Монография (14.10.2022)

На рентгенограммах через один сутки твердения цементного камня без добавки наблюдали линии кубического ( = 2,28; 2,33; 2,03 Ао) и гексаго- нальных гидроалюминатов кальция С4АН19 ( = 2,79; 2,86; 2,49 Ао) и С4АН13 ( = 8,2; 3,99; 2,87 Ао), а у цементного камня с добавкой обнаружены только последние. В дальнейшем при твердении интенсивность линий С3АН6 увели- чилась за счет разложения гексагональных гидроалюминатов как у цемент- ного камня без добавки, так и у цементного камня с добавкой СП. Установлено, что добавка СП «Реламикс» ускоряет процесс гидратации в ранние сроки твердения. Степень гидратации цементного камня в возрасте 28 сут определяли методами количественного рентгенофазового анализа (по размеру негидра- тированного С3S, по линии  =1,77Ао) и термовесового анализа (по потере массы пробы при нагревании до 1000оС). При определении негидратированных остатков минералов С3S в твер- деющем цементе использовали метод внешнего стандарта. Степень гидрата- ции рассчитывали по формуле:   1  J х100 (4.1) Jo где J и Jо - интенсивности дифракционных пиков выбранного минерала С3S в исходном цементе и в гидратированном образце. Результаты определения степени гидратации разными методами приве- дены в табл.4.2. Как видно из данных табл.4.2, значения степени гидратации, получен- ные двумя методами, не совпадают. Степень гидратации цементного камня без добавки с В/Ц = 0,27 ниже степени гидратации цементного камня с до- бавкой СП, что свидетельствует о ее положительном влиянии на ускорение гидратации цементного камня. 95

Таблица 4.2 Степень гидратации цементного камня Объект исследования Степень гидратации , % Цементный камень без добавки дифференциаль- рентгенофазовый В/Ц =0,27 но-термический анализ Цементный камень с добавкой СП анализ (1,0%)В/Ц =0,27 73,3 80,9 82,1 87,3 Таким образом, установлено, что присутствие добавки СП в цементном камне не приводит к каким-либо изменениям химического состава новообра- зований. Добавка СП «Реламикс» позволяет снизить водопотребность вяжу- щего, за счет чего уменьшается количество и размеры крупнокристалличе- ских блоков вторичного портландита, гидроалюмоферритов и гидросуль- фоалюмоферритов кальция в микроструктуре цементного камня с одновре- менным увеличением удельного количества гидросиликатов кальция, что и приводит к повышению прочности цементного камня. 4.2. Подбор номинального состава легкого бетона на пористом заполнителе из кварцевого порфира и зауглероженной глины Подбор номинального состава легкого бетона на пористом заполнителе выполнен по способу опытных затворений, апробированных в работах [13, 57, 60] и включает следующее: - выбор предельной крупности заполнителя; - назначение зернового состава смеси заполнителей; - выбор предварительного расхода вяжущего для приготовления проб- ных замесов; - определение расхода воды при принятых расходах цемента и жестко- сти бетонной смеси; 96

- определение номинального состава легкого бетона. Как известно, крупность заполнителя влияет на удобоукладываемость, связность, среднюю плотность и прочность легкого бетона. Исходя из этого, предельную крупность пористого заполнителя рекомендуется принимать не более 20 мм [13]. Зерновой состав мелкого и крупного заполнителей в значительной мере влияет на пустотность, расход цемента, среднюю плотность и прочность лег- кого бетона. Для подбора номинальных составов легкого бетона приняты следующие варианты соотношений отдельных фракций заполнителя (табл.4.3) [57, 60]. Таблица 4.3 Варианты зерновых составов заполнителей Зерновые Содержание отдельных фракций, в % по объёму составы (при крупности, мм) I мелкий заполнитель крупный заполнитель II III менее 1,2 1,2-5 5-10 10-20 IV V - - 50 50 10 5 45 40 20 10 35 35 30 15 30 25 40 20 20 20 В исследованиях применяли портландцемент М400, мелкий заполни- тель – речной песок с модулем крупности Мк = 2,2. В качестве крупного заполнителя использовали гравиеподобный пори- стый заполнитель из кварцевых порфиров с наибольшей крупностью зерен 20 мм. При подборе состава бетона изготавливали образцы с различным рас- ходом цемента. Когда требовалось подобрать состав бетона с прочностью 15 МПа и выше, использовали смеси со следующими четырьмя разными рас- 97

ходами вяжущего на 1 л фракционированного заполнителя: 225, 300, 375 и 450 г. Указанные расходы цемента на замес позволяют охватить одновремен- но широкий диапазон прочности и средней плотности бетона. Оптимальный расход воды для бетонов с заданными значениями зер- нового состава заполнителей и расхода вяжущего находили путем изготовле- ния четырех серий бетонных образцов с разным расходом воды. Начальный расход воды устанавливали по состоянию бетонной смеси: расход воды был таким, при котором бетонная смесь комковалась, но не при- липала к поверхностям. Кроме того, смесь имела характерный блеск, отсут- ствие блеска (матовая смесь) указывало на недостаточное количество воды. Признаком явно избыточного количества воды в смеси явилось отделение от нее цементного молока в период перемешивания или укладки. В последующем готовили дополнительные замесы бетонной смеси, в которых содержание воды на 10 и 20 % меньше, чем в первом замесе, и один с расходом воды на 10% большим, чем в первом замесе. Из всех пяти замесов готовили бетонные образцы и после пропарива- ния определяли среднюю плотность и кубиковую прочность бетона. Постро- ив графики зависимости предела прочности при сжатии бетона от расхода воды для каждого расхода цемента находили оптимальный расход воды по наибольшей прочности бетона. Для выявления оптимального зернового состава заполнителя, обеспе- чивающего получение заданных свойств бетона при наименьшем расходе цемента, оценивали все пять составов, приведенных в табл.4.3. Для образцов- кубов размером 100х100х100 мм находили расход отдельных фракций запол- нителя на один замес по табл.4.4. Соотношение между отдельными фракция- ми крупного заполнителя, исходя из минимальной межзерновой пустотности смеси, принимали по объему: для фракций 5-10 мм - 40%, для фракций 10-20 мм - 60%. 98

При выборе зернового состава пористого заполнителя для получения бе- тона заданной прочности и плотности при наименьшем расходе вяжущего, как следует из вышеприведенных исследований, большое значение имеет расход воды. В то же время для местных климатических условий Узбекиста- на при производстве легких бетонов сухой жаркий климат будет оказывать существенное влияние на водопотребность бетонных смесей. Бетонная смесь в жаркую погоду со временем быстро теряет свою отпускную подвижность из-за ускорения гидратации и схватывания вяжущего, связанного с повы- шенной температурой, а также в результате интенсивного испарения воды затворения и поглощением влаги пористым заполнителем. Это приводит к тому, что не обеспечивается требуемая при укладке подвижность бетонной смеси, нарушаются принятые условия укладки, а также качество поверхности конструкции. Результатом является снижение прочности и долговечности данного бетона, а также увеличение усадки. Таблица 4.4 Расход заполнителей на один замес (для 12 кубов–близнецов размером 100х100х100 мм) Зерновые Расход отдельных фракций заполнителя на 1 замес, л составы (при крупности, мм) до 1,2 1,2-5 5-10 10-20 I- - 4,8 7,2 II 1,2 0,6 4,08 6,12 III 2,4 1,2 3,36 5,04 IV 3,6 1,8 2,64 3,96 V 4,8 2,4 1,92 2,88 Характерной особенностью пористых заполнителей в отличие от запол- нителей из высокопрочных горных пород является близость влажностных деформаций заполнителя и цементного камня. Поэтому структурные напря- жения, возникающие за счет различия температурно-влажностных объемных 99

изменений, в легких бетонах на пористых заполнителях ниже равнопрочных тяжелых бетонов. Опытным путем устанавливали расход воды для двух зерновых соста- вов заполнителей (I и III) с двумя разными расходами цемента каждый. Для состава I расходы цемента принимали из расчета 225 г и 450 г на 1л. запол- нителя, для состава III – из расчета 225 г и 375 г на 1л заполнителя. Путем построения кривых зависимостей прочности бетона от расхода воды для этих зерновых составов заполнителей и расходов цемента определяли расхо- ды воды, приведенные в табл.4.5. Таблица 4.5 Значения расхода воды Зерновые Расход цемента, г Расход воды составы на 1л запол- на один замес на один за- на 1м3 бетона, л I нителя мес, см3 2700 205 II 225 3600 2460 212 300 4500 2549 219 III 375 5400 2639 227 450 2700 2728 212 IV 225 3600 2547 222 300 4500 2658 231 V 375 5400 2769 240 450 2700 2881 219 225 3600 2635 230 300 4500 2767 242 375 5400 2900 252 450 2700 3033 227 225 3600 2723 241 300 4500 2877 252 375 5400 3031 265 450 2700 3185 234 225 3600 2810 248 300 4500 2986 263 375 5400 3162 276 450 3337 100

