Самоуплотняющиеся мелкозернистые фибробетоны с применением отходов камнедробления
Результаты исследований по созданию мелкозернистых фибробетонов с улучшенными прочностными свойствами на основе отходов камнедробления, добавки Д-5 и вулканического пепла, позволяющих уменьшить расход цемента и улучшить характеристики бетонной смеси.
Рубрика | Строительство и архитектура |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 30.07.2017 |
Размер файла | 114,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Аннотация
Самоуплотняющиеся мелкозернистые фибробетоны с применением отходов камнедробления
Т.А. Хежев, А.Р. Кажаров, А.В. Журтов, Р.Н. Семенов, Т.Х. Желоков, А.А. Карданов, М.Б. Ногеров, Кабардино-Балкарский государственный университет, Нальчик.
Приведены результаты исследований по созданию самоуплотняющихся мелкозернистых фибробетонов на отходах камнедробления с применением полифункциональной добавки Д-5. Разработаны составы самоуплотняющихся мелкозернистых фибробетонов с применением базальтовой фибры, позволяющие значительно уменьшить расход цемента и улучшить характеристики мелкозернистой бетонной смеси и бетона. Использование полифункциональной добавки Д-5 в смесях позволяет повысить прочностные свойства мелкозернистых фибробетонов при одновременном улучшении реологических характеристик бетонных смесей. Замена цемента до 10 % от массы пеплом фракции d<0,14 мм в мелкозернистых бетонных смесях не вызывает заметного снижения прочностных свойств бетона. Разработанные самоуплотняющиеся мелкозернистые фибробетоны обладают повышенными прочностными свойствами и имеют низкую себестоимость за счет использования местного сырья и отходов камнедробления.
Ключевые слова: цемент, отходы камнедробления, пепел, полифункциональная добавка Д-5, базальтовое волокно, самоуплотняющийся мелкозернистый фибробетон, прочность на изгиб и сжатие, подвижность смеси, план эксперимента.
Содержание
Одним из путей совершенствования строительного производства является разработка и внедрение новых эффективных материалов, способов повышения эксплуатационных свойств бетонов.
Конструктивные формы современных железобетонных элементов зданий и сооружений становятся все более сложными и необычными, что требует использования новых эффективных материалов и методов приготовления и укладки бетонных смесей. Одним из эффективных способов повышения качества строительства является применение самоуплотняющихся бетонных смесей [1, 2, 3, 4]. Рецептура самоуплотняющегося бетона отличается не только необходимостью применения высокоэффективных пластифицирующих добавок нового поколения, но и требует применения минеральных микронаполнителей, оптимизированных по дисперсности, гранулометрическому и минеральному составу.
Актуальной проблемой современного строительного материаловедения является ресурсосбережение и защита окружающей среды. Использование местного сырья для изготовления строительных материалов и изделий может значительно сократить стоимость строительства [5, 6, 7, 8].
Кабардино-Балкарская республика располагает большими запасами нерудных материалов, в том числе вулканических горных пород и отходов камнедробления в виде мелких фракций различного гранулометрического и химического состава. Для эффективного использования отходов камнедробления в самоуплотняющихся бетонах необходимы дальнейшие исследования.
Одним из путей решения задач по совершенствованию эксплуатационных характеристик мелкозернистого бетона является его армирование различными видами металлических и неметаллических фибр минерального или органического происхождения [9].
Одним из факторов малой востребованности фибробетона в строительстве является его относительно более высокая исходная цена по сравнению с обычным бетоном или железобетоном и недостаточная изученность долговечности, износостойкости и эксплуатационной пригодности в различных условиях эксплуатации [10]. Создавать тонкие, легкие, прочные, разнообразных геометрических форм конструкции представляется возможным благодаря использованию мелкозернистых базальто-фибробетонов и отходов камнедробления.
Целью работы является получение эффективных самоуплотняющихся мелкозернистых фибробетонов с улучшенными физико-механическими свойствами на основе отходов камнедробления с применением вулканического пепла.
