Определение влияния различных классов песков на свойства бетона


Применение мелкого заполнителя (песков различных классов) при производстве бетонных и железобетонных изделий, имеющих широкое применение в строительстве, без учета его физико-технических свойств ведет в первую очередь к ухудшению таких эксплуатационных свойств изделий, как морозостойкость, прочность, водопоглощение, истираемость, а во вторых к неоправданному увеличению расхода цемента.

С целью определения степени влияния песков различных классов на свойства бетона ОАО "Нерудпром" (г. Минск) и отраслевая научно-исследовательская лаборатория модифицированного бетона (ОНИЛ МБ) Белорусской государственной политехнической академии провели совместную научно-исследовательскую работу.

В процессе данной работы были проведены испытания по определению физико-технических свойств бетона на песках второго и первого классов по ГОСТ 8736-93 и специальном песке по техническим условиям "Песок для изготовления бетонных изделий методом вибропрессования" ТУРБ 00294792155-98, выпускаемых ОАО "Нерудпром" (таблица 1).

Определение физико-технических свойств бетона проводилось на цементно-песчаных образцах состава Ц:П - 1:3, при водоцементном отношении 0,4. В качестве вяжущего при изготовлении бетонных образцов применялся Волковысский цемент ПЦ500Д0. Активность цемента 48,5 МПа, Кнг - 0,25. Образцы уплотнялись на лабораторной виброплощадке со стандартными параметрами в течении 1 минуты и твердели по одной технологии и в одинаковых условиях.

Испытания образцов бетона на прочность при сжатии и при изгибе проводилась по ГОСТ 10180-90, на водопоглощение по ГОСТ 12730.3-78, на истираемость по ГОСТ 13087-81, а на морозостойкость по ГОСТ 10060-95.

Результаты определения физико-технических свойств образцов бетонов с применением различных песков представлены в таблицах 2,3.

Из полученных данных видно, что бетонные образцы на песке II класса не удовлетворяют требованиям ГОСТ 13015.0-83 по истираемости, а образцы на песке I класса удовлетворяют требованиям стандарта по истираемости для изделий, работающих в условиях малой интенсивности движения.

Бетонные образцы на специальном песке соответствуют требованиям стандарта по истираемости для изделий, работающих в условиях высокой интенсивности движения. Морозостойкость бетона на песке II класса составила F50, на песке I класса - F150, а на специальном песке - F200.

Как видно, что при равных условиях (состав бетона, марка цемента, способ уплотнения и условия твердения) прочность и эксплуатационные свойства бетона зависят от качества применяемого песка. Так как в исследованиях применялся песок из одного карьера, то форма зерен и зерновой состав исследуемых песков практически одинаковые.

Следовательно, определяющим фактором является различное содержание глинистых и пылевидных частиц в песке (таблица 1), которое оказывает большое влияние на прочность сцепления зерен заполнителя с цементным камнем.

Глинистые примеси, обволакивая зерна заполнителя, препятствуют сцеплению цементного камня с заполнителем и тем самым снижают прочность бетона.

В результате проведенных исследований и анализа полученных данных можно рекомендовать следующее применение песков различного класса:

- песок II класса - для изготовления бетонных и железобетонных изделий из бетона с прочностью на сжатие не более 20 МПа и к которым не предъявляются требования по морозостойкости, истираемости и водопроницаемости;

- песок I класса - для изготовления бетонных и железобетонных изделий из бетона с прочностью на сжатие не более 30 МПа и к которым предъявляются требования по морозостойкости (до F200) и водонепроницаемости (до W-4);

- специальный песок - для изготовления бетонных и железобетонных изделий из бетона с прочностью на сжатие более 40 МПа и к которым предъявляются повышенные требования по морозостойкости (доF300), водонепроницаемости (до W-8), истираемости и стойкости к воздействию агрессивных сред.

Стоимость песка повышенного качества (специальный песок с малым содержанием глинистых и пылевидных частиц) по сравнению с песком II класса больше на 30-35%, что связано с дополнительными затратами на промывку, обезвоживание, транспортировку и другие технологические операции.

Тем не менее применение песков повышенного качества для производства бетона экономически и технически выгодно как для производителей бетона, так и для строительного комплекса Республики Беларусь в целом. Расчеты показывают (таблица 4), что применение песков повышенного качества позволяет, по сравнению с рядовыми заполнителями I и II классов, значительно снизить себестоимость бетона за счет сокращения расхода цемента.

Как видно из приведенных данных, применение песка повышенного качества позволяет снизить расход цемента при производстве бетона до 36,4%.

Таблица 1. Физико-технические свойства применяемых при испытаниях песков

Класс пескаМодуль крупности, МкСодержание зерен крупностью свыше 5 мм, %Содержание зерен крупностью свыше 10мм, %Содержание пылевидных и глинистых частиц, %Насыпная плотность, кг/м3
II2,531,30,52,21580
I2,652,501,41600
Специальный2,680,300,81580

Таблица 2. Влияние вида песка на прочность бетона

Класс пескаПрочность на сжатие, МпаПрирост* прочности на сжатие, %Прочность при изгибе, МПаПрирост* прочности на сжатие, %Класс бетона по прочности на сжатиеКласс бетона по прочности при изгибе
II28,3-4,93-В20Вtb 3,6
I32,314,15,195,3В20Вtb 3,6
Специальный41,847,75,6815,2В30Вtb 4,0
*Примечание: прирост определялся относительно соответствующего показателя бетона на песке класса II.

Таблица 3. Влияние вида песка на эксплуатационные свойства бетона

Класс пескаВодопоглощение, %Снижение* водопоглощения, %Истираемость, г/см2Снижение* истираемости, %Число циклов замораживания 100Число циклов замораживания 200
Потеря массы, %Потеря прочности, %Потеря массы, %Потеря прочности, %
II9,45-0,91-3,17,87,932,0
I7,9119.50,8211,01,41,54,48,5
Специальный7.0334,40,6344,40,4-2,83,2
* Примечание: снижение определялось относительно соответствующего показателя бетона на песке II класса.

Таблица 4. Сравнительная стоимость бетона на различных видах песков

Прочность бетона на сжатие, МПаКласс пескаРасход цемента на 1м3 бетона, кгСтоимость* 1 т цемента, тыс. руб.Расход песка на 1 м3 бетона, кгСтоимость* 1 м3 песка, тыс. руб.Условная стоимость 1 м3 бетона, тыс. руб.
200II5501500016506208900
I45017507107500
специальный35018508286220
300II60016006209630
I52016807108545
специальный45017508287670
400II----
I60016007109610
специальный52016708288675
Примечание: стоимость приведена по состоянию на 01.11.1999 г.

Н. Л. ПОЛЕЙКО, заведующий ОНИЛ МБ БГПА, к.т.н.,
Л. С. КУРАШ, заместитель генерального директора ОАО "Нерудпром"


Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 06 за 2000 год в рубрике бетон

©1995-2022 Строительство и недвижимость