийорганический полимер ГКЖ-94 и дисперсию поливинилацетата, обусловленный совокупностью физико-химических процессов:
гидролизом кремнийорганического полимера с образованием поликремневых кислот;
алкоголизом поливинилацетата в щелочной среде цементного теста и смещении равновесия реакции гидролиза в сторону образования поликремниевых кислот.
Предложен новый показатель оценки формы зерен щебня - коэффициент развития поверхности
поверхность правильного куба, объем которого равен объему зерна щебня.
Практическая ценность
Предложены составы мелкозернистого и тяжелого бетонов заданной прочности и нормативным расходом цемента с инертными заполнителями из продуктов дробления вторичного бетона без их рассева и обогащения. Разработана методика расчета составов этих бетонных смесей.
Для практического внедрения рекомендована бинарная добавка, состоящая из кремнийорганического полимера и поливинилацетата, обладающая водоредуцирующим действием и повышающая прочность цементного камня за счет комплекса физико-химических процессов.
Разработана технология изготовления тяжелого бетона с заполнителями из продуктов дробления вторичного бетона, включающая предварительное сухое перемешивание инертных и поэтапное введение компонентов добавки с частями воды затворения.
Достоверность результатов, основных научных положений и выводов
обоснована применением комплекса физико-химических и механических
методов анализа в соответствии с требованиями стандартов и научных методик.
Научные выводы не противоречат общепринятым теоретическим положениям.
Научно-практические рекомендации подтверждены результатами
лабораторных и опытно-промышленных испытаний.
Автор защищает:
результаты анализа технологий и сырьевой базы для изготовления инертных заполнителей из вторичного бетона;
результаты исследований свойств щебня, песка и пыли, получаемых дроблением вторичного бетона;
теоретическое и экспериментальное обоснование механизма повышения прочности бетона бинарной добавкой, содержащей кремнийорганический полимер и поливинилацетат;
составы бетонных смесей с заполнителями из продуктов дробления вторичного бетона без их предварительного рассева и обогащения, а так же методику расчета составов бетонных смесей;
технологию изготовления бетонных смесей с заполнителями из дробленого бетона, включающую методы механохимической активации.
Апробация работы
Основные результаты выполненных исследований докладывались и обсуждались на XV Академических чтениях РААСН (Казань, 2010 г.), Всероссийских научно-практических конференциях «Транспорт 2011,2012» (Ростов-на-Дону, 2011 г., 2012 г.), Конференции молодых ученых «Студенческая научная весна» (Новочеркасск, 2012 г.).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы
Сырьевая база получения заполнителей из вторичного бетона
Все отходы можно разделить на две большие группы: минеральные и органические. Теоретический и практический уровень технологии их применения в строительстве приведен в приложении 1.
Из приведенных результатов научных исследований становится очевидным, что большое количество техногенных продуктов различных производств может применяться в строительной индустрии по научно обоснованным технологиям.
В то же время необходимо отметить следующее. Значительное количество строительных объектов жилого и промышленного комплекса России было построено в 60-х годах прошлого века. Железобетон, являющийся основным строительным материалом этих объектов, уже исчерпал свой ресурс. На сегодняшний день очень актуальны вопросы утилизации и повторного использования материалов от разборки, как жилых зданий, так и промышленных сооружений.
По данным [92] объем отходов бетонов в Российской Федерации и странах СНГ оценивается миллионами тонн в год. Тонны некондиционных железобетонных изделий скапливаются на заводах ЖБК, железных дорогах и т.д. Вторичное использование железобетона видится целесообразным вследствие дальнейшего использования стальной арматуры и крупнозернистого заполнителя.
Анализ опыта вторичного использования бетона показывает, что за счет применения рациональных технологических схем переработки отходов бетона и железобетона, высокотехнологичного оборудования и улучшения качества вторичного щебня может быть обеспечена его конкурентоспособность с природными заполнителями. Исследованиями доказано, что полученные после переработки материалы возможно использовать: - при устройстве подстилающего слоя подъездных и малонапряженных дорог; - при устройстве фундаментов под складские, производственные помещения и небольшие механизмы; - при устройстве оснований или покрытий пешеходных дорожек, автостоянок, прогулочных аллей, откосов вдоль рек и каналов; - при приготовлении бетона, используемого для устройства покрытий пешеходных дорожек, внутренних площадок гаражей и сельских дорог; - при заводском производстве бетонных и железобетонных изделий класса по прочности до В25.
