ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВА ВТОРИЧНОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ И БЕТОНА, ИЗГОТОВЛЕННОГО ИЗ БЕТОННОГО ЛОМА

АННОТАЦИЯ

В данной работе автор представляет некоторые результаты исследования физико-механических свойств вторичного заполнителя и бетона, изготовленного из бетонного лома сносимых зданий и сооружений. В Монголии бурно развивается строительство новых объектов транспортной, промышленной и гражданской инфраструктуры. В связи с этим решаются вопросы сноса устаревших и аварийных объектов, в том числе ветхого жилья, для использования их территорий под новое строительство.

Ключевые слова: Бетонный лом, вторичный заполнитель, зерновой состав, экология бетона.

Введение

Ежегодно в Монголии образуется около 1,4 млн.т отходов различных видов, из них более 700 тыс.т находится в Улан-Баторе, в том числе 210 тыс.т или 30 % являются отходами от строительства, реконструкции или сноса зданий и сооружений.

Одним из важнейших резервов экономии материальных и энергетических ресурсов в области строительной индустрии является использование отходов предприятий сборного железобетона и строи­тельных объектов в виде бетонного лома.

Однако, существующие сложности при утилизации щебня из дробленого бетона, вызванные, прежде всего особенностью свойств и неоднородностью исходного материала по прочности, зерновому составу, загрязненности, содержанию слабых составляющих и т. д., сдерживают его широкое использование в технологии железобетонных конструкций и в строительстве [1].

На основании анализа накопленного зарубежного опыта можно сделать вывод, что полученный после переработки бетона вторичный щебень рекомендуется использовать при устройстве подстилающего слоя подъездных и малонапряженных дорог, фундаментов под складские, производственные помещения и небольшие механизмы, устройстве оснований [2].

Цель исследований

Основной целью данной работы является исследование возможности использования бетонного лома сносимых зданий и сооружений, полученного путем механического переработки, на дорожно-стройтельных работах и в бетонных технологиях в качестве заполнителей.

Основная часть

В испытаний использованы следующие материалы: природные пески и гравий из фракций 0-5 мм, 5-10 мм и 10-20 мм; вторичные заполнители из бетонного лома той же фракции; портландцемент КНР, по классу РС 42,5; вода для бетона, соответствующая стандарту MNSISO12439 : 2012; химические добавки MasterGlenium 8402 и ViscoGrete 5520 MN.

Результаты испытания гранулометрического состава природного песка и отсева от дробленного бетона показаны в табл. 1.

Таблица 1.

Гранулометрический состав

По результатам испытаний фракционный состав природного мелкого заполнителя совпадает с оптимальными значениями кривой просеивания, но фракционный состав дробленного бетона не совпадает с оптимальными значениями. Но в результате фракционирования заполнитель из дробленого бетона вполне соответствует требованиям, предъявляемым к природному заполнителю.

Исследования гранулометрического состава природного песка и отсева от дробления фракции 0-5 мм показаны на рис. 1.

Примечание: 1-природные заполнители; 2- заполнители из дробленого бетона.

Рисунок 1. Гранулометрические кривые рассева компонентов

Установлено влияние содержания заполнителя из бетонного лома и с химической добавкой на прочность исходного бетона. Результаты испытания прочности исходного бетона и вторичного бетона показаны в табл. 2

Таблица 2.

Прочность исходных и вторичных бетонов

Анализ полученных результатов показал, что физико-механические свойства бетонных образцов на заполнителе из бетонного лома близки со свойствами бетона на щебне из природного материала. Это может быть объяснено тем, что на зернах вторичного щебня присутствуют оставшиеся частицы цемента и раствора, в результате механической диструкции при дроблении их структура становится более пористой и величина водопоглощения такого щебня достигает 6-8 %. В сово­купности эти факторы приводят к увеличению адгезии вторичного заполнителя с другими компонентами и уплотнению структуры бетона, благодаря чему повышается сцепление цементного камня с заполнителем [3].

С целью исследования влияния вторичного заполнителя на процесс гидратации цементного камня изготовлено два образца и затвердевщего при пропаривании. Испытание проводил на дифрактометре типа ДРОН-2 в лаборатории материаловедения и нанотехнологии Монгольского Государственного Университета науки и технологий.

Рентгенограммы цементного камня показаны на рис. 2. Состав испытанных образцов:

1. при В/Ц = 0,4 образец изготовлен в форме кубов с высотой ребра 20 мм, пробы из вторичного мелкого заполнителя, прошедшего через сито 0,08 мм. Замена вторичного заполнителя на 20 % от масса цемента;
2. при В/Ц = 0,4 образец того же размера изготовлен из портландцемента марки М400.