Как известно, порядок загрузки и перемешивания легкобетонной смеси оказывает большое влияние на многие ее показатели и затвердевшего бетона. В зависимости от порядка и способа загрузки компонентов легкого бетона в той или иной степени проявляется» эффект самовакуумирвования», а также внутренний массообмен в миграции влаги между заполнителем и цементным камнем, что определяет упрочнение контактной зоны. Порядок загрузки ком- понентов оказывает влияние и на связность легкобетонной смеси. Учитывая изложенное и результаты исследований, нами принята следующая последо- вательность загрузки компонентов и перемешивания смеси: дозировка со- ставляющих; цемент + вода  перемешивание (2 мин) + заполнитель мелкой и крупной фракций  перемешивание (5 мин). Расход воды для двух остальных расходов цемента, при данном зерно- вом составе заполнителя, находили расчетным путем по формуле 4.2: ВХ  В1  В2  В1Ц Х  Ц1, (4.2) Ц2  Ц1 где Вх – искомый расход воды на 1м3 бетона (или замес) при расходе цемен- та Цх в л (или см3); В1 – расход воды на 1м3 бетона (или замес) при меньшем расходе цемен- та Ц1 в л (или см3); В2 –расход воды на 1м3 бетона (или на замес) при большем расходе це- мента Ц2 в л (или см3). По формуле 4.2 устанавливали расход воды для всех значений расхода цемента (225, 300, 375 и 450 г на 1 л заполнителей) (табл.4.6). При подборе номинального состава бетона достоверность результатов эксперимента принимается в зависимости от его вида и задач. В опытах по исследованию зависимостей прочностных характеристик бетона от парамет- ров его состава достоверность оценок технологических проб принимали рав- ной Р = 0,95 (по критерию Кохрена). Погрешность испытания при исследова- нии влияния тех или иных параметров на прочность не превышала 7%. Про- верку адекватности уравнения регрессии осуществляли с помощью критерия 101

F – Фишера, а надежность его коэффициентов по критерию Стьюдента – Т для Р = 0,95. Таблица 4.6 Результаты определения расходов воды по результатам испытания бетонных образцов по прочности Зерновые Расход цемента, Расход воды, л Прочность бетона, составы кг Мпа 204 I 225 219 7,5 III 225 227 11,5 I 450 242 20 III 375 22,5 Примечание: Бетонные образцы с зерновыми составами I и III – твер- дели в нормальных условиях хранения в течение 28 сут. Для анализа основных зависимостей показателей качества бетонов от параметров состава и выбора функций для расчета номинальных составов, на основании полученных экспериментальных данных построены математиче- ские модели прочности, водопотребности и плотности легких бетонов на по- ристом заполнителе из кварцевого порфира. Для обработки экспериментальных данных была использована про- грамма «Мatcad 13», которая позволяет выполнить обработку результатов наблюдений по методу наименьших квадратов. Оценкой для получаемых ре- зультатов была принята мера отклонения от регрессии Е, которая выдавалась согласно алгоритму расчета на программе «Мatcad13». Коэффициенты полу- ченных уравнений для бетонов с различными зерновыми составами и их оценки приводится в табл.4.7. Анализ полученных уравнений позволяет от- метить, что основным фактором прочности бетона на исследованном пори- стом заполнителе следует считать количество вяжущего. Рост прочности для 102

каждого зернового состава происходит пропорционально увеличению расхо- да цемента. 103

Коэффициенты ур Зерновые Уравнение прочности Вид бетона R = ARЦ (Ц – Ц0) составы Бетон на I 0,00127 67,323 0,031 кварцевом II 0,00162 77,290 0,030 и песке по- III 0,00193 76,995 0,029 ристом за- IV 0,00226 80,170 0,034 полнителе V 0,00260 82,612 0,049 Примечание: R – кубиковая прочность бетона, МП Ц – расход вяжущего, кг/м3; В – водосодержащие смеси, л/м3; р – средняя плотность бетона, кг/м3.

Таблица 4.7 равнений регрессии и их оценки Формула водопотребности Уравнение плотности В = а + вЦ p = c + dЦ 187,3 0,101 0,447 911,9 1,151 0,548 189,7 0,125 0,447 1017,9 1,151 0,548 190,7 0,152 0,447 1123,9 1,151 0,548 194,7 0,172 0,837 1230,9 1,151 0,548 195,0 0,200 0,002 1336,9 1,151 0,548 Па; Rц – активность цемента, МПа; 104

Изменение гранулометрического состава заполнителя в бетоне с посто- янным расходом вяжущего определенной активности (переход от одной группы зернового состава к другой) приводит к изменению прочности на 15- 16%. Гранулометрический состав пористого заполнителя в основном опре- деляет плотность бетона. Переход от одного зернового состава к другому из- меняет среднюю плотность на 7-10%. В каждой группе бетонов влияние рас- хода цемента на среднюю плотность бетона для каждой группы зернового состава одинаково (d = const). Анализ зерновых составов, применяемых в исследовании показывает, что оптимизация гранулометрии заполнителя должна происходить за счет изменения соотношения объемов мелких (менее 5 мм) и крупных фракций более 5 мм. Определение номинальных составов бетонов требуемой прочности с предельным значением средней плотности бетонов на искусственном пори- стом заполнителе предлагается выполнять с помощью формул прочности, водопотребности и системы уравнений многомерной линейной регрессии. Последние должны включать параметры зернового состава, расход вяжущего и воды в бетоне определенной прочности и средней плотности. Уравнения многомерной линейной регрессии получены по результатам проведенного эксперимента (табл.4.8) с помощью специальной программы на Мatcad 13. Анализ результатов испытания бетонных образцов проводили методом математического планирования по программе ”Matcad-13”. Для этого строи- ли графики зависимости прочности бетона (рис.4.9 и 4.10) от его средней плотности. Выше приведены результаты статистического анализа эксперимен- тальных данных представленные в табл.4.8. 105

Рис. 4.9 Зависимость плотность-прочность бетона – линейная регрессия Рис. 4.10 Зависимость плотность-прочность бетона – полиноминальная регрессия 106

Было проведено два вида статистического анализа: 1. Линейная регрессия. 2. Полиномиальная регрессия. Были выведены зависимости между плотностью и прочностью бетона, и между расходом цемента и плотностью бетона. Таблица 4.8 Расход материалов на 1м3 легкого бетона на пористом гравии, плотном песке и цементе марки 400 Зерновые Расход заполни- Расход Расход Прочность Средняя составы теля, кг (при цемента, воды, л бетона, плотность МПа крупности, мм) кг бетона, менее 5 более 5 кг/м3 I 0 750 225 204 7,5 1006 II 237 638 225 212 10 1131 III 474 525 225 219 11,5 1211 IV 711 413 225 227 14,5 1380 V 948 300 225 234 15,5 1502 I 0 750 300 212 12,5 1089 II 237 638 300 221 14 1215 III 474 525 300 230 17,5 1339 IV 711 413 300 241 19,5 1463 V 948 300 300 248 22 1585 I 0 750 375 220 15 1173 II 237 638 375 231 18,5 1300 III 474 525 375 242 22 1423 IV 711 413 375 249 25,5 1547 V 948 300 375 263 28 1669 I 0 750 450 227 19,5 1258 II 237 638 450 240 22 1384 III 474 525 450 252 26 1508 IV 711 413 450 265 30 1632 V 948 300 450 278 35 1754 107

Зависимости между плотностью и прочностью бетона Линейная регрессия Полиномиальная регрессия I группа: Rb=-46.37+0.047ρ I группа: Rb= -190.082+0.269ρ - 8.544*10-5 *ρ2 II группа: Rb=-66.02+0.06ρ II группа: Rb= -169.451+0.207ρ - 5.253*10-5 *ρ2 III группа: Rb=-86.367+0.071ρ III группа: Rb= -206.938+0.231ρ - 5.292*10-5 *ρ2 IV группа: Rb=-110.319+0.083ρ IV группа: Rb= -206.127+0.202ρ - 3.67*10-5 *ρ2 V группа: Rb=-137.64+0.096ρ V группа: Rb= -248.236+0.225ρ - 3.726*10-5 *ρ2 Для бетона на новом пористом заполнителе при нормальных условиях твердения уравнения представлены коэффициентами, приведенными в табл.4.9. Таблица 4.9 Коэффициенты уравнений регрессии Вид бетона Yi a0 a1 a2 Бетон на заполните- R – проч- -190.082 0.269 -8.54∙10-5 0.207 ле из кварцевых ность бе- -169.45 0.231 -5.253∙10-5 порфиров тона, МПа -5.292∙10-5 -206.9380 -206.127 0.202 -3.666∙10-5 -248.236 0.225 -3.726∙10-5 Предложенная методика определения номинальных составов использу- ется для подбора состава бетона на новом пористом заполнителе при произ- водстве бетонных и железобетонных изделий и конструкций. Полученные экспериментальные данные по оптимальному составу легких бетонов сведены в итоговую табл.4.8. Приведенные кривые (рис.4.9 и 4.10) показывают, что в зависимости от исследованных соотношений заполнителя могут быть получены номиналь- 108