Первоначально повторно использовали лишь незначительную часть разрушаемого бетона и железобетона в качестве подстилающего слоя при прокладке железных и автомобильных дорог, устройстве площадок. Затем, по мере увеличения стоимости строительных материалов и дефицита площадей под захоронение отходов, вторичные заполнители из строительных отходов встали в один ряд с первичными материалами, и их переработку предусматривают в проектах реконструкции в большинстве стран. Некондиционные и поврежденные бетонные и железобетонные изделия, конструкции и изделия, отслужившие свой срок, полученные при демонтаже строительных объектов, отходы производства строительных материалов после переработки превращаются в строительный щебень вторичного происхождения.
МГСУ совместно с корпорацией «Сатори» с 1999г. проводит исследования свойств материалов, получаемых в результате переработки бетонных и железобетонных изделий сносимых зданий и сооружений.
Корпорация «Сатори» производит снос железобетонных сооружений с тщательной разборкой и отделением железобетонных изделий от других материалов. Эти изделия подвергаются глубокой переработке на дробильно-сортировочном комплексе. В результате переработки отделяют стальную арматуру и путем дробления получают щебень различных фракций. При этом її образуется отсев (в количестве 25-30%) фракции менее 10 мм, который практически не находит применения. Исследования щебня из бетона проводились с целью разработки технических условий сертификации продукции.
Установлено, что содержание в щебне из бетона слабых и лещадных зерен составляет менее 15%. Щебень из бетона по дробимости соответствует марке 400. Его морозостойкость соответствует 100 циклам. Оценка однородности этого щебня показала, что коэффициент вариации составляет 8-9%.
На основании проведенных исследований впервые были разработаны технические условия ТУ 5711-001-40296246-99 «Щебень из бетона». Материал может быть использован в качестве крупного заполнителя для тяжелого бетона класса по прочности до В25 включительно, а также для дорожных строительных работ.
Особенностью щебня из бетона является то, что он представляет собой неоднородную смесь, состоящую из фрагментов-конгломераторов: цементного камня, крупного и мелкого заполнителей. Такое строение заполнителей оказывает особое влияние на структуру и свойства бетонных смесей. В связи с этим была определена водопотребность щебня из бетона непосредственно в бетонной смеси. Этот интегральный показатель качества щебня необходим для определения состава бетона, оценки его структуры и прогнозирования свойств. Определение водопотребности щебня из бетона производили в равноподвижных смесях. При этом установлено, что водопотребность щебня из вторичного бетона зависит от размера его фракций. Так, для фракции щебня 0-5 мм водопотребность составляет 12,8%, а для фракции 20-40 мм - 6,1%.
Свойства песка, полученного при дроблении вторичного бетона
В России компания «Рецикл материалов Инг.» уже несколько лет занимается переработкой строительных отходов. В арсенале компании имеется австрийская роторная гусеничная дробилка HARTL производительностью 300 т/ч.
В 2000г. компания «Рецикл материалов Инт.» в короткий срок произвела демонтаж железобетонного полотна летного поля международного аэропорта Домодедово. На месте материал был подготовлен к дроблению и переработан в готовую щебеночную смесь, которая затем была уложена в новое асфальтобетонное покрытие лётного поля. [96]
Мобильный дробильный комплекс компании перерабатывал также отходы железобетона на одном из участков строительства третьего транспортного кольца. На ЖБИ-21 было переработано 25тыс. м3 бракованных железобетонных плит, которые накапливались на площадке предприятий в течение 20 лет.
В 1999г. специалисты компании произвели на месте разделку 20тыс.м3 железобетонных балок массой до 65т каждая при капитальном ремонте метромоста в Лужниках.