В исследованиях использовались: портландцемент ПЦ 400-ДО; отходы камнедробления гравийно-песчаной смеси Нарткалинского карьера КБР с максимальной крупностью зерен 5 мм; добавка Д-5 производства ООО НПП "Ирстройпрогресс" (г. Владикавказ); вулканический пепел Заюковского месторождения с максимальной крупностью зерен 0,14 мм.
Химический состав вулканического пепла "Заюковского" месторождения, использованного в исследованиях, представлен в табл. 1.
Таблица 1 - Химический состав вулканического пепла
Содержание основных компонентов в % от массы |
|||||||||
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
TiO |
Na2O+ +K2O |
SO3 |
п.п.п. |
|
73,1 |
13,75 |
1,75 |
1,65 |
1,12 |
0,23 |
3,87 |
0,12 |
2,0 |
Таблица 2 - Гранулометрический состав отходов камнедробления
Наименование материала |
Частные остатки на ситах, % |
Прошло сквозь сито 0,14 |
|||||
2,5 |
1,25 |
0,63 |
0,315 |
0,14 |
|||
Отходы камнедробления |
13,7 |
13,9 |
26,9 |
27,3 |
14,2 |
4,0 |
Гранулометрический состав отходов камнедробления приведен в табл. 2.
Исследовалось влияние соотношения компонентов, подвижности смеси на свойства мелкозернистого бетона на отходах камнедробления. Были изготовлены образцы-балочки размерами 4х 4х 16 см из мелкозернистой бетонной смеси подвижностью 4 см по погружению конуса СтройЦНИЛ на портландцементе ПЦ 400-ДО с добавками вулканического пепла и без добавки. Образцы формовались на стандартной виброплощадке. Результаты исследований свойств мелкозернистого бетона на 28 сутки твердения в нормальных условиях по ГОСТ 310.4 приведены в табл. 3.
Таблица 3 - Свойства мелкозернистого бетона на отходах камнедробления
Соотношение цемента к песку по массе |
Количество добавки пепла в % от массы цемента |
Подвижность, см |
Предел прочности при изгибе (МПа) |
Предел прочности при сжатии (МПа) |
Водопо-глощение по массе, % |
|
1:2 |
- |
4,0 |
7,9 |
42,5 |
7,1 |
|
1:2 |
10 |
4,0 |
7,6 |
41,8 |
7,3 |
|
1:2 |
20 |
4,0 |
6,5 |
36,8 |
7,5 |
|
1:2 |
30 |
4,0 |
5,9 |
35,7 |
7,6 |
|
1:3 |
- |
4,0 |
4,6 |
35,4 |
6,6 |
|
1:3 |
10 |
4,0 |
4,4 |
34,3 |
6,7 |
|
1:3 |
20 |
4,0 |
3,8 |
31,3 |
6,9 |
|
1:3 |
30 |
4,0 |
3,2 |
28,9 |
7,0 |
Из табл. 3 следует, что пределы прочности на сжатие и изгиб мелкозернистого бетона снижается с увеличением количества добавки вулканического пепла в цемент при одновременном повышении водопоглощения по массе. В мелкозернистый бетон можно вводить не более 10 % вулканического пепла с максимальными размерами зерен до 0,14 мм без существенного уменьшения показателей пределов прочности на изгиб и сжатие образцов нормального твердения.
Исследовалось влияние добавки Д-5 на технологические свойства мелкозернистой бетонной смеси и эксплуатационные характеристики бетона (табл. 4). Выбор добавки Д-5 обусловлен его многофункциональными свойствами. Он обладает свойствами пластификатора, ускорителя твердения, а также повышает прочность, водонепроницаемость, сульфатостойкость и долговечность бетонов.