Примечание: а) замена портландцемента на 20 % вторичным заполнителем; b) портландцемент.

Рисунок 2. Рентгенограмм цементного камня

Шебень из бетонного лома состоит из фрагментов крупного и мелкого заполнителя, скрепленных цементным камнем, и контактной зоны между ними, состоящей преимущественно из кристаллов портландита, эттрингита карбонатов кальция и других кристаллических гидросиликатов кальция.

Теоретический интерес представляет положение о том, что при получении щебня из бетонного лома путем дробления происходит разрушение кусков бетона с образованием новых химически активных поверхностей как гранитного заполнителя, так и цементного камня, негидратированная часть которого может подвергаться дальнейшей гидратации [4].

Таким образом, щебень из бетонного лома активно влияет на формирование как структуры цементного камня, так и плотной контактной зоны между цементным камнем и заполнителем. Формирование цементного камня в этом случае происходит при пониженном водосодержании.

С помощью математического моделирования в программе STATISTIKA 6.0 приведен анализ результатов. При проведении анализа выбрано два фактора, это водоцементное отношение (Х₁ ) и объем вторичного заполнителя в составе бетона (Х₂).

Уравнение регрессии показателя прочность при сжатии в возрасте 28 суток:

Из математического анализа установлено, что на прочность вторля. Поэтому элементов, может применяться для устройства щебеночных оснований под полы и фундаменты зданий, гаражей и.т.п

Зависимость прочность бетона от процента вторичного щебня и водоцементного отношения показана на рис. 3.

Рисунок 3. Зависимость прочность бетона от процента вторичного щебня и водоцементного отношения

Как видно из рис.3, при получении вторичного бетона класса В25 и выше, оптимальным вариантом является то, что водоцементное отношение меньше 0,64 и замена природного заполнителя на вторичный заполнитель составляет 22-24 %.

Переработка и повторное использование отходов бетонного лома позволит решить сразу несколько проблем: экономия природных ресурсов; уменьшение площадей для хранения отходов; снижение нагрузки на окружающую среду.

Выводы

1. Полученные предварительные результаты свидетельствуют о возможности применения вторичного заполнителя из бетонных отходов в устройстве щебеночных оснований под полы и фундаменты зданий, под асфальтобетонные покрытия дорог всех классов, в качестве крупного заполнителя в бетоне прочностью 5-20 МПа, при производстве бетонных и железобетонных изделий.
2. С помощью программы STATISTIKA 6.0 установлено, что для вторичного бетона класса В25 и выше, оптимальным вариантом является, то что водоцементное отношение меньше 0,64 и замена природного заполнителя на вторичный заполнитель на 22-24 % с химической добавкой в 1 %.
3. Повторное применение вторичного заполнителя из бетонного лома является экологически и экономически целесообразным.

Список литературы:

1. Пуляев С.М. Бетоны на заполнителях из бетонного лома для сборных железобетонных изделий: дис... Москва, 2005, 186 с.
2. Олзвойбаатар Л. Хаягдал бетоны дайргаар хийсэн дүүргэгчтэй хүнд бетоны физик-механик шинж чанарын судалгаа: дис...УБ, 2016, 152 с.
3. Дворкин Л.И, Строительные материалы из отходов промышленности: учебное пособие. Ростов на Дону: “Феникс”, 2007. 368 с.
4. Чурсин С.И., Лобзанов Е.А. Особенности крупного заполнителя из лома тяжелых бетонов // Вестник Донбасской национальной академии строительства и архитектуры, 2016-3 (119).
5. Гурьева В.А., Лунёва О.А. Рациональное использование бетонного лома. Оренбург, ОГУ, 2013. 4 с.
6. Мирзалиев Р.Р. Бетоны с заполнителями из продуктов дробления вторичного бетона Автореферат, Ростов-на –Дону, 2013, 24 с.
7. Батцагаан Б, Баженов Ю.М, Барилгын бүтээц ба эдлэл, бетоны технологи. Улаанбаатар, 2010, 384 с.
8. Ицкович С.М, Чумаков Л.Д, Баженов Ю.М, Технология заполнителей бетона. Москва, Высшая школа,, 1991, 271 с.
9. Колосов В.Н., Олейник П.П., Тихонов А.Ф. Разборка жилых зданий и переработка их конструкций и материалов для повторного использования. Изд-во Ассоциации строительных вузов. Москва, 2004. 198 с.