Компания имеет большой опыт по сносу панельных домов первых массовых серий. Всего было разобрано более 60 таких зданий.
При анализе опыта использования дробилки HARTL компанией «Рецикл материалов Инт.» было отмечено следующее.
Щебеночная смесь, получаемая в результате дробления в роторной дробилке, обладает некоторыми отличиями от щебня из минерального сырья. Например, средняя плотность щебня из минерального сырья на 10—15% больше, чем щебня из строительных отходов. У частиц щебня из вторичного сырья более развитая поверхность, он обладает некоторой активностью, его кривая гранулометрического состава более гладкая. Эти особенности щебня из вторичного сырья положительно влияют на экономическую эффективность замены природного материала на вторичный [96].
Дробильные агрегаты в России выпускает ОАО «Механобр-Техника» Созданные ОАО «Механобр-Техника» виброщековые дробилки ВЩД обладают требуемыми для этой задачи свойствами. Они способны дробить материалы любой прочности; благодаря динамическому приводу дробящих щек не требуют предохранительного механизма при попадании крупных кусков металла; имеют степень дробления от 8 до 15, что позволяет совместить две стадии дробления [97; 98; 99].
Технологические возможности виброщековых дробилок заинтересовали японскую компанию IHI, которая приобрела виброщековую дробилку с размером приемного отверстия 130x300 мм. Другая японская фирма «Sankyo Frontier» приобрела виброщековую дробилку с размером приемного отверстия 440x800 мм для утилизации железобетона.
Дробилка обеспечила паспортные характеристики: продукт мельче 50мм, производительность 35т/ч. Поскольку бетон по сравнению с природными породами является менее прочным материалом, один из вибровозбудителей с целью снижения переизмельчения и уменьшения энергозатрат был отключен. В этом случае щека с отключенным вибровозбудителем выполняет роль подвижной инерционной наковальни, совершающей синхронное противофазное движение с подвижной щекой.
Благодаря вибрационному воздействию на куски железобетона (плиты, столбы, сваи, шпалы) арматура разрушается по сварным швам и хорошо очищается от бетона. Далее она поступает на компактирование и направляется на переплавку. Щебень из бетона имеет прочность, почти в два раза меньшую, чем гранитный. Это следует учитывать при планировании его дальнейшего использования. При необходимости такой щебень может быть доизмельчен до получения частиц цементной крупности. Вторичный цемент, получив вновь образованные поверхности, становится активным и может быть использован как марка 100 для нулевого цикла или как 30% добавка в цементы марки 300 или 500. [97]
Для переработки отходов железобетона и других стройматериалов могут применяться виброщековые дробилки с производительностью до 300т/ч.
Таким образом, в мировой практике для переработки вторичного бетона находят применение как роторные, так и щековые дробилки. В диссертационной работе для исследований приняты материалы дробления вторичного бетона, производимые ООО «Ростов Дон Строй». ООО «Ростов Дон Строй» использует технологические карты утилизации твердых строительных отходов с применением дробильносортировочного комплекса ЕХТЕС. Дробильносортировочный комплекс производит измельчение боя бетонных, железобетонных и кирпичных изделий в щебень различных фракций с отделением металла. ООО «Ростов Дон Строй» при производстве вторичных заполнителей использует щековую дробилку ЕХТЕС С-12+. По своей конструкции и исполнению дробилка С-12+ предназначена для измельчения минералов, таких как камень и бетон, включая железобетон, до заранее заданной крупности. Технология получения дисперсных заполнителей заключается в следующем. Вторичный бетон загружается экскаватором в приемный бункер (рис.2.5) по которому материал постепенно продвигается благодаря вибропитателю к измельчающим щекам дробилки. Материал проходит через колосниковый грохот, на котором мелкие фракции отсеиваются и передаются либо на главный транспортер, либо перенаправляются на боковой транспортер (рис.2.6).
Свойства мелкозернистого бетона из продуктов дробления вторичного бетона
Приготовление водной дисперсии производили следующим образом. Клей ПВА-МБ в лабораторной мешалке разводили в воде при следующих соотношениях: клей ПВА - МБ - 1 весовая часть; вода - 7 весовых частей. Полученная дисперсия являлась устойчивой, т.к. после 48 часов отстаивания процесса расслоения в ней не наблюдалось. Обработанные таким образом фракции щебня подвергались испытаниям на истераемость.
