Статья посвящена методу улучшения подвижности и удобоукладываемости бетонов с применением местных укрупнителей на мелкозернистых песках в условиях сухого-жаркого климата Узбекистана. При исследовании данной проблемы используется методы и инструменты строительной технологии. В статье анализируется характерные особенности строительной технологии с учетом влияние разных местных ресурсов. По результату исследования подготовлены соответствующие рекомендации и предложения для лица, принимающего решения (ЛПР).

Проблема применения нестандартных мелкозернистых песков в бетоне весьма актуальна для строительной индустрии, так как в нашей стране преобладают месторождения мелких песков, а на значительной территории месторождения крупных песков вообще отсутствует. В связи с этим пески нормальной крупности приходится завозить из других, зачастую отдалённых районов, что удорожает стоимость приготовления бетона.

В Средней Азии, в том числе Узбекистане 80 % месторождений содержат мелкозернистые пески. При изготовлении и укладки бетона на мелкозернистых песках технологическими приёмами, традиционными для бетонов на стандартном заполнителе, перерасход цемента на 1 м^з достигает на отдельных случаях 40–60 %. Бетонная смесь на мелкозернистых песках из-за высокой потребности и обильного водоотделения расслаивается и в ней образуется микрокапилляры, способствующие понижению прочности и долговечности бетонов.

К наиболее существенным признакам, отличающим мелкозернистые пески от песков нормальной крупности, относятся: повышенное содержание мелких фракции (менее 0,30мм), однородность размеров частиц в пределах одного месторождения песка и, как следствие, их высокая удельная поверхность (в отдельных случаях до 600 см²), а так же пустотность (46–55 %).

Изучение мелкозернистых песков ряда районов Средней Азии, где применение их экономически целесообразно из-за недостаточного количества песков нормальной крупности, позволило сделать заключение, что такими критериями могут служить величины активной удельной поверхности и пустотности. Действительно, скорость и характер взаимодействия заполнителя с цементным тестом в растворах и бетонах зависит от величин реагирующих поверхностей и их распределения в системе. Повышение удельной поверхности и пустотности при равных расходах цемента ухудшает пластические свойства растворов и бетонов, снижает их прочность, плотность и морозостойкость. При увеличении удельной поверхности и пустотности песков расход цемента для получения равнопрочных растворов одинаковой пластичности резко возрастает.

Один из методов улучшения подвижности и удобоукладываемости бетонной смеси на мелком песке и, тем самым, снижения перерасхода цемента является обогащение мелкого песка добавлением крупного песка-укрупнителя. Правильное определение доли укрупнителя позволяет избежать перерасхода цемента и неоправданных перевозок. Введение укрупнителя снижает удельную поверхность мелкого заполнителя в бетоне, улучшает его гранулометрию и уменьшает пустотность. В качестве укрупнителя могут применяться пески, образующиеся в значительном количестве при дроблении естественного камня в щебень. Укрупнитель улучшает структуру, повышая вязкость и прочность смеси. Чем мельче песок и чем больше в нем пылевидных фракций, тем выше вязкость цементно-песчаной смеси при одинаковом содержании песка.

Снижение прочности бетона на мелкозернистых песках при одинаковом расходе цемента объясняется тем, что из-за повышенной пустотности и удельной поверхности песка в бетонной смеси не хватает цементного теста для обмазки зерен заполнителей. Недостаток его приходится компенсировать увеличением расхода цемента. Добавка крупного песка, даже в том случае, если он привозной, экономически целесообразнее, чем высокий расход цемента, обеспечивающий заданную прочность.

С этой целью при изготовлении бетонной смеси часть мелкозернистого песка заменяется крупнозернистым так, чтобы средняя суммарная поверхность мелкого заполнителя равнялась предельно допустимой удельной поверхности для бетонов данной марки.

Процент добавки укрупнителя от общей суммы мелких заполнителей определяется по формуле

П = М-Д/ М-У* 100%

где — М — удельная поверхность мелкозернистого песка, см²/г.

У– удельная поверхность укрупнителя (крупнозернистого песка), см²/г.

Д — предельно допустимая удельная поверхность, см²/г.