ные составы бетонов с прочностью 7,5; 15; 20; 25; 30 МПа и с плотностью при следующих расходах цемента на 1м3 бетона: 1.Крупнопористый бетон прочностью 7,5 Мпа (В5) плотностью 1006 кг/м3 с расходом цемента 225 кг/м3. 2. Бетон прочностью 15 МПа, (В 10) плотностью 1380 кг/м3 при расходе цемента 225 кг/м3. 3. Бетон прочностью 20 МПа, (В 15) плотностью 1463 кг/м3 при расходе цемента 300 кг/м3. 4. Бетон прочностью 25 МПа, (В 20), плотностью 1547 кг/м3 при расхо- де цемента 375 кг/м3. 5. Бетон прочностью 30 МПа, (В 25), плотностью 1632 кг/м3 при расхо- де цемента 450 кг/м3. Из полученных данных видно, что если бетон прочностью 7,5 МПа можно получать даже крупнопористым (безпесчаный), то для бетонов повы- шенной прочности наблюдается тенденция к увеличению доли песка. Понят- но, что данный рост доли песка влияет в первую очередь на плотность бето- на. Так, например, если плотность бетона прочностью 7,5 МПа находится в пределах 1006 кг/м3, то для бетона прочностью 30 МПа - γср. 1632 кг/м3. То же самое можно сказать и о росте расхода цемента на 1м3 бетона. Бетоны прочностью 15 и 20 МПа можно получить при расходе 225 кг/м3. А бетоны прочностью от 25 до 35 МПа требуют соответственного увеличения расхода вяжущего. Причем при увеличении доли крупного заполнителя рас- ход вяжущего возрастает. Например, для состава V при переходе от прочно- сти 25 МПа к прочности 30 МПа требуется увеличение расхода цемента на 30 кг/м3. Для состава IV этот показатель соответственно равен 42 кг/м3. Анализ номинальных составов легкого бетона на пористом заполните- ле из кварцевого порфира показывает, что они характеризуются повышен- ным расходом цемента. Поэтому с целью получения более эффективных со- 109

ставов нами изучено влияние добавки СП «Реламикс» на свойства легкого бетона с пористым заполнителем из кварцевого порфира. 4.3. Влияние добавки «Реламикс» на свойства легкого бетона Для экспериментальных исследований приняты следующие составы легкого бетона (табл.4.10). Порядок загрузки отдозированных компонентов и перемешивание сме- си с добавкой осуществляли по следующей схеме: цемент + водный раствор добавки  перемешивание (2 мин) +заполнитель мелкой и крупной фракций  перемешивание (5 мин). Таблица 4.10 Составы и свойства легкого бетона на пористом гравии, плотном песке и цементе марки 400 №№ Расход заполнит., Расход Расход Проч- Средня- сост. кг/м3 при крупности, цемента, воды, ность бе- яплотн. л/м3 бетона, 1 мм кг/м3 тона, 2 204 МПа кг/м3 3 <5 >5 225 227 4 0 750 225 241 7,5 1006 5 711 413 300 249 14,5 1380 711 413 375 265 19,5 1463 711 413 450 25,5 1547 711 413 30 1632 Сначала изучили влияние содержания добавки СП на водопотребность легкобетонной смеси при одинаковой жесткости равной 5-10 с. Такие преде- лы жесткости бетонной смеси с добавкой приняты исходя из того, что СП «Реламикс» при содержании 1% снижает вязкость цементной смеси в 4 раза. Содержание добавки СП составляло 0,6-1,2% от массы цемента с шагом 0,2%. Результаты определения водопотребности легкобетонной смеси в зави- симости от содержания добавки приведены на рис.4.11. Как видно из рис.4.11 с увеличением содержания добавки водопотребность смеси снижается наиболее интенсивно до 1% СП. При этом степень снижения водопотребно- 110

сти составляет от 10-11 до 19-20%. Снижение водопотребности легкобетон- ной смеси закономерно приводит к росту прочности легкого бетона (рис.4.12). Изменение прочности при сжатии легкого бетона от содержания добавки в возрасте 28 сут нормального твердения имеет экстремальный ха- рактер с наибольшим показателем при дозировке 1% СП. Рост величины прочности бетона при этом составляет 26-30%. 1,2,3,4,5 – составы бетона классов соответственно В25, В20, В15, В10, и В5 Рис. 4.11 Зависимость водопотребности легкобетонной смеси от содержания добавки Прирост прочности легкого бетона с добавкой СП можно использовать для снижения расхода цемента, что может оказать положительное влияние и уменьшения его средней плотности. Эксперименты показали, что добавка 1% СП «Реламикс» для получе- ния бетона исходного класса В5-В30 при одинаковых В/Ц и жесткости смеси 111

может обеспечить сокращение расхода цемента от 15 до 20% с одновремен- ным снижением средней плотности на 8,5-9,0% (табл.4.11). 1,2,3,4,5 – сост. бетона классов В25, В20, В15, В10, и В5. Рис. 4.12 Зависимость прочности легкого бетона от содержания добавки 1,3 – бетон класса В10 и В20 с доб. 1% СП; 2,4 – тоже, добавки. 112

Рис. 4.13 Кинетика прочности легкого бетона во времени Таблица 4.11 Влияние расхода цемента на среднюю плотность и прочность легкого бетона с добавкой СП №№ Расход В/Ц Жесткость Средняя Прочность п/п цемента, бетонной плотность, при сжатии, смеси, с кг/м3 кг/м3 МПа Бетон класса В5 1 225 0,73 5-10 1006 9,5 2 215 0,73 5-10 990 9,0 3 205 0,73 5-10 960 8,0 4 195 0,73 5-10 920 7,5 5 225 Бетон класса В10 1310 19 6 215 0,8 5-10 1270 17 7 205 0,8 5-10 1220 15 0,8 5-10 8 300 1460 26 9 280 Бетон класса В15 1400 24 10 260 0,64 5-10 1340 22 11 240 0,64 5-10 1310 19,5 0,64 5-10 12 375 0,64 5-10 1547 32 13 355 1510 30 14 335 Бетон класса В20 1470 28 15 315 0,54 5-10 1420 26,5 16 295 0,54 5-10 1390 25 0,54 5-10 17 450 0,54 5-10 1630 40 18 430 0,54 5-10 1600 38 19 410 1570 36 20 390 Бетон класса В25 1550 33 21 370 0,48 5-10 1530 31,5 22 350 0,48 5-10 1500 29,5 0,48 5-10 0,48 5-10 0,48 5-10 0,48 5-10 Изменение прочности легкого бетона с добавкой СП зависит от содер- жания воды и цемента. Как показали эксперименты, при неизменном водосо- 113

держании прочность бетона в первые трое суток в зависимости от класса увеличивается на 30-40%, а в возрасте 28 сут нормального твердения превы- шает проектную на 5-10% (рис.4.13). При снижении расхода воды на 19-20% (1% СП) и жесткости смеси 5-10 с прочность бетона в первые трое суток уве- личивается на 80-90%, а в возрасте 28 сут от 25 до 30% (рис.4.14). При одно- временном снижении и расхода цемента и водопотребности темп набора прочности бетона с добавкой 1% СП аналогичен изложенному выше. Такой характер набора прочности легкого бетона объясняется суперпластифициру- юще-ускоряющим действием добавки «Реламикс» на процесс гидратации и твердения цемента, что наглядно было показано в разделе 4.1 диссертации. 1,2 – бетон класса В10 и В20 с доб. 1% СП; Рис. 4.14 Кинетика прочности легкого бетона во времени При изготовлении сборных изделий и конструкций из легкого бетона в летних условиях повышенная температура окружающего воздуха может уси- ливать ускоряющее твердение действие добавки СП и способствовать боль- шей интенсификации набора прочности. Известно, что в летнее жаркое время из-за повышенной температуры составляющих, бетонная смесь может иметь температуру 35-40оС [59]. А при выдерживании бетона за счет тепла солнечной радиации и экзотермии це- 114