Результаты испытаний (см. табл.3.4) показали следующее.
После прокручивания щебня фракции 20-40мм. в лабораторном бетоносмесителе его истираемость изменилась следующим образом. Потеря по массе щебня, полученного из бетона В 12,5 уменьшилась с 33% до 26%, однако марка по истираемости осталась И2. Потери по массе щебня из бетонов В20 и В30 уменьшилась в меньшей мере (от 28% до 24% и от 26% до 23%), однако марка по истираемости повысилась до И1. Полученные результаты могут быть объяснены тем, что в процессе дробления бетона класса В 12,5 нарушено сцепление с крупным заполнителем цементно-песчаного камня, оставшегося на поверхности зерен щебня. При прокручивании щебня в лабораторном бетоносмесителе, этот цементно-песчаный камень отслоился, что и привело к снижению потерь по массе, после испытаний на истираемость. В щебне из вторичного бетона более высокой прочности (В20 и ВЗО) количество цементно-песчаного камня, потерявшего сцепление с зернами крупного заполнителя, меньше, поэтому и потери по массе при испытании на истираемость снижаются в меньшей мере. Однако даже такое снижение потерь по массе позволило повысить марку по истираемости с И2 до И1. После прокручивания в лабораторном бетоносмесителе щебня фракции 10-20мм. и последующем его испытании на истираемость получены несколько иные результаты. Потери массы при испытаниях для щебня из бетона В 12,5 снизилась на 3%, что позволило на пределе считать его марку по истираемости ИЗ вместо полученной без прокручивания в мешалке марки И4. Для щебня, полученного из бетонов классов В20 и ВЗО, потери массы при испытаниях практически не изменились, и марка по истираемости осталась прежней ИЗ.
Полученные результаты можно объяснить тем, что щебень фракции 10-20мм. состоит в основном из цементно-песчаного камня с небольшими включениями осколков щебня. Поэтому при предварительном прокручивании в лабораторном бетоносмесителе от зерен щебня отделится незначительная часть слабо закрепленных зерен.
При испытании на истираемость щебня, обработанного поливинилацетатной дисперсией получены следующие результаты. Для щебня фракции 20-40мм. обработка поливинилацетатной дисперсией менее эффективно по сравнению с механическим перемешиванием. Его марка по истираемости практически не изменилась, однако потери массы при испытаниях несколько уменьшились. Для щебня фракции 10-20мм. обработка дисперсией ПВА (поливинилацетатной) более эффективна по сравнению с механической обработкой в бетоносмесителе. Потери массы при испытаниях позволили на ступень повысить марку щебня по истираемости.
В обоих случаях наиболее эффективно обрабатывать дисперсией ПВА щебень, полученный из малопрочного исходного бетона.
Наибольшее влияние на технологические свойства бетонной смеси и строительно-технические свойства бетона оказывают гранулометрический состав (модуль крупности) песка, а также его водопотребность [117]. Испытания песка проводили согласно ГОСТ 8736-93 "Песок для строительных работ. Технические условия" и ГОСТ 8735 "Песок для строительных работ. Методы испытаний".