В ООО «Джизакский завод железобетонных изделий и конструкций» совместно с аккредитованной лабораторией «Испытание строительной продукции» при Джизакском Политехническом институте изучена и применяется для этой цели образовавшиеся при дроблении естественного диабазного камня, диабазный песок выпускаемый предприятием ООО «Учкулоч карьер».

Применение диабазных песков укрупнителей не усложняет технологии и легко осущестимо любым предприятием, выпускающим бетон и железобетон. Выбор наиболее рациональной дозировки диабазных песков укрупнителя зависит от марки бетона, удельной поверхности исходного мелкозернистого песка и удельной поверхности диабазного песка укрупнителя. При этом оптимальный процент добавки диабазного песка укрупнителя повышается по мере роста марки бетона и увеличения удельной поверхности исходного мелкозернистого песка. Комплексное использование рассмотренных выше технологических приемов сэкономить 15–20 % цемента на 1м^з бетона при одновременном повышении его качества и долговечности.

В ООО «Джизакский завод железобетонных изделий и конструкций» применяется следующий метод. Напремер, для приготовления бетон М-200 известно, что удельная поверхность мелкозернистого песка 225 см²/г, а крупнозернистого песка (укрупнителя) -50см²/г. Требуется найти дозировку укрупнителя. Предельно допустимая удельная поверхность песка для бетона М-200 составляет 150см²/г. Следовательно, добавка укрупнителя составит:

П =225–150 / 225–50 *100 = 42,9%

Заслуживает внимания и применение в бетонах на мелкозернистых песках природного заполнителя — щебня из известняков пониженной прочности, широко распространенных в горных районах Джизакской области. Известняки с прочностью 30–70МПа обладает, как правило, повышенной пористостью (1,5–10,0 %). Оказываясь в бетонной смеси, обильно насыщенной водой, несмоченный предварительно щебень интенсивно абсорбирует воду затворения, в результате чего водоцементное отношение в смеси понижается при соответственном повышении плотности и прочности материала. Одновременно увеличивается и адгезия известнякового щебня по отношению к цементному камню. При этом снижается водоотделение, являющееся одним из серьезных недостатков бетонных смесей на мелкозернистом песке.

По своей природе известняковый щебень не является морозостойким материалом. Однако при использовании его в качестве пористого заполнителя можно получить бетон, выдерживающий даже пятидесятикратное замораживание и оттаивание.

Таким образом, пористый диабазный и известняковый щебень в бетонах на мелкозернистых песках, помимо повышения качества бетона и снижения расхода цемента, дает значительный экономический эффект за счет уменьшения транспортных расходов, а также меньшей трудоемкости выработки камня и дробления его на щебень по сравнению со щебнем изверженных пород и плотных кристаллических известняков. Применение поверхностно-активных добавок в комплексе с пористыми заполнителями еще более благоприятно отражается на повышении качества бетона с мелкозернистыми песками.

Литература:

1. В. В. Васильев, В. Д. Протасов, В. В. Болотин и др. «Композиционные материалы» Москва. 1990г.
2. С. С. Каприелов, А. В. Шейнфельд, Г. С. Кардумян «Новые модифицированные бетоны» Москва. 2010г.
3. Э. К. Касимов «Строительные изделия» Ташкент. 2004г.
4. Микульский В. Г., Сахаров Г. П. и др. Строитильные материалы. (материаловедение. Технология конструкционных материалов).-Москва. 2007г.
5. Ф. Н. Рабинович «Композиты на основе дисперсно-армированных бетонов» Вопросы теории и проектирования, технология, конструкции: монография. — Москва. 2004. — 560 с.
6. Ступаков Г. И. «Технология бетона для гражданского и промышленного строительства в условиях сухого жаркого климата». Ташкент 1983
7. Заседателев Е. П. «Пути оптимизации методов и режимов теплового воздействия на твердеющих бетон». Строительство и архитектура Узбекистана. 1980. Ташкент.
8. Баженов Ю. М. «Технология бетона» 1979. Москва
9. Ступаков Г.И; Кулик Л. И. «Климатическое зонировании Средней Азии по условиям производства бетонных работ». Строительство и архитектура Узбекистана. 1980. Ташкент.
10. Аминов Э. Х. «Климат и бетон». Ташкент 1988
11. www.doroga.ru
12. www.road.ru
13. www.madi.ru
14. http://www.stroy.ru