Таблица 4 - Влияние добавки Д-5 на свойства мелкозернистого бетона на отходах камнедробления
Соотношение цемента к песку по массе |
Добавка Д-5 в % от массы цемента |
Подвижность, см |
Предел прочности на 7 сутки |
Предел прочности на 28 сутки |
|||
при изгибе (МПа) |
при сжатии (МПа) |
при изгибе (МПа) |
при сжатии (МПа) |
||||
1:2 |
- |
4,0 |
6,6 |
25,3 |
7,9 |
42,5 |
|
1:2 |
1 |
4,0 |
7,8 |
29,3 |
9,2 |
44,7 |
|
1:2 |
2 |
4,0 |
8,5 |
36,6 |
9,7 |
48,4 |
|
1:2 |
3 |
4,0 |
9,3 |
39,7 |
9,9 |
49,3 |
|
1:2 |
- |
8,0 |
5,7 |
21,7 |
6,9 |
38,2 |
|
1:2 |
1 |
8,0 |
6,7 |
25,2 |
8,0 |
41,2 |
|
1:2 |
2 |
8,0 |
7,3 |
31,4 |
8,5 |
43,5 |
|
1:2 |
3 |
8,0 |
8,0 |
34,1 |
8,7 |
44,4 |
Исследования показали, что при введении до 3 % добавки Д-5 по массе от цемента прочностные характеристики мелкозернистого бетона повышаются на изгиб и сжатие до 40 и 57 % соответственно на 7 сутки твердения образцов и до 20 и 16 % на 28 сутки твердения при подвижности смеси 4 см по погружению конуса СтройЦНИЛ. Применение добавки Д-5 в смесях подвижностью 8 см позволяет получать самоуплотняющиеся мелкозернистые бетоны с повышенными прочностными характеристиками по сравнению с эталонными и исключить процесс формования изделий вибрационным способом. фибробетон камнедробление добавка пепел
Разработанные мелкозернистые бетоны имеют такие недостатки, как хрупкость, относительно низкая прочность на изгиб и сжатие. Введение в смесь базальтовой фибры может устранить эти недостатки, а также улучшить физико-механические характеристики мелкозернистого бетона.
Состав исходной бетонной матрицы и ее физико-механические свойства для армирования базальтовыми волокнами приведены в табл. 5.
Таблица 5 - Расход компонентов в смеси и физико-механические свойства мелкозернистого бетона
№№ состава |
Соотношение цемента к отсеву по массе |
Подвижность, см |
Предел прочности, МПа |
||
при изгибе |
при сжатии |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
1 |
1:2 |
4 |
9,7 |
48,4 |
Для изучения влияния параметров фибрового армирования (диаметра и длины) на прочностные свойства мелкозернистого бетона был реализован ротатабельный план второго порядка типа правильного шестиугольника с центральными точками.
После проведения эксперимента и обработки полученных данных построены поверхности отклика (рис. 1).
Рис. 1 - Поверхности отклика: Rсж - предел прочности при сжатии, МПа; Rизг - предел прочности при изгибе, МПа; l/d - отношение длины волокон к их диаметру; м? процент армирования по объему
Анализ полученных уравнений и поверхностей отклика показал, что наибольшие значения прочности на сжатие наблюдаются в области плана с и , а прочности на изгиб - и .
Таким образом, разработанные составы самоуплотняющихся мелкозернистых фибробетонов позволяют сократить расход портландцемента при одновременном улучшении физико-механических свойств мелкозернистой бетонной смеси и бетона.
Литература
1. Мозгалев К.М., Головнев С.Г. Самоуплотняющиеся бетоны: возможности применения и свойства // Академический вестник УралНИИПроект РААСН. 2011. №4. С. 70-74.
2. Budnik J. Selbstverdichtender Beton als Sichtbeton fur das Science // Center in Wolfsburg //Betonwerk + Fertigteil - Techn. 2004. №2. pp. 82-85.
3. Kuch H., Palzer S. Selbstverdichtender Beton zur Herstellung von Betonwaren und - fertigteilen // Beton. 2005. №1. рр. 10-12.
4. Brandl J. Selbstverdichtender Beton beim Bau eines U-Bahnhofs // Beton. 2003. №9. pp. 424-427.
5. Хежев Х.А., Хежев Т.А., Кимов У.З., Думанов К.Х. Огнезащитные и жаростойкие композиты с применением вулканических горных пород // Инженерный вестник Дона, 2011. №4. URL: ivdon.ru /magazine/archive/ n4y2011/710.