Гранулометрический состав. Насыпная и истинная плотность. Гранулометрический состав определяли путем рассева песка на стандартном наборе сит. Результаты испытаний (табл.3.5) показали следующее. Таблица 3.5 Гранулометрический состав и модуль крупности песка из продуктов дробления вторичного бетона Классисходного бетона Остатки,% по массе, на ситах, мм МодулькрупностиМК 2,5 1,25 0,63 0,315 0,16 В12,5 23,6 23,6 20,3 43,9 25,3 69,2 12,4 81,6 18,4100 3,18 В15 25,1 25,1 16,1 41,2 26,477,6 5,6 83,2 16,8100 3,27 В20 22,7 22,7 17,0 39,7 40,7 80,4 4,5 34,9 15,1 100 3,28 В25 23,9 23,9 16,7 40,6 38,6 79,2 7,0 86,2 13,8 100 3,30 ВЗО 24,5 24,5 14,9 39,4 31,9 71,3 6,4 77,7 22,3 100 3,13 Примечание: в числителе частные остатки на каждом сите, в знаменателе - полные остатки. Модуль крупности песка находится в пределах 3,0-3,5, следовательно, согласно таблице 1 ГОСТ 8736-93 он относится к группе повышенной крупности. Наименьшее содержание в песке составляет фракция 0,315 0,63мм. Количество остальных фракций можно считать практически одинаковым для всех классов исходного вторичного бетона. Таким образом, прочность вторичного бетона не оказывает существенного влияния на гранулометрический состав песка в продуктах дробления. Прочность исходного бетона так же не оказывает существенного влияния на величины истинной и насыпной плотности песка, усредненные величины которых имеют следующие численные значения: истинная плотность (р) - 2,26 г/см3; насыпная плотность (рн) - 1,26 г/см3. Водопоглощение Водопоглощение определяли раздельно для каждой фракции песка: 0,16-0,315; 0,315-0,63; 0,63-1,25; 1,25-2,5; 2,5-5,0мм.
Результаты испытаний (рис.3.8) показали, что с увеличением размера зерен песка его водопоглощение возрастает от 1,7% до 6,1% (песок из бетона В 12,5) и 4,9% (песок из бетона В25). С повышением прочности исходного бетона водопоглощение крупных зерен песка снижается на 10%. Повышение водопоглощения с увеличением крупности зерен песка очевидно связано с наличием пористости в зернах, которая практически отсутствует в мелких частицах. Следовательно, при подборе состава бетонных смесей целесообразно учитывать содержание в песке фракций 1,25-2,5 м. и 2,5-5,0м, которые и определяют в основном его водопоглощение.
Пыль из продуктов дробления вторичного бетона будет оказывать неоднозначное влияние на свойства бетонных смесей, растворов и бетонов. Эта неоднозначность определяется как размером частиц пыли, так и наличием в ней гидратированных и негидротированных частиц цемента.
Гранулометрический состав пыли изучали на анализаторе частиц "Микросайзер - 201". Для получения сравнительных результатов анализу подвергали также портландцемент ПЦ500-ДО ОАО "Новоросцемент".
Полученные результаты показали следующее (рис.3.9). Пыль является тонкодисперсным порошком, содержащим частицы, которые могут играть роль уплотнителя ( 10мкм) цементного камня и роль наполнителя (50-80мкм) цементного камня. Следовательно, пыль можно рассматривать как тонкодисперсную добавку к цементу, которая может повысить его прочность [118]. Однако это предположение может быть проверено только экспериментальным путем.
Рекомендации по технологии изготовления бетона с заполнителями из продуктов дробления вторичного бетона
Для исследований были выбраны следующие материалы. Портландцемент ПЦ500-ДО (ОАО "Новоросцемент"). Песок кварцевый средней крупности (Мк = 2,62). Песчано-пылевая фракция из продуктов дробления вторичного бетона. В качестве добавок применялись: кремнийорганическая жидкость ГКЖ-94 и поливинилацетатная дисперсия ПВА-МБ. Свойства мелкозернистого бетона изучались на образцах-кубах с ребром 7 см. Уплотнение смеси проводилось на лабораторном вибраторе СМЖ-739. Прочность образцов определялась в возрасте 28 суток твердения в нормально-влажных условиях. Все образцы изготавливались из равноподвижных смесей. Контроль подвижности производился на приборе Конус КА согласно ГОСТ 5802-86. Марка смесей по подвижности составила П1, глубина погружения конуса 3-4см. В качестве контрольных приняты образцы, изготовленные из смеси Ц:П (кварцевый песок) равным 1:3 при В/Ц = 0,48 (таб. 4.2, состав №1).
