5.1. Бетоны для несущих конструкций и изделий

В первой серии опытов [81, 83] было определено оптимальное соотношение летучей золы и воды, а затем влияние температуры воды затворения на прочность золобетона (рис. 5.1 и 5.2).

Рис. 5.1. Зависимость прочности бесцементного золобетона от
соотношения 3/В

94

Рис. 5.2. Зависимость прочности бесцементного золобетона
от температуры воды затворения

Из графиков рис. 5.1 и 5.2 видно, что лучшие результаты дает соотношение 3/В, равное 4:1 с применением термообработки и горячей воды для затворения при температуре в пределах 60-80 °С.

Отрицательным моментом этих двух серий имелось незначительное увеличение объема бетона со стороны открытой поверхности образцов-кубов (вспучивание) с отсутствием видимых глазом трещин, в то время как обычный цементный камень имеет усадку. С целью ликвидации этого явления вводили в оптимальный состав (3:В=4:1, t_ВОДЫ=70 °С) ферросплавную пыль в количестве 5; 10; 15 и 20% от массы золы (рис. 5.3).

Лучший результат получен при введении ферросплавной пыли в количестве 10% от массы золы. При этом не наблюдается изменение объема бетона (вспучивания), ни перед закладкой образцов в пропарочную камеру, ни после их термообработки.

Следующим этапом исследования проверялась возможность максимального введения заполнителя (шлакового песка) в золобетонную бесцементную смесь с 10% ферросплавной пыли.

Графики рис. 5.4 показывают, что разбавление золобетонной смеси с 10% микрокремнезема шлаковым песком даже увеличивает прочность бетона при введении его до 50%.

В результате обработки данных исследований 36 составов был разработан оптимальный состав бесцементного бетона на основе золы и шлака для несущих конструкций (табл. 5.1).

95

Рис. 5.3. Зависимость прочности бесцементного золобетона
от количества ферросплавной пыли

Рис. 5.4. Зависимость прочности бесцементного золобетона от количества
вводимого шлакового песка

96

Таблица 5.1

Оптимальный состав бесцементного мелкозернистого
золошлакобетона для несущих конструкций

Работа защищена патентом № 2065420 на изобретение "Бетонная смесь" [96]. Созданный бетон был исследован в течение 5 лет на основные физико-механические и деформативные свойства (табл. 5.2). Анализ данных табл. 5.2 показывает, что бесцементный мелкозернистый золошлакобетон в течение 5 лет наращивает свою прочность на сжатие и призменную прочность соответственно на 53 и 58%, причем нарастание прочности носит затухающий характер.

Таблица 5.2.

Основные физико-механические и деформативные характеристики
бесцементного бетона за 5 лет

97

Максимальное нарастание в первый год (считая с 28 дневного возраста) на 1.8 и 26%, в последующие годы в пределах 5 и менее процентов. Для сравнения, обычный бетон увеличивает прочность в первый год до 10% и в 5 лет до 15 - 18%. Исследования на прочность продолжаются из расчета до 10 лет.

Модуль упругости бетона определили по методике НИИЖБа [100]. Он увеличился за 5 лет на 54% и превышает требования СНиП 2.03.01-84 к мелкозернистым цементным бетонам на 15 - 20%. Показатели сжимаемости и растяжимости выше на 10 - 12%. За 5 лет сжимаемость у бесцементного бетона повысилась на 23%, а растяжимость на 50%. Причем последние три года они практически не возрастают, т.е. стабилизируются.

Для определения деформаций усадки и ползучести бесцементного золошлакобетона испытывались образцы призмы размером 10x10x40 см также по методике НИИЖБа [101]. Призмы находились в воздушно-сухой среде с относительной влажностью 50 - 75% при температуре 18-22°С. Измерение деформаций усадки производили с помощью штативного прибора с индикатором часового типа с ценой деления 0,001 мм.

Исследования показали, что в первые сутки после термообработки и остывания усадка незначительна и составляет 0,3 мм/м, далее до 28 дней она находится в пределах до 0,6 мм/м. В возрасте от 28 дней до 180 она увеличивается крайне незначительно (0,65 мм/м), а свыше 180 дней практически прекращается. За 5 летний период она составила всего 0,66 мм/м. Этот показатель также превосходит требования СНиП 2.03.01-84 для мелкозернистых бетонов (норма до 0,75 мм/м).

Кроме того, характер развития усадки разработанного бетона более плавный по сравнению с песчаным бетоном (рис. 5.5). Это происходит за счет более медленной отдачи влаги золошлако-бетоном. А более медленная отдача влаги и более высокий темп нарастания прочности во времени по сравнению с песчаным бетоном обеспечивают ему, как показали наши исследования, более высокую трещиностойкость.

Исследования деформаций ползучести бетона производили на специальных пружинных установках (рис. 5.6), начиная с возраста в 28 суток. Призмы 10x10x40 см были загружены длительной нагрузкой, напряжение от которой составляют 50% призменной прочности (0,5 R_Призм) (Рис. 5.7).

98

Рис. 5.5. Относительная усадка бесцементного золошлакобетона

Рис. 5.6. Испытание бесцементного золошлакобетона на ползучесть

99

Рис. 5.7. Ползучесть бесцементного мелкозернистого
золошлакобетона

Относительная деформация ползучести мелкозернистого бесцементного золошлакобетона возрастает в течение первых 20 дней до 0,8 мм/м и далее с 20 до 180 дней незначительно (до 0,94 мм/м), а в дальнейшем практически прекращается.

Сравнение полученных данных по ползучести с требованиями СНиП также показывает их преимущество с цементным мелкозернистым (песчаным) бетоном на 12 - 15%.

100