мента температура бетона в изделии может достигать 50-60оС [59]. В этих условиях эффективность применения добавки СП будет еще более высокой. С одной стороны, за счет суперпластифицирующего действия и значительно- го снижения вязкости цементной смеси, добавка будет оказывать положи- тельное влияние на обеспечение требуемой удобоукладываемости смеси. С другой, за счет ускоряющего действия, добавка обеспечит интенсификацию твердения бетона и достижение распалубочной прочности в более ранние сроки, чем при нормальных условиях твердения. Для подтверждения изложенного выполнены экспериментальные ис- следования легкого бетона на пористом заполнителе из кварцевого порфира с добавкой СП 1% на примере трех классов: В5, В10 и В25. В экспериментах использовали составы бетона с сокращенным расходом цемента. Результаты выполненных исследований приведены втабл.4.12. Таблица 4.12 Влияние добавки и температуры окружающего воздуха на прочность легкого бетона во времени №№ Класс Расход Жест- Темпер. Rсж после сут. твердения п/п бетона цемента, кость окруж. 1 3 14 28 кг/м3 смеси, с воздуха, оС Бетон без добавки СП 1 В5 225 10 40 3,5 5 6,5 7,5 2 В10 3 В25 225 10 40 7,5 11 13 15,5 4 В5 450 10 40 15 22 27 31 5 В10 6 В25 Бетон с добавкой 1% СП 195 10 40 5 6,5 7 8 205 10 40 11 13,5 15 16,5 350 10 40 22,5 27 3 33 Анализ данных табл.4.12 показывает, что при сокращении расхода це- мента на 15-20% добавка СП в количестве 1% при повышенной температуре воздуха ускоряет набор прочности через 1 сут твердения до 70-75% от 115

28-ми сут. Через 28 сут твердения прочность бетона с добавкой составляет 105-110%.Иначе говоря, в суточном возрасте при твердении легкого бетона в летних условиях добавка СП обеспечивает отпускную прочность изделий. Добавка СП «Реламикс» оказывает значительное положительное влия- ние и на прочность легкого бетона при его тепловлажностной обработке (ТВО). При определении влияния добавки СП (1%) на режим ТВО легкого бетона классов В10,В20 и В25 со сниженным на 10-20% расходом цемента использовали стандартный режим: предварительная выдержка – 2 ч; подъем температуры – 3 ч; продолжительность изотермического прогрева – 8 ч; охлаждение – 3 ч. Температура пропаривания – 80-85оС. Испытание образцов производили через 1 сут после пропаривания. Результаты выполненных экс- периментов представлены в табл.4.13. Таблица 4.13 Влияние добавки СП (1%) на прочность пропаренного легкого бетона №№ Класс Расход Режим Rсж после ТВО п/п бетона цемента, ТВО, ч МПа % 1 В10 кг/м3 2 В20 3 В25 Бетон без добавки СП 4 В10 225 2+3+8+3 10 68 5 В20 375 -“- 17,5 70 6 В25 450 -“- 21,5 72 7 В10 Бетон с добавкой СП (1%) 8 В20 15 100 9 В25 205 2+3+8+3 25,5 100 10 В10 295 -“- 31 100 11 В20 350 -“- 12 80 12 В25 21 85 205 2+3+6+3 27 90 295 -“- 10,5 70 350 -“- 19,5 78 24,5 82 205 2+3+4+3 295 -“- 350 -“- 116

Данные табл.4.13 показывают, что при исходном расходе цемента и стандартном режиме ТВО прочность легкого бетона классов В10, В20 и В25 в 1 сут возрасте после пропаривания составляет 68-72% от 28 сут показателя. Добавка СП (1%) при сниженном на 10-20% расходе цемента за счет ускоря- ющего твердение действия сокращает цикл ТВО на 4 ч и обеспечивает до- стижение прочности образцов в 1 сут возрасте после пропаривания в размере 70-82%. Для конструкционных легких бетонов важными показателями являют- ся призменная прочность, коэффициент призменной прочности, прочность на растяжение при изгибе, модуль упругости и коэффициент Пуассона. Для определения этих физико-механических характеристик согласно принятой методике использовали составы легкого бетона классов В15, 20 и 25 без и с добавкой 1% СП, при твердении образцов нормальных условиях и после ТВО (2+3+4+3 ч) через28 сут твердения. При этом для составов легкого бетона без добавки расход цемента принят исходным, а с добавкой СП сокращенным на 10-15% в зависимости от класса бетона. Как видно из табл.4.14 коэффициент призменной прочности легкого бетона на пористом заполнителе из кварцево- го порфира без добавки находится в пределах 0,81-0,84, а с добавкой СП – 0,84-0,87. Таблица 4.14 Показатели коэффициента призменной прочности легкого бетона №№ Класс Нормального твердения Пропаренный п/п бетона Rсж,Мпа Rсж,МПа кубиковая Призмен- Кпр Кпр ная кубиковая призменная 0,82 0,84 Бетон без добавки 0,83 1 В10 15,5 12,5 0,81 14,5 12,0 2 В20 20,6 3 В25 25,0 20,8 0,83 24,5 24,9 31,0 26,0 0,84 30,0 Бетон с добавкой СП (1%) 117

4 В10 16,0 13,5 0,85 15,0 12,6 0,84 5 В20 26,0 22,2 0,87 25,5 21,9 0,86 6 В25 31,5 27,0 0,86 30,5 25,9 0,85 Результаты испытаний тех же классов легкого бетона на растяжение при изгибе представлены в табл.4.15. Таблица 4.15 Показатели прочности легкого бетона при изгибе №№ Класс бетона Прочность легкого бетона на растяжение п/п при изгибе нормального пропаренного твердения Бетон без добавки 1 В10 2,1 1,9 2,8 2 В20 3,15 3,3 3 В25 3,9 2,2 3,3 Бетон с добавкой СП 3,9 4 В10 2,4 5 В20 3,7 6 В25 4,6 Данные табл.4.15 показывают, что Rизг. пропаренного легкого бетона без добавки на 8-14, а с добавкой СП 9-15% ниже, чем образцов нормального твердения. Добавка СП повышает Rизг. образцов нормального твердения на 15- 20%, что объясняется ее упрочняющим действием. Результаты определения модуля упругости для легкого бетона классов В10, В20 и В25 на пористом заполнителе из кварцевого порфира нормально- го твердения и пропаренного представлены в табл.4.16. Как видно из данных табл.4.16 начальный модуль упругости легкого бетона на пористом заполнителе из кварцевого порфира на 15-18% выше, чем 118

нормативных показателей. Модуль упругости бетона нормального твердения выше, чем пропаренного на 8-12%. Добавка СП повышает модуль упругости бетона на 14-19%, что объясняется крупнопористой структурой заполнителя и упрочняющим действием добавки. Таблица 4.16 Показатели упругости легкого бетона №№ Класс бетона Модуль упругости по прочности на сжатие п/п Еб.103 Мпа нормального пропаренного твердения Бетон без добавки 1 В10 23,2 21,3 27,9 2 В20 30,1 28,6 3 В25 32,5 23,3 30,5 Бетон с добавкой СП 33,6 4 В10 25,9 5 В20 34,3 6 В25 37,5 Одновременно с модулем упругости для легкого бетона определен ко- эффициент Пуассона. Исходя из полученных данных призменной прочности легкого бетона на пористом заполнителе из кварцевого порфира коэффици- ент Пуассона Е2у/Е1у составил 0,17-0,22,среднее значение 0,2, что соответ- ствует нормативному показателю. Добавка СП «Реламикс» снижает водопотребность вяжущего, упрочня- ет цементный камень, за счет сокращения расхода цемента уменьшает объем гелеобразной фазы цементного камня и улучшает его поровую структуру. Кроме того, добавка СП значительно снижает вязкость цементной смеси и удобоукладываемость, в результате уменьшения водопотребности, вероятно, существенно снижается и водопоглощение пористого заполнителя из кварце- вого порфира. Эти особенности влияния добавки СП и обеспечивают повы- 119

