ПРОЧНОСТЬ И ДЕФОРМАТИВНОСТЬ ЯЧЕИСТОГО БЕТОНА НА ГРУБОМОЛОТОМ ПЕСКЕ

Улучшение свойств ячеистого бетона путем снижения дисперсности заполнителей, отмеченное многими исследователями, наиболее обоснованно и полно реализовано в технологии, которая разработана на кафедре строительных материалов МИСИ им. Куйбышева. Применение грубомолотого песка позволило вдвое уменьшить водотвердое отношение смеси, а также повысить трещиностойкость ячеистого бетона и снизить его влажность и усадку. Достоинством этой технологии является возможность замены автоклавной обработки тепловой при атмосферном давлении или нормальным твердением. При применении грубомолотого песка пропорционально снижаются затраты на помол и износ мелющих тел, увеличивается производительность шаровых мельниц. Наряду с дополнительным уменьшением количества воды затворения и понижением температуры исходных смесей процесс изготовления ячеистого бетона на холодных смесях значительно упрощается и удешевляется.

Исследования свойств бетона на грубомолотом песке проводились кафедрой строительных материалов МИСИ им. Куйбышева совместно с лабораторией Автовского ДСК-3 и лабораторией крупнопанельных и каменных конструкций ЦНИИСК им. Кучеренко. С этой целью на Автовском ДСК-3 из заводских материалов формировались газобетонные блоки размером 50х50х45 см разных объемных масс по предлагаемой технологии и общепринятой. Использовали портландцемент марки М400 Пикалевского глинозёмного комбината (остаток на сите № 008 – 94,7%), кварцевый песок карьера Неболчи (содержанием SiO₂ – 97,58%), алюминиевую пудру ПАП-1, едкий натр и кальцинированную соду вводили в смесь в количестве до 1% расхода воды затворения или до 0,6% массы цемента.

Для обычной технологии применялся песок Согласно СН 277-70. При изготовлении газобетона на грубомолотом песке дисперсность заполнителя принимали исходя из соответствия средних размеров песчинок толщинам перегородок газовых пор: для бетона объемной массой 500 кг/м³ – 1500 см²/г, 600 кг/м³ – 1200 см²/г, 700 кг/м³ – 1000 см²/г, 800 кг/м³ – 800 см²/г, 1000 кг/м^З – немолотый песок с модулем крупности 1.

Соотношение между вяжущим и кремнеземистым компонентом назначали при изготовлении ячеистого бетона объёмной массой 500 и 600 кг/м³ – 1 :1 (цемент : песок), а бетона объемной массой 700, 800 и 1000 кг/м³ (неавтоклавный газобетон) – 1 : 1,2. Автоклавный ячеистый бетон объемной массой 1000 кг/м³ на грубомолотом песке готовили состава 1:0,6:1,6 (песок : молотый песок с удельной поверхностью 3000 см³/г : немолотый песок с модулем крупности 1). Для литого газобетона по обычной технологии весь песок измельчали до удельной поверхности 2000 см²/г. Температура смеси после перемешивания составляла по общепринятой технологии 40-45°С, при холодном виброформовании 24-26°С. Режим автоклавной обработки соответствовал заводскому – 2+8+4 ч при давлении 10 атм и температуре 183°С. Блоки автоклавного газобетона твердели в нормальных условиях.

Из приготовленных газобетонных блоков выпиливали образцы размером 10х10х10 см – для испытания на прочность и 10х10х30 см – для определения деформативных свойств.

Подготовку и испытание образцов производили в соответствии с ГОСТ 12852-67, а также с методическими рекомендациями НИИЖБ. Прочностные свойства бетона образцов определяли в лаборатории Автовского ДСК-3, а деформативные характеристики – на лабораторном оборудовании ЦНИИСК им. Кучеренко. Образцы в виде кубов и призы испытывали во влажном состоянии (до 10%). Замер деформаций производился индикаторами часового типа и тензорезисторами. Для оценки качества макроструктуры использовали метод ультразвукового прозвучивания образцов во взаимно перпендикулярных направлениях, одно из которых было параллельно направлению вспучивания. По результатам испытаний вычислен коэффициент акустической анизотропии k_C:

k_C = v₁/v₂

где v₁ – скорость распространения ультразвуковых продольных волн перпендикулярно к направлению вспучивания, м/с;

v₂ – то же, в направлении вспучивания, м/с.