6. Хежев Т.А., Матаев Т.З., Гедгафов И.А., Дымов Р.Х. Фиброгипсовермикулитобетонные композиты с применением вулканического пепла // Инженерный вестник Дона, 2015. №1. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1p2y2015.
7. Овсюков М.Ю., Сухов А.А., Хежев Т.А. Технология фибропенобетонов с применением отходов пиления вулканического туфа // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. Махачкала. №1 (36). 2015. С. 107-113.
8. Хежев Т.А., Кажаров А.Р., Налоев А.Ю., Семенов Р.Н., Хамуков З.А., Желоков Т.Х. Строительные растворы на отходах камнедробления // Инженерный вестник Дона, 2016. №4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/ n4y2016/3776.
9. Волков И.В. Фибробетон: Состояние и перспективы применения // Промышленное и гражданское строительство. 2002. №9. С. 37.
10. Волков И.В. Проблемы применения фибробетона в отечественном строительстве // Строительные материалы. 2004. №6. С. 12.
References:
1. Mozgalev K.M., Golovnev S.G. Akademicheskiy vestnik UralNIIProekt RAASN. 2011. №4. pp. 70-74.
2. Budnik J. Center in Wolfsburg. Betonwerk + Fertigteil - Techn. 2004. №2. pp. 82-85.
3. Kuch H., Palzer S. Beton. 2005. №1. рр. 10-12.
4. Brandl J. Beton. 2003. №9. pp. 424-427.
5. Khezhev Kh.A., Khezhev T.A., Kimov U.Z., Dumanov K. Kh. Inћenernyj vestnik Dona (Rus), 2011. №4. URL: ivdon.ru /magazine/archive/n4y2011/710.
6. Khezhev T.A., Mataev T.Z., Gedgafov I.A., Dymov R. Kh. Inћenernyj vestnik Dona (Rus), 2015. №1. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1p2y2015.
7. Ovsyukov M. Yu., Sukhov A.A., Khezhev T.A. Vestnik Dagestanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Tekhnicheskie nauki. Makhachkala. №1 (36). 2015. pp. 107-113.
8. Khezhev T.A., Kazharov A.R., Naloys A.YU., Semenov R.N., Khamukov Z.A., Zhelokov T.KH. Inћenernyj vestnik Dona (Rus), 2016. №4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2016/3776.
9. Volkov I.V. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. 2002. №9. P. 37.
10. Volkov I.V. Stroitel'nye materialy. 2004. №6. P. 12.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Характеристика бетонов на основе естественных компонентов и техногенных отходов. Технологии изготовления строительных материалов на основе золошлаковых отходов и пластифицирующих добавок. Разработка рецептуры тяжелых бетонов с использованием отходов.
дипломная работа [831,1 K], добавлен 08.04.2013Особенности получения мелкоштучных бетонных изделий с использованием технологии вибропрессования мелкозернистых жестких бетонных смесей. Влияние коэффициента уплотнения мелкозернистой бетонной смеси на физико-механические свойства получаемых образцов.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 10.02.2017Определение водоцементного отношения, водопотребности бетонной смеси, расхода цемента и заполнителей. Построение математических моделей зависимостей свойств бетонной смеси и бетона от состава. Анализ влияния изменчивости состава бетона на его свойства.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 10.04.2015Разработка строительных композиционных материалов и изделий на основе глинистого сырья с улучшенным комплексом эксплуатационных свойств для условий Крайнего Севера. Методы определения физико-механических характеристик образцов на основе отходов.
презентация [576,4 K], добавлен 14.01.2014Расчет состава бетона В5 с подвижностью бетонной смеси 1-4 см (П1). Формулы технико-экономической оценки составов бетона. Расчет энергозатрат на производство материалов для 1 м3 бетонных смесей различного состава. Расход цемента на 1 м3 шлакобетона.
курсовая работа [408,9 K], добавлен 24.11.2012Оценка агрессивности водной среды по отношению к бетону. Определение параметров состава бетона I, II и III зон, оптимальной доли песка в смеси заполнителей, водопотребности, расхода цемента. Расчет состава бетонной смеси методом абсолютных объемов.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 12.05.2012Добавление дисперсных минеральных добавок в бетонные смеси для обеспечения экономии цемента и повышения сульфатостойкости, жаростойкости, водостойкости и сопротивляемости щёлочной коррозии. Доменные шлаки, зола-унос, топливные гранулированные шлаки.
