Прочностные и деформативные свойства керамзитозолобетонов
Исследованиями советских (1, 2) и зарубежных 1(3) ученых установлено, что на характеристики легких бетонов и, в частности, керамзитозолобетона влияют некоторые свойства зол, особенно вид угля, удельная поверхность, содержание химически активной стекло- фазы и др. Возможность и область применения зол ТЭС в легких бетонах регламентированы соответствующими ТУ.
При исследовании физико-химических свойств зол-уноса сухого отбора и гидроотвалов ТЭС, а также некоторых характеристик керамзитозолобетонов ВНИИЖелезобетоном (4) установлена возможность применения зол в качестве мелкого заполнителя легких бетонов.
Прочностные и деформативные свойства изучали на образцах бетона опти-мального состава. В качестве мелкого заполнителя использовали усредненные пробы буроутольных зол Алексинской и Каширской ТЭС и каменноугольных зол Яйвинской и Волгоградской электростанций. Химический состав и другие исходные характеристики этих зол приведены в табл. 1.
При подборе составов учитывали влияние удельной поверхности золы на прочностные и защитные по отношению к арматуре свойства керамзитозолобетона. Так, во избежание коррозии арматуры и для получения морозостойкого бетона марки М 200 высокодисперсную Алексинскую золу использовали в смеси с кварцевым песком. В качестве крупного заполнителя применяли керамзитовый гравий Бескудниковского завода фракции 5—20 мм, прочностью 2,2—2,3 МПа.
Составы бетона с фактическим расходом материалов (на 1 м3 бетона) приведены в табл. 2.
Установлено, что кубиковая прочность образцов из конструкционного бетона с золой ТЭС через 4 ч после пропаривания на 10—116 % выше прочности керамзитобетона на кварцевом песке. Это объясняется повышенным содержанием в золе химически активной стеклофазы, которая при тепловой обработке бетона способствует более интенсивному протеканию химических реакций. В возрасте 28 сут прочности рассматриваемых образцов выравниваются (рис. (1). В последующий период прочность бетона продолжала расти и в возрасте 180 сут оказалась выше, чем в 28 сут, в среднем на 15%. Прочность керамзитозолобетона с мелким заполнителем из смеси кварцевого песка с золой выше прочности такого же бетона, приготовленного на одной золе.
Отношение призменной прочности к кубиковой (табл. 3) для исследованных составов керамзитозолобетона незначительно превышает регламентируемое СНиП 11-21-75, что можно объяснить повышенной способностью керамзитозолобетонов деформироваться при поперечном растяжении.
Полученные значения прочности керамзитозолобетона марок М 50—200 на осевое растяжение (рис. 2) соответствуют нормативному. Это обеспечивает достаточную прочность и жесткость элементов из конструкционного керамзитозолобетона.
Модуль продольных и коэффициент поперечных деформаций исследуемых бетонов определяли в возрасте 28 сут после пропаривания. Начальный модуль упругости колебался от 5300 МПа в конструкционно-теплоизоляционном до 1(2 800 МПа в конструкционном керамзитобетоне и соответствует регламентируемому СВиП II-21-75. Модуль упругости керамзитозолобетона марок М (50— 100 и бетона с керамзитовым песком в качестве мелкого заполнителя практически одинаков. Начальный модуль упругости керамзитозолобетона марок Mfl-50—200 на 10—15% ниже, чем керамзитобетонов на кварцевом песке.
Коэффициент поперечной деформации с повышением от 0,2 до 0,9 увеличивается для всех исследуемых составов до 0,3 и в среднем при составляет 0,2, что практически совпадает с аналогичным показателем тяжелого бетона. Предельная сжимаемость конструкционного керамзитозолобетона в среднем равна 190 105. Предельная растяжимость; измеренная при испытании балочек размерам 15X15X60 о, равна 6310~5. Растяжимость керамзитобетона на смеси золы с кварцевым песком— 58-10-5, а керамзитобетона на кварцевом песке — 45Х106. Предельная растяжимость керамзитозолобетонов больше аналогичного показателя легких бетонов.
Усадку керамзитозолобетона марки М 200 определяли на балочках размером 4X4X16 см при нагрузке 0,3 R0 которые выполняли из двух видов бетона. В одном случае в качестве мелкого заполнителя использовали золу Каширской ТЭС, а в другом — Алексинской ТЭС в смеси с кварцевым песком в соотношении—— 0,5. В возрасте 100 сут 3+П средняя деформация усадки составила 0,75—0,8 мм/м. Мера ползучести керамзитозолобетона, определенная при нагрузке 0,3 от разрушающей, составила (0,53—0,84)Я0-5 на каждый 0,1 МПа и почти не превышает меры ползучести керамзитобетонов плотной структуры — (0,35—0,78)10-5. Полученные данные показывают, что использование зол ТЭС с незначительным количеством частиц несгоревшего угля мало влияет на усадку легкого бетона.
При сохранении заданной прочности введение золы, удовлетворяющей соответствующим ТУ, мало изменяет указанные свойства. Удовлетворительные несущая способность, жесткость и трещиностойкость испытанных совместно с НИИЖБ ((5) преднапряженных панелей кровли типа КОПН-35 из керамзитозолобетона марки М 200, опытно-промышленная партия которых изготовлена на Орехово-Зуевском комбинате Сельинду- стрия, позволяют рассчитывать конструкции из керамзитозолобетона по нормам и характеристикам, принятым для равнопрочного керамзитобетона.
Результаты внедрения зол различных ТЭС в производстве изделий из конструкционно-теплоизоляционного и конструкционного керамзитобетона на комбинате ЖБК № 2 Главмоспромстройматериалов, Алексинском заводе ЖБИ и на других предприятиях показали, что при улучшении качества изделий достигается значительный технико-экономический эффект. Для керамзитозолобетонов марок М 50-н100 экономия составила 2—3 р. на 1 м3 при снижении расхода цемента На 10—|15%, керамзитового гравия на 110—30% по сравнению с керамзитобетоном на дробленом керамзитовом песке; для керамзитозолобетона марок М. 150—200—2 р. на 1 м3 при снижении массы конструкций и расхода цемента по сравнению с керамзитобетоном на кварцевом песке. Эффект от применения золы в отдельных экономических районах может значительно возрасти в связи с увеличением разницы в ценах на золу, пористый и кварцевый пески.