В случае нарушения структуры и возникновения дефектов в стенках газовых пор (в процессе формования и тепловой обработки) скорость распространения ультразвуковых волн в направлении, параллельном вспучиванию, как правило, оказывается меньше, чем в перпендикулярном. Это и позволяет в первом приближении оценить качество макроструктуры ячеистого бетона. При ненарушенной, изотропной макроструктуре коэффициент k_C будет равен 1, а при v₂ < v₁ будет меньше 1. Как видно из рис. 1, для автоклавного ячеистого бетона на грубомолотом песке, независимо от его объемной массы, прочности – кубиковая, призменная и на осевое растяжение, приведенные к нормативной прочности, превышают аналогичные характеристики ячеистого бетона на тонкомолотом песке на 8-20% и на 30-40% нормативную по СНиП 11-21-75. Примечательно, что неавтоклавный ячеистый бетон на грубомолотом песке по своей прочности на сжатие и осевое растяжение соответствует нормативной прочности, указанной в СНиП 11-21-75 для класса А. Отмечается несколько повышенная прочность литого газобетона на грубомолотом песке по сравнению с вибрационным, что связано, по-видимому, с лучшими условиями гидратации вяжущего в литом газобетоне. Коэффициент вариации прочности исследованных газобетонов находился в пределах 0,18-0,20. Коэффициент акустической анизотропии, как показали измерения, для ячеистого бетона на грубомолотом песке близок к 1 (0,965-0,993)‚ что свидетельствует о малодефектной структуре ячеистого бетона, несмотря на низкие водотвердые отношения. Для обычного и вибрационного газобетона на тонкомолотом песке он несколько выше – от 1,022 до 1,094. Как видно из рис. 2, относительные продольные и пластические деформации сжатия автоклавного ячеистого бетона на грубомолотом песке, особенно вибрационного изготовления, на 10-20% (при σ = 0,9) меньше, чем у обычного ячеистого на тонкомолотом песке. Это объясняется повышенной жесткостью межпоровых перегородок ячеистого бетона на грубомолотом песке и низким водотвердым отношением, обусловливающим также повышенное значение начального модуля упругости (табл. 1).

Поперечные деформации растяжения при сжатии исследованных автоклавных газобетонов практически одинаковы. При таком соотношении поперечных и продольных деформаций коэффициент Пуассона автоклавного ячеистого бетона на грубомолотом песке больше, чем у литого на тонкомолотом. Это свидетельствует о повышенных пластических свойствах и трещиностойкости ячеистого бетона на грубомолотом песке. Деформации неавтоклавного ячеистого бетона больше, чем автоклавного, однако модуль упругости и коэффициент Пуассона практически не отличаются от нормативных данных СНиП 11-21-75.

Повышенная деформативность неавтоклавного ячеистого бетона обусловлена высокой дисперсностью и меньшей закристаллизованностью гидратных новообразований в цементном камне. Сказанное во многом справедливо и для вибрационного ячеистого бетона на тонкомолотом песке, свойства которого, как показали исследования, мало отличаются от обычного ячеистого бетона.

Используя полученные данные, можно в первом приближении оценить трещиностойкость ячеистого бетона на грубомолотом и тонкомолотом песке, сопоставив предельную поперечную деформацию растяжения при сжатии (при σ = 0,9) с усадкой, измеренной стандартным способом (табл. 2).

Трещиностойкость ячеистого бетона на грубомолотом песке выше, чем бетона на тонкомолотом песке, в том числе и неавтоклавного ячеистого бетона.

Приведенные преимущества ячеистого бетона на грубомолотом песке взамен тонкомолотого позволяют рекомендовать описанную технологию и широкому производственному внедрению.