шение морозостойкости легкого бетона. Подтверждением тому служат дан- ные табл.4.17. Из данных табл.4.17 видно, что бетон без добавки имеет морозостой- кость 30-40 циклов, а бетон с добавкой 1,0% СП – 50-70 циклов. Таблица 4.17 Морозостойкость легкого бетона на пористом заполнителе из кварцевого порфира №№ Класс Коэффициент морозостойкости после циклов п/п бетона 1 В5 10 20 30 40 50 60 70 80 2 В20 3 В25 1,0 0,94 0,88 0,8 - - - - 1,0 0,97 0,91 0,87 0,85 - - 1,0 0,96 0,9 0,85 0,8 - - 1,0 0,99 0,97 0,94 0,9 0,85 1,0 0,96 0,89 0,86 0,82 - - 1,0 0,99 0,97 0,94 0,9 0,87 0,85 Примечание: в числителе данных для бетона без добавки; в знаменателе – с добавкой СП. Таким образом, добавка СП «Реламикс» значительно улучшает техно- логические и физико-механические свойства легкого бетона на пористом за- полнителе из кварцевого порфира при снижении расхода цемента на 10-20%. ВЫВОДЫ 1.Выявлено влияние дозировки СП «Реламикс» на свойства цементного теста и камня. Показано, что при содержании добавки в пределах 0,6-1,1% водопотребность цемента снижается на 12-23%, начало схватывания увели- чивается на 10-65, а конец сокращается на 20-110 мин. За счет суперпласти- фицирующего эффекта добавки коагуляционный период структурообразова- ния увеличивается на 60 мин, а ускоряющее действие СП сокращает кри- сталлизационный период твердения цемента на 95 мин. При дозировке до- бавки 1% величина пластической прочности повышается на 36%. 120

2. Установлено, что добавка «Реламикс» значительно в 3,2-4,7 раз сни- жает вязкость цементной смеси. Показан экстремальный характер изменения прочности цементного камня с наибольшим показателем при дозировке СП 1%. При этом прочность на сжатие цементного камня за счет снижения водо- потребности повышается на 30%. За счет ускоряющего действия СП при до- зировке 1% через 3 сут Rсж цементного камня увеличивается в 2 раза, а через 28 сут нормального твердения на 32% по сравнению с цементом без добавки. 3. Выявлена роль добавки СП в процессах гидратации и твердения це- мента. Показано, что добавка СП ускоряет кристаллизацию гидроксида каль- ция и интенсифицирует гидратацию трехкальциевого силиката за счет высо- кой концентрации ионов кальция в жидкой фазе, в результате чего и повы- шается прочность цементного камня в ранние и проектные сроки твердения. Это подтверждается также и существенно большей степенью гидратации це- мента с добавкой СП. 4. Установлено положительное влияние добавки СП «Реламикс» на технологические и физико-механические свойства легкого бетона. Показано, что добавка СП в пределах 0,6-1,2% снижает водопотребность легкого бетона на 10-20%. За счет снижения водопотребности прочность легкого бетона при добавке СП 1% повышается на 30%. Использование прироста прочности легкого бетона с добавкой СП при одинаковых В/Ц и жесткости бетонной смеси обеспечивает снижение расхо- да цемента на 15-20% с одновременным снижением средней плотности на 8,5-9%. 5. Показано положительное влияние добавки СП на призменную проч- ность, коэффициент призменной прочности, прочность на растяжение при изгибе, модуль упругости и коэффициент Пуассона легкого бетона классов В15, В20 и В25. Так, для бетона с добавкой 1% СП и сниженным на 10-15% расходом цемента, коэффициент призменной прочности находится в преде- лах 0,84-0,87, а без добавки –0,81-0,84. Добавка СП повышает Rизг. образцов 121

нормального твердения на 15-20%, что объясняется ее упрочняющим дей- ствием. По этой же причине модуль упругости легкого бетона с добавкой СП на 14-19% выше, чем бетона без добавки, а коэффициент Пуассона составля- ет 0,17-0,22. 5. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ВЫПУСК ОПЫТНОЙ ПАРТИИ ПО- РИCТОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ И ЛЕГКОГО БЕТОНА НА ЕГО ОCНОВЕ, ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТАННОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ 5.1. Опытно-промышленная апробация получения пористого заполнителя и легкого бетона в заводских условиях Результаты проведенных нами исследований по определению опти- мального состава шихты пористого заполнителя, разработке технологических параметров сушки и обжига, определения основных физико-механических характеристик пористого заполнителя на основе кварцевых порфиров и зауг- лероженной глины позволили нам перейти к апробации этих показателей в производственных условиях. Нами в 2006 г. при участии ДП «ЭКИ» ОАО «Узбекгидроэнергокури- лиш» (г. Газалкент, Ташкентская область) была выпущена по заводской тех- нологии опытная партия пористого заполнителя на основе рекомендуемого состава шихты, режимов приготовления и исследованного в лабораторных условиях Ташкентского архитектурно-строительного института. При этом доказана принципиальная возможность получения пористого заполнителя на основе кварцевых порфиров и Ангренской зауглероженной глины (приложение 1). Пористый заполнитель, полученный в заводских условиях обладает прочностью 2,3-2,5МПа при объемной плотности 730-750 кг/м3. Для получения шихты пористого заполнителя кварцевый порфир под- вергался дроблению на щековой дробилке, а затем в молотковой. Зауглеро- 122

женная глина также подвергалась измельчению, затем оба компонента про- сеивались через сито с диаметром отверстии 2 мм для достижения равно- значной гранулометрии удобной для формования гранул пористого заполни- теля. Состав шихты состоит из кварцевых порфиров – 80% и зауглероженной каолинитовой глины – 20%. Дозирование компонентов шихты осуществляли на дозаторах по массе, затем увлажняли до 20% и формовали гранулы на дырчатых вальцах с опуд- риванием. После соответствующей сушки гранулы поступали на элеватор, во вращающуюся печь для обжига. При этом температура во вращающейся печи колебалась в пределах 1100оС. Время обжига от момента загрузки до выхода готовой продукции составило 30 мин. Пористый заполнитель, полученный в производственных условиях ха- рактеризуется физико-механическими характеристиками, приведенными в табл.5.1. Таблица 5.1 Основные свойства пористого заполнителя полученного в заводских условиях Показатели Единица Результаты по фракциям измерения 5-10 10-20 Объемная насыпная масса 750 730 Прочность при сдавливании в кг/м3 цилиндре МПа 2,50 2,30 Водопоглощение через 1 час Морозостойкость % 15,5 14,5 циклы 50 50 Потери массы: % нет нет При железистом распаде 123

При силикатном распаде % нет нет При прокаливании % нет нет При кипячении % нет нет По данным приведенным в таблице можно сделать заключение о том, что полученный пористый заполнитель удовлетворяет республиканским тре- бованиям КМК. Проведенная опытно-производственная апробация в заводских услови- ях подтвердила возможность и целесообразность получения пористого за- полнителя из кварцевых порфиров и зауглероженной каолинитовой глины по разработанному составу шихты и технологических параметров. Всего в за- водских условиях было выпущено 20 м3 пористого заполнителя для исследо- вания основных физико-механических характеристик и его свойств в легких бетонах, в том числе 8 м3 фр.5-10 мм и 12 м3 фр.10-20 мм. Достоверность вы- пуска опытной партии пористого заполнителя в заводских условиях под- тверждена соответствующим актом (приложение 1). Полученные партии пористого заполнителя использовали для проведе- ния лабораторных исследований (2 м3), а остальное для изготовления стено- вых блоков из теплоизоляционно-конструктивного крупнопористого легкого бетона размером 360х180х180 мм класса В5 следующего состава (кг/м3): це- мент – 195, пористый заполнитель Фр.5-10 мм – 300, фр.10-20 мм – 450; вода, л -– 142, добавка СП «Реламикс» – 5,85 кг в пересчете на сухое вещество, жесткость легкобетонной смеси составляла 5-10 с. Изготовление блоков производили в сентябре 2009 г. на полигоне ЗЖБИ-1 в г.Ташкенте. Приготовление легкобетонной смеси осуществляли на передвижном смесителе принудительного типа в следующей последовательности: дозиро- вание составляющих, загрузка цемента и водный раствор добавки, переме- шивание (2 мин); загрузка заполнителей фракций 5-10 и 10-20 мм, переме- шивание (5 мин). В результате опытного приготовления смеси определяли ее 124

жесткость и прочность образцов-кубов после выдерживания в естественных условиях. Формование блоков производили при помощи специальной пере- движной тележки. Результаты испытаний легкобетонной смеси приведены в табл.5.2. Таблица 5.2 Результаты испытаний опытных замесов легкобетонной смеси и образцов бетона №№ Жесткость Прочность легкого бетона, МПа Средняя плот- проб бетонной через сут. Твердения ность бетона, бетон. смеси смеси 1 2 28 кг/м3 через 2 сут. твердения 1 5 6,8 7,5 8,0 2 6 7,0 7,6 8,2 930 3 7 6,7 7,4 7,9 940 4 6 6,9 7,6 8,1 920 5 5 7,0 7,5 8,2 935 6 8 6,9 7,4 8,0 945 7 6 7,0 7,4 7,9 930 8 6,9 7,6 8,0 920 9 9 6,7 7,5 8,1 925 10 10 7,0 7,6 8,2 935 11 8 6,9 7,5 8,0 940 12 5 6,8 7,4 7,8 930 920 Как показывают данные табл.5.2 при принятой технологии приготовле- ния смеси во всех случаях испытаний жесткость бетонной смеси составляла 5-10 с. Смесь была связной и после формования блока не теряли свои перво- начальные геометрические форму и размеры. Температура окружающего воздуха в период опытных работ составляла +36  38оС. При твердении бло- ков на воздухе в течение 1 сут бетон на пористом заполнителе набирал 90- 92% прочности от проектной, в то время как прочность бетона без добавки составляла 52-54%. Проектную прочность такой бетон набирал за 7 сут, а с добавкой за двое суток. 125

Всего за период опытных работ было изготовлено 17,5 м3 сборных бло- ков из легкого бетона на пористом заполнителе из кварцевого порфира. Справка прилагается (приложение П2). Таким образом, в результате опытных работ установлена эффектив- ность применения легкого бетона с пористым заполнителем из кварцевого порфира и добавки СП «Реламикс» для изготовления мелких стеновых бло- ков. При этом показана возможность экономии цемента в размере 15%, со- кращения продолжительности твердения блоков в 3,5 раза. Результаты испы- таний жесткости бетонной смеси, прочности и средней плотности бетона класса В5 показали высокую степень их соответствия результатам лабора- торных исследований. 5.2. Технико-экономические обоснование применения нового вида заполнителя Производство опытно-промышленной партии пористого заполнителя на предлагаемых материалах показало его достаточно высокую технико- экономическую эффективность за счет использования местных горных пород и отходов угледобывающей промышленности. Для определения экономической эффективности производства пори- стого заполнителя с применением кварцевого порфира и зауглероженной глины, в качестве исходной базы сопоставления принят керамзит, выпускае- мый на ДП «ЭКИ» г.Газалкент Ташкентской обл. Годовой экономический эффект рассчитывали путем сравнения приведенных затрат по производству двух видов заполнителя. Приведенные затраты по вариантам вычисляли как сумму себестои- мости и нормативных отчислений от капитальных вложений в производ- ственные фонды: Зi = Ci + Eн х Кi 126

где Зi - приведенные затраты по i –му варианту на единицу продукции, сум; Ci – себестоимость единицы продукции по i –му варианту сум; Eн- нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; Кi – суммарные удельные капитальные вложения в производственные фонды на единицу продукции по i–му варианту, сум. В основном сравнение проводили по свойствам материалов (качество по КМК) и себестоимости исходного сырья. Расчет экономического эффекта изготовления нового заполнителя производили по формуле: Э = [(Зi + Зс1)  + Ээ – (З2-Зс2) ] А2 где Зi и З2 – приведенные затраты на заводское изготовление пористого за- полнителя с учетом стоимости транспортировки до завода из- готовителя производства сборных железобетонных изделий по сравнению с керамзитом и по новой технике, в сум на единицу измерения; Зс1 и З2 – приведенные затраты по производству легкого бетона;  – коэффициент стоимости сравниваемых вариантов, который рассчи- тывается по формуле;  = Р1+Ен/Р2+Ен где Р1 и Р2 – доли сметной стоимости строительных конструкций в расчете на 1 год их службы по сравниваемым вариантам; Ен – экономия в сфере строительства. Значение коэффициента,  - взяты в соответствии с данными прило- жения 2 инструкции по сравниваемым вариантам. Экономия при производстве заполнителя за срок службы (Ээ) опреде- ляется по формуле: Ээ = (И1-И2) – Ен (К21-К11)/Р+Ен 127

где И1 и И2 - годовые издержки при производстве конструкции зданий, объ- екта в целом по сравниваемым вариантам, сум; К1 и К2 – сопутствующие капитальные вложения в сфере производства пористого заполнителя в расчете на единицу готовой продукции, по сравне- нию с базовым вариантом, сум; Р – годовой объем выпуска заполнителя с применением нового пори- стого заполнителя в расчетом году в натуральных единицах. Ен – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложе- ний. Основной частью комплексных приведенных затрат является себесто- имость производства. Себестоимость 1м3 пористого заполнителя для 1 и 2 вариантов опреде- лена по калькуляции ДП “ЭКИ” (табл.5.3). По расчету себестоимость 1 м3 за- водского заполнителя составила 20057 сум. При выборе вариантов новой техники предпочтение отдается варианту с минимальными производственными затратами. Учитывая, что в данном случае нормативный коэффициент эффектив- ности капитальных вложений Ен относится к неизменным как по эталонному, так и новой техники, а также удельные капиталовложения в производствен- ные фонды Кi на 1м3 заполнителя при строительстве нового завода по произ- водству заполнителя. В связи с этим формула принимает следующий вид: Э=С1-С2 где С1 – себестоимость 1м3 заполнителя, полученного на ДП “ЭКИ”. Итого цеховая себестоимость 1 м3 керамзита по заводской технологии из бентонитовых глин составила С1 20057,18 сум. С2 - себестоимость 1 м3 пористого заполнителя, из кварцевого порфи- ра и зауглероженный глины являющейся отходом угледобывающей про- мышленности составила 16545 сум (табл. 5.4). 128

Таблица 5.3 Калькуляция себестоимости на 1м3 керамзита объемной плотностью 750 кг/м3 на ДП “ЭКИ” на 2006 г. (г. Газалкент) Материалы Ед.изм. Норма Цена Сумма на 1 м3 т Глина бентонитовая с 1, 0 7600-00 7600-00 учетом доставки до цеха м3 Вода м3 0,1 81-00 8-10 Газ квт/час 101.1 37-92 3833-71 Эл.энергия 19,8 45-38 898-52 Итого материалов сум 12340-33 Основная з/плата % 25% 1503-36 Отчисл. на соц. страх % 375-84 Накладные расходы сум 5837-65 Производственная 20057-18 себестоимость % Расходы периода % 19,7% 3951-26 Рентабельность сум 10,3% 2065-89 Договорная цена 1 м3 26074-33 Таблица 5.4 Калькуляция себестоимость на 1м3 заполнителя полученного из кварцевых порфиров и зауглероженной глины Материалы Ед.изм. Норма Цена Сумма за 1 м3 Кварцевый порфир т 0,8 4200 3360 Зауглероженная глина т 0,2 3600 720 Вода м3 0,2 81-00 16-20 Газ м3 101,1 37-92 3833-71 Эл. Энергия квт/ час 19,8 45-38 899-52 Итого материалов 8828.43 Основная зарплата сум 1503-36 Отчислено соц. страх % 25% 375-84 Накладные расходы 5837-65 Производственная % 16545-28 себестоимость сум 129

Итого цеховая себестоимость 1 м3 разработанного пористого заполни- теля составляет С2 –16545-28 сум. Экономический эффект от внедрения 1м3 разработанного пористого заполнителя составляет Э=С1 -С2=20057 – 16545=3512 сум На основе данных табл. 5.3 и 5.4 можно сделать вывод, что при внедре- нии заполнителя полученного из кварцевого порфира и зауглероженный гли- ны можно сэкономить на 1м3 заполнителя 3512 сум. При производительности завода в 50 тыс.м3 в год экономический эффект составит: 3512х50.000 =175.600.000 сум. ВЫВОДЫ 1. Выполнена опытно-производственная апробация получения пористо- го заполнителя из кварцевого порфира и зауглероженной глины. Установлена возможность получения в заводских условиях пористого заполнителя проч- ностью 2,3-2,5 МПа с насыпной плотностью730-750 кг/м3. 2. Определены показатели технико-экономической эффективности по- лучения пористого заполнителя из кварцевого порфира и зауглероженной глины по сравнению с керамзитом заводского изготовления из бентонитовых глин. Установлено, что стоимость одного кубометра разработанного запол- нителя на 3512 сумов ниже стоимости керамзита получаемого на заводе в г. Газалкенте Ташкентской области. 3. Показана эффективность применения крупнопористого теплоизоля- ционно-конструктивного легкого бетона класса В5 из полученного пористого заполнителя и добавки суперпластификатора «Реламикс» для изготовления мелких стеновых блоков. Установлена возможность сокращения расхода це- мента на 15% и продолжительности твердения в летних условиях в 3,5 раза. 130

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Анализ литературных данных и практический опыт строительства по- казал, что выпускаемые в Узбекистане искусственные пористые заполнители не всегда отвечают нормативным требованиям. Вместе с тем, запасы сырье- вых ресурсов для получения качественных заполнителей из года в год уменьшаются. Возрастающие объемы промышленного и жилищного строи- тельства, повышение энергоэффективности жилых зданий диктуют необхо- димость разработки новых видов искусственных пористых заполнителей на базе попутных пород добывающих производств и отходов промышленности. Обзор результатов ранее выполненных научных исследований показал, что для получения пористых заполнителей не использовали кварцевые порфиры в смеси с зауглероженной каолинитовой глины, запасы которых в Ангрен- ском бассейне Узбекистана исчисляются десятками млн.тн. На основании комплексных исследований в диссертационной работе обоснована возможность получения пористого заполнителя стандартного ка- чества из кварцевого порфира в смеси с порообразующим и пластифициру- ющим компонентом – зауглероженной каолинитовой глины и легкого бетона на его основе с применением суперпластифицирующей добавки, значительно снижающей вязкость цементной смеси, ее водопотребность и расход вяжу- щего, обеспечивающей улучшение технологических и физико-механических свойств бетона и ускорение его твердения в ранние и проектные сроки. С этой целью показана эффективность использования суперпластификатора (СП) с ускоряющим твердение цемента эффектом добавки «Реламикс» Рос- сийскоого производства. В результате диссертационных исследований получено следующее. 1. Выполнено исследование минералогического состава кварцевого порфира и запуглероженнной каолинитовой глины – отходов Ангренского угледобывающего карьера. Установлено, что кварцевые порфиры являются легкоплавким сырьем, зауглероженная каолинитовая глина характеризуется 131

порообразующей и пластифицирующей способностью, что и определяет воз- можность получения гравиеподобного пористого заполнителя. 2. Оптимизированы состав шихты заполнителя и технологический ре- жим получения пористого заполнителя. Наилучшие физико-механические показатели заполнителя обеспечиваются при содержании кварцевого порфи- ра (80%), зауглероженной каолинитовой глины (20%) и влажности шихты 19%, при предварительной сушке гранул при температуре 78оС, обжиге при 1100оС и выдержке в печи в течение 30 мин. При этом полученный пористый заполнитель фр.5-10 и 10-20 мм характеризуется прочностью 2,3-2,5 МПа и насыпной плотностью 730-750 кг/м3. 3. Показано, что фазовый состав пористого заполнителя состоит из устойчивых минералов муллита и кристобалита, а его структура – капилляр- но-пористая. Наряду с этим, средний диаметр пор гравия из кварцевого пор- фира в 2 раза больше, чем керамзитового заполнителя, что указывает на его более крупнопористое строение, следствием чего может быть меньшее водо- поглощение пористого заполнителя из цементной смеси и лучшие показатели физико-механических свойств легкого бетона. 4. Выявлено влияние дозировки добавки СП «Реламикс» на свойства цементного текста и камня, установлено рациональное содержание добавки (1%) от массы вяжущего в расчете на 100%-ное вещество. В результате су- перпластифицирующего действия добавка в таком количестве снижает водо- потребность цемента на 22%, вязкость смеси в 4-5 раза, увеличивает начало схватывания вяжущего на 60 мин, а ускоряющий эффект СП сокращает ко- нец схватывания на 95 мин, следствием чего является интенсификация структурооборазования цементного камня и повышение пластической проч- ности на 36%. 5. Показан экстремальный характер изменения прочности цементного камня от дозировки СП с наибольшим показателем при 1% добавки и приро- стом показателя на 32%. За счет ускоряющего эффекта действия добавки 132

прочность при сжатии цементного камня через 3 сут твердения увеличивает- ся в 2 раза, а 28 сут нормального твердения на 32%, что является следствием интенсификации процесса гидратации и твердения цемента. 6. Физико-химическими исследованиями выявлено, что добавка СП ускоряет кристаллизацию гидроксида кальция и интенсифицирует гидрата- цию трехкальциевого силиката. При этом существенно возрастает степень гидратации цемента с добавкой СП. 7. Методом многофакторного эксперимента выполнен подбор номи- нальных составов легкого бетона с пористым заполнителем из кварцевого порфира классов В5-В25 и средней плотностью 1006-1632 кг/м3. Установлено положительное влияние добавки СП на технологические и физико- механические свойства легкого бетона. Добавка СП (1%) снижает водопо- требность смеси на 20%, повышает прочность при сжатии на 30%, снижает расход цемента на 15-20%,а среднюю плотность на 8,5-9%, ускоряет темп набора прочности в первые трое суток нормального твердения на 80-90%. 8. Показано, что в летних условиях при повышенной температуре воз- духа добавка СП при сокращенном на 15-20% цемента ускоряет набор проч- ности легкого бетона в 1 сут до 70-75% от 28-ми сут. показателя, а при теп- ловлажностной обработке бетона классов В10-В25 обеспечивает сокращение цикла на 4 ч и прочность в 1 сут возрасте после ТВО – 70-82% от проектной. Добавка СП повышает коэффициент призменной прочности до 0,84-0,87, прочность при изгибе на 15-20%, модуль упругости – 14-19%. При этом ко- эффициент Пуассона составляет 0,17-0,22, морозостойкость легкого бетона повышается с 30-40 до 50-70 циклов. 9. В производственных условиях установлена возможность получения пористого заполнителя прочностью 2,3-2,5 МПа с насыпной плотностью 730- 750 кг/м3. Показана эффективность применения легкого бетона класса В5 из полученного пористого заполнителя и добавки СП для изготовления мелких 133

стеновых блоков. Установлена возможность сокращения расхода цемента на 15% и продолжительности твердения в летних условиях в 3,5 раза. 10. Определены показатели технико-экономической эффективности получения пористого заполнителя из кварцевого порфира и зауглероженной глины по сравнению с керамзитом заводского изготовления из бентонитовых глин. Установлено, что стоимость одного кубометра разработанного запол- нителя на 3512 сумов ниже стоимости керамзита получаемого на заводе в г. Газалкенте Ташкентской области. 134

ЛИТЕРАТУРА 1. Каримов И.А. Узбекистан на пороге IХХ века: Угрозы безопасности. Условия и гарантии прогресса, - Ташкент: Узбекистан, 1997. - 315 с. 2. Каримов И.А. Узбекистан по пути углубления экономических реформ. И.А.Каримов – Ташкент: «Узбекистан», 1995-246 с. 3. АС № 153535 (СССР). Способ обжига глинистого сырья на керамзит. /И.А. Гервидс, И.Д. Метелкин // Б.И. – 1963. - № 5. 4. АС № 204218 (СССР) Способ изготовления керамзита /П.П.Будников, Е.А.Колесников // Б.И. – 1967. - № 21. 5. АС № 339526 (СССР). Способ изготовления керамзита / А.А.Безверхний, Л.Б.Долгих // Б.И. – 1972. - № 17. 6. АС № 297616 (СССР) Способ изготовления керамзита /О.П.Мчедлов- Петросян и др. // Б.И. - 1971 - №10. 7. АС № 565018 (СССР) Способ получения пустотелого заполнителя для бетонов / Безверхний А.А., Загойнов А.А., Петрикова А.П. // Б.И. – 1977. - № 26. 8. Аракелян А.А. Прочностные и деформативные свойства легкого бетона при сжатии в зависимости от свойств заполнителя // Структура, проч- ность, деформация легкого бетона. – М.: Стройиздат, 1983. – С.37-47. 9. Батраков В.Г. – Модифицированные бетоны. Теория и практика, 2-е изд. Перераб.и доп. – М., 1998. – 768 с. 10. Болдова Л.Г. Влияние порообразователя на свойства кварцепоритого заполнителя из строительных песков. – Исследование строительных материалов и конструкции // Сб.науч.трудов ТАСИ. – Ташкент, 1986. – С.38-43. 11. Ботвина Л.М., Билялов К.Б. Пористый заполнитель для легкого бетона. // Строительство и Архитектура Узбекистана. – Ташкент, 1976. - № 6. – С.12-13. 135

12. Ботвина Л.М., Билялов К.Б. Керампоритовый строительный материал. // Строительство и Архитектура Узбекистана. – Ташкент, 1973. - №2. С.45-46. 13. 102. Ботвина Л.М., Билялов К.Б. Исследование физико-механических свойств компоритового щебня и песка. // Материалы по итогам научно- исследовательской работы ТашПИ, вып.79. – Ташкент, 1974. – С.23-25. 14. Бужевич Г.А., Волков М.В. Применение конструкционного бетона на пористых заполнителях. // Бетон и железобетон. – Москва, 1983. - № 2. - № 2. С.30-44. 15. Бурлаков Г.С. Технология изделий из легкого бетона. – М.: Высшая школа, 1986. – 296 с. 16. Ваганов А. И. Керамзитобетон. М.: Строиздат, 1978- 268 с. 17. Виноградов Б.Н. Влияние вида заполнителей на свойства бетона. – М.: Стройиздат, 1989. – 223 с. 18. Давидюк А.Н. Прочностные свойства легких бетонов на стекловидных заполнителях для многослойных ограждающих конструкций //Бетон и железобетон. –Москва, 2008. - № 6. – С.9. 19. Довжик В.Г., Исследование факторов, влияющих на прочность и объ- ёмный вес керамзитобетона // ВНИИЖБ. – М.: Стройиздат. 1982, вып. № 6. - С.45-61. 20. Довжик В.Г. Дорф В.А. Исследование особенностей работы пористых заполнителей в высокопрочном легком бетоне и вывод формулы проч- ности // Легкие и силикатные бетоны. – Минск, 1989. – С.17-25. 21. Долгополов Н.Н., Миротворцев И.И., Бабаева Ш.Т. Испытание супер- пластификатора «10-03» при производстве панелей внутренних стен. / Реф.инф. «Промышленность сборного железобетона». - М.: ВНИИ- ЭСМ, вып.1, 1988. 0 16-18 с. 22. Дормидонтов В.В., Дейнекин В. Внедрение полимерной пластифици- рующей добавки «10-03». / Реф.сб. «Передовой опыт в строительстве», 136

вып.4, серия 3. // «Технология производства строительных конструк- ций, изделий и материалов». – М.: ЦБНТИ Минстроя СССР, 1989. – 5-6 с. 23. Жуэрикс Р. Использование суперпластификатора «Вискомент» для приготовления бетона для дорожной одежды. - № 12, 1990. – (нем.) – С.15-16. 24. Затворницкая Т.А., Коняева С.А., Микулович Б.Ф. Литые бетоны в гидроэнергетическом строительства. – М.: Энергия, 1989. – 25 с. 25. Иванов Ф.М. Добавки в бетоны и перспективы применения суперпла- стификаторов // В сб. «Бетоныс эффективными суперпластификатора- ми» // НИИЖБ. - Москва, 1979. – 15-21 с. 26. Иванов Ф.М., Москвин В.М., Батраков В.Г. Добавка для бетонных сме- сей – суперпластификатор С-3 // Бетон и железобетон. – Москва, 1988. - № 10. – 13-16 с. 27. Иванов И.А. Легкие бетоны с применение зол электростанция. – М.: Стройиздат, 1986. - 136 с. 28. Иванов И.А. Технология легких бетонов на искусственных пористых заполнителях. – М.: Стройиздат, 1984. – 287 с. 29. Ицкович С.И., Чумакова Л.Д., Баженов Ю.М. – Технология заполните- лей бетонов М.: Высшая школа, 1991. - 272 с. 30. Искусственные пористые заполнители и легкие бетоны на их основе. Справочник под редакцией Горлова Ю.Л., -М.: Стройиздат, 1987. - 301 с. 31. Каприелов С.С., Шейнфельд А.В. и др. Адсорбция суперпластификато- ра С-3 на цементных системах // Цемент. – Москва, 1992. - № 1. – С.14- 17. 32. Каприелов С.С. Суперпластификатор С-3 и свойства бетонной смеси // Реф.инф., серия III «Строительная индустрия» // ЦБНТИ. Москва.- № 4, 1989. – 6 с. 137

33. Керн Д., Вендл Ж. Использование суперпластифицирующей добавки «Мельмент Л-10» при изготовлении бетонных труб // Новое строитель- ство. – Москва. - № 8, 1990. – (нем.) - 12-14 с. 34. Ким К.Н. Методика исследования реологических свойств бетонной смеси. // НИИЖБ. – Москва. - Вып.29, 1987. – 2-16 с. 35. Ким К.Н., Агамалиев В.Г. Реологические свойства бетонной смеси – основной критерий выбора оптимальных решений оптимизации и ав- томатизации отдельных технологических процессов // НИИЖБ. - Москва. – Вып.29, 1977. – 17-27 с. 36. Ким К.Н., Язонкин В.И., Бабаев В.А. Реологические свойства бетонной смеси с добавками суперпластификаторов. / М., в кн.: Бетоны с эффек- тивными суперпластификаторами // НИИЖБ. – Москва, 1989. – 54 с. 37. Корнилович Ю.Е., Нациевский Ю.Д. О формуле прочности легкого бе- тона. / В кн: Технология легких бетонов на пористых заполнителях и их применение в строительстве. – М.: Стройиздат, 1986. – С.90-98. 38. Корнилович Ю.Е. Вопросы прочности легкого бетона // Бетон и желе- зобетон. – Москва, 1981. - № 2 – С.17-20. 39. Курасова Г.П., Житкевич Р.К., Истомин А.С. Высокопрочный керамзи- тобетон марок 300-500 // Технология и свойства видов легких бетонов на пористых заполнителях. - НИИЖБ. - М.: Стройиздат, 1981. – С.9-16. 40. Лещинский М.Ю. Испытание бетона. – М.: Стройиздат, 1980. – 195 с. 41. Методические рекомендации по планированию эксперимента в техно- логии стройматериалов / УралНИИстромпроект. – Челябинск, 1980. – 29 с. 42. Методические рекомендации по определению параметров диаграммы бетона при кратковременно сжатии / Бачинский В.Я., Бамгура А.Н., Ватагин С.С., Журавлева Н.А. // НИИСК Госстроя СССР. – Киев, 1985. – 16 с. 138

43. Михайлов К.В., Волков Ю.С. Бетон и железобетон в строительстве. М.: Стройиздат, 1987. – 104 с. 44. Нитше Е., Браун Р. Применение «Мельмента» на заводах сборного же- лезобетона // «Цемент-Известь-Гипс». – 1994 (нем.) – 8 с. 45. Онацкий С.П. Производство керамзита. - М.: Стройиздат. 1987. – 334 с. 46. Патент № 3801269 (США) Способ изготовления вспученного заполни- теля // Изобр. За рубежом. – 1974. – Вып.14 и 7. 47. Пирадов А.Б. Конструкционные свойства легкого бетона и железобе- тона. - М.: Стройиздат, 1973. - 133 с. 48. Попов Н.А., Элинзон М.П., Штейн Я.Ш. Подбор состава легких бето- нов на искусственных пористых заполнителях. – М.: Стройиздат, 1982.- 83 с. 49. Применение суперпластификаторов в бетоне / Обзорная информация. – ВНИИМС Госстроя СССР, 1982. – 58 с. 50. Применение суперпластификатора «Сикамент» для бетона в строитель- стве (Швейцария) // М., Реф.инф.: Серия 7 «Строительные материалы и изделия. – Вып.9, 1990. – 13-16 с. 51. Прочность, структурные изменения и деформации бетона / Под ред. А.А.Гвоздева // НИИЖБ Госстроя СССР. – М.: Стройиздат, 1987. – 299 с. 52. Путляев И.Е., Ярмаковский В.Н., Орентлихер Л.П. Состояние произ- водства и перспективы развития легких бетонов на пористых заполни- телях в России // Строительные материалы, оборудование, технологии. Москва, 2001. - № 8.– С. 14. 53. Ратинов В.Б. Ускорение твердения бетона и железобетона за счет при- менения комплексных добавок // Материалы семинара «Совершенство- вание технологии бетона за счет применения новых химических доба- вок». – Москва, 1984. – 44-50 с. 54. Рыбьев Н.А. Строительные материалы на основе вяжущих веществ. – М.: Высшая школа, 1978. – 309 с. 139

55. Савина Ю.А., Божич И.В. и др. Суперпластификатор ВС (МФАС-Р100-П) на основе анионоактивных меламиноформальдегидных олигомеров. / В кн.: Бетоны с эффективными суперпластификаторами. – М.: НИИЖБ, 1989. – 167 с. 56. Силина Е.С., Фаликман В.Р., Тюрина Т.Е. Эффективность суперпла- стификатора С-3 в бетонах на различных цементах. // Тезисы докладов Всесоюзной конференции «Повышение качества и эффективности из- готовления бетонных и железобетонных конструкций за счет химиче- ских добавок. - М., 1981. – 8-9 с. 57. Саттаров З.М. Разработка состава и технологии получения пористого заполнителя из лессовых пород и отходов картонно-бумажного произ- водства для легкого бетона / Автореф.дисс.канд.техн.наук. – Ташкент: ТАСИ, 1998. – 18 с. 58. Соколова С.Н. Пористый гранулированный материал из цеолитсодер- жащих