Остальные составы, приведенные в таблице 4.2, могут быть охарактеризованы следующим образом. Состав №2. В состав №1 введена добавка ГКЖ-94 в количестве 1% от массы цемента. Состав №3. В состав №1 введена добавка ПВА в количестве 4% от массы цемента. Состав №4. В состав №1 введена бинарная добавка ГКЖ-94+ПВА в количестве 1% и 2% соответственно от массы цемента. Состав №5, 6, 7 и 8. аналогичны составам №1, 2, 3 и 4 за исключением того, что кварцевый песок заменен обеспыленым песком из продуктов дробления вторичного бетона.
В составах №9, 10, 11 и 12 вместо кварцевого песка содержится песчано-пылевая фракция из продуктов дробления вторичного бетона. Соотношение Ц:Т (песок и пыль) принято равным 1:3. В песчано-пылевой фракции содержалось 77% песка и 23% пыли. Соотношение пыль:цемент в растворе составляло 0,69.
В составе №13 заполнитель представляет собой смесь кварцевого песка и песчано-пылевой смеси из продуктов дробления вторичного бетона в соотношении 1:1.
Состав №14. В состав №13 введена бинарная добавка ГКЖ-94+ПВА в количестве соответственно 1 % и 2% от массы цемента.
Образцы мелкозернистого бетона указанных составов после 28 суток твердения подверглись испытаниям на одноосное сжатие. Таблица 4.2 Составы и свойства мелкозернистого бетона № состава Содержание компонентов, вес г. Прочность присжатии (28 сут),МПа Цемент Песок кварцевый Песок из продуктов дробления вторичного бетона, содержит зерна Вода (ВЩ) Добавки 0,14-5,0 мм (песок) 0,14 мм (пыль) ГКЖ-94 ПВА 1 2 3 4 5 6
Результаты испытаний показали следующее. Мелкозернистый бетон состава 1:3 (Ц:П) на кварцевом песке при В/Ц = 0,48 имеют прочность при сжатии 47,9 МПа. Добавки ГКЖ-94 и ПВА увеличивают его прочность соответственно на 16% и 20%. Наибольшее увеличение прочности наблюдается при введении в раствор бинарной добавки ГКЖ-94 и ПВА, которое составляет 30% (прочность достигает 57,6 МПа). Увеличение прочности мелкозернистого бетона при введении бинарной добавки ГКЖ-94+ПВА обусловлено как водоредуцирующим эффектом, так и совокупностью физико-химических процессов, приводящих к образованию в системе ортокремниевых кислот.
При замене кварцевого песка обеспыленым песком из продуктов дробления вторичного бетона прочность мелкозернистого бетона снижается на 12%. Перечисленные выше добавки позволяют повысить прочность этого бетона до значений, превышающих прочность контрольного мелкозернистого бетона на кварцевом песке. Однако такой способ получения прочного мелкозернистого бетона вряд ли найдет промышленное применение, поскольку очистка песка от пыли является энергоемким и трудоемким процессом.
Прочность мелкозернистого бетона, изготовленного с применением в качестве заполнителя песчано-пылевой фракции продуктов дробления вторичного бетона (соотношение Ц:Пдр = 1:3, В/Ц = 0,54), ниже прочности контрольного мелкозернистого бетона на 38 %. Добавки ГКЖ-94 и ПВА (взятые отдельно) повышает прочность мелкозернистого бетона, однако она не достигает прочности контрольных образцов.
При совместном введении в состав мелкозернистого бетона добавок ГКЖ-94 и ПВА его прочность соответствует контрольным значениям.
Образцы, изготовленные с заполнителем, представляющим собой смесь кварцевого песка (50%) и песчано-пылевой фракции из продуктов дробления вторичного бетона (50%), имеют прочность ниже прочности контрольных образцов на 18%.
В то же время прочность этих образцов с бинарной добавкой ГКЖ-94+ПВА превосходит контрольную прочность. Из всех изученных составов наиболее рациональным является состав, включающий песчано-пьшевую фракцию продуктов дробления вторичного бетона и бинарную добавку ГКЖ-94+ПВА. Рациональность заключается в том, что в технологическом процессе нет необходимости обеспыливать песок из продуктов дробления или применять смесь из кондиционного песка и песка, получаемого дроблением вторичного бетона.
