Конструктивные свойства бетона на заполнителе из литого доменного шлака
Важным резервам снижения себестоимости конструкций является замена привозного дорогостоящего крупного заполнителя из естественных пород отходами металлургической промышленности — щебнем из литого стабилизированного доменного шлака.
Так, для предприятий треста «Железобетон» Главлипецкстроя экономическая эффективность от такой замены составляет в среднем 2,5 р. на 1 м3 бетона.
Массовое производство железобетонных конструкций с использованием шлакового заполнителя требует знания прочностных и деформативных характеристик бетонов.
Плотность, г/см3 - 3
Средняя объемная масса в куске, г/см3-2,24—2,6
Средняя насыпная объемная масса, кг/м3 1080—1100
Пористость зерен, % 21—24
Пустотность, % 49—53
Водопоглощение (по массе), % . 4,8—5,2
Прочность на сжатие, Н/мм2 . 50—60
В качестве мелкого заполнителя применяли овражный песок с Икр=2,6... 2,8, а вяжущими являлись шлакопортландцемент активностью 36—40 Н/мм2 Липецкого цементного завода и белгородский портландцемент активностью 40 Н/мм2. Расход цемента составлял 300 кг/м3 при В/Ц = 0,66 для бетона марки М 150—500 и 406 кг/м3 при ВЩ—0,48 для более высоких марок. Образцы-кубы с ребром 10 и 20 см, призмы размером 10X10X40 и 7Х Х7Х30 ом, стандартные «восьмерки», цилиндры диаметром 10 см и длиной 80 ом —твердели в нормальных условиях или при пропаривании. Деформативные характеристики измеряли механическим, электротензометрическим и ультразвуковым методами.
Проведенные исследования показали, что, несмотря па относительно небольшую прочность шлакового щебня на сжатие, можно получать бетоны марки М 400—500 благодаря повышению арматурных стержней диаметром 8—14 мм класса A-II, A-III и At-IV позволили получить кривую регрессии коэффициента
Деформации ползучести бетонов на шлаковом и гранитном заполнителях практически одинаковы. Сопоставление опытных величин конечной меры ползучести бетонов на шлаковом заполнителе с расчетными значениями, вычисленными по методике СН 365-67, дано на рис. 3. Влияние на ползучесть масштабного фактора, фактической влажности окружающей среды и т. д. учитывалось согласно предложениям [5], вошедшим в СН 365-67. Этими же документами надо руководствоваться для определения расчетных величин усадочных деформаций бетонов на шлаковом заполнителе.
Испытания на выносливость бетонных призм в возрасте более 120 сут с частотой 420 и 250 циклов нагрузки в минуту показали, что при коэффициенте асимметрии цикла р = 0,1...0,15 и величине максимального сжимающего на-
Повышенные адгезионные свойства шлакового щебня несколько отдаляют момент микротрещино-образования. Более высокий уровень образования микротрещин приводит к тому, что коэффициент призменной прочности Ka=Rn-pjR у бетонов на шлаковом заполнителе больше величин, рекомендуемых в работе. Кривая теоретической регрессии коэффициента Кп.
Определенное влияние на отношение призменной прочности к кубиковой оказывает величина BJU, причем призменная прочность, близкая к оптимальной, достигается при пористости шлака 20—25% и Д/Д=0,4...0,45. В практических расчетах в качестве нормативной величины для бетонов на шлаковом щебне следует принимать Ап = 0,75 для марки М 150, Си = 0,8 для марок М 200—250 и Сп ==0,85 для более высоких марок.
Повышенное сцепление шлакового щебня с цементным камнем положительно влияет и на прочность бетона, и на осевое растяжение, сглаживая очаги концентрации микроразрушений, делая бетон более однородным и тем самым несколько повышая /?р, что характерно для низких и средних марок
Рост прочности на сжатие бетонов шлаковым заполнителем и обычных тяжелых бетонов аналогичен и в возрасте от 7 до 180 сут удовлетворительно описывается формулой
Проведенные испытания преднапряженных панелей ПТК-59-12, ПНС-17 и ПАТ/ЗХ6 = 4 на заводе ЖБИ-1 в Липецке показали, что конструкции из бетона на шлаковом щебне обладают достаточной прочностью, жесткостью и деформативностью.
Результаты исследований бетонов, на шлаковом щебне и конструкций из них позволили предприятиям треста «Железобетон» приступить к серийному выпуску изделий. В 1975 г. на заводе ЖБИ-1 две линии из четырех были переведены на производство панелей ПТК-69-12 из бетона на шлаковом заполнителе, что позволило получить фактическую экономию в сумме 55 тыс. р.
Выводы
Бетоны на щебне из литого стабилизированного доменного шлака по своим физико-механическим свойствам удовлетворяют требованиям, предъявляемым действующими нормами к тяжелым бетонам, а по отдельным показателям (призменная прочность, прочность на растяжение, коэффициенты однородности, сцепление арматуры с бетоном) выгодно отличаются от бетонов на естественном заполнителе.
Замена привозного естественного щебня шлаковым заполнителем не только снижает себестоимость конструкций, но и способствует повышению их эксплуатационных свойств.