курсовая работа [274,2 K], добавлен 18.12.2010Строительные материалы, применяемые при бетонных работах. Части зданий. Конструкции из монолитного бетона и железобетона. Приготовление и транспортирование бетонной смеси. Производство опалубочных и арматурных работ. Укладка и уплотнение бетонной смеси.
реферат [3,5 M], добавлен 16.03.2015Устройство бетоносмесителя СБ-93 периодического действия с принудительным перемешиванием материала. Расчет ряда параметров, коэффициент сопротивления движению бетонов и растворов. Подбор состава бетонной смеси, расчет материалов на замес бетономешалки.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 02.11.2012Требования, предъявляемые к опалубке. Методы обеспечения проектного защитного слоя бетона. Проектирование состава бетонной смеси. Конструирование и расчет опалубки. Уход за бетоном, распалубка и контроль качества. Транспорт бетонной смеси к месту укладки.
курсовая работа [66,3 K], добавлен 27.12.2012Требования, предъявляемые к опалубке. Заготовка и монтаж арматуры. Методы обеспечения проектного защитного слоя бетона. Транспорт бетонной смеси к месту укладки. Уход за бетоном, распалубка и контроль качества. Укладка и уплотнение бетонной смеси.
курсовая работа [70,1 K], добавлен 25.03.2013Определение потребности цеха в сырье, материалах и полуфабрикатах. Номенклатура изготовляемой продукции. Приготовление бетонной и растворной смеси. Расчет ёмкости склада цемента. Разработка технологической схемы производства. Мероприятия по охране труда.
курсовая работа [74,2 K], добавлен 02.04.2011Сущность процессов доставки бетонной смеси на стройплощадку, подбор типов машин, определение технологических и технических показателей. Требования безопасности к процессам производства погрузочно-разгрузочных работ и обеспечение электробезопасности.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 17.09.2009Технологический процесс изготовления ребристых плит перекрытия. Требования к применяемым материалам. Складирование и хранение цемента. Приемка готовых изделий. Ведомость оборудования и оснастки. Технология изготовления арматурных сеток, бетонной смеси.
курсовая работа [118,3 K], добавлен 21.11.2013Проект цеха для производства керамзитобетонных однослойных панелей наружных стен; номенклатура выпускаемых изделий. Расчёт состава бетонной смеси; сырьё и полуфабрикаты; укладка и уплотнение бетонной смеси. Подбор основного технологического оборудования.
курсовая работа [336,1 K], добавлен 07.06.2011Технология производства тяжелого товарного бетона и его характеристики. Выбор метода производства бетона, расход цемента для получения нерасслаиваемой плотной смеси. Организация технологических процессов подготовки сырья, режимы производства продукции.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 01.09.2010Проектирование технологии производства. Обоснование строительства. Продукция предприятия и мощность. Сырьевая база и транспорт. Выбор вида бетона, технологических параметров и способов изготовления и уплотнения бетонной смеси. Транспорт цемента в бункера.
курсовая работа [266,7 K], добавлен 19.08.2016Цемент - гидравлическое вяжущее вещество, которое после затворения водой продолжает твердеть, сохраняя прочность. Анализ потребности вяжущих в процессе производства: от поставки до момента изготовления бетонной смеси. Основные показатели качества цемента.
курсовая работа [87,6 K], добавлен 09.03.2011Изучение порядка определения требуемой прочности и расчет состава тяжелого бетона. Построение графика зависимости коэффициента прочности бетона и расхода цемента. Исследование структуры бетонной смеси и её подвижности, температурных трансформаций бетона.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 28.07.2013Ячеистые бетоны и их применение в строительстве. Номенклатура газобетонного изделия. Режим работы газобетонного производства и производства товарной бетонной смеси. Обоснование способа изготовления изделий. Технологическая схема изготовления изделий.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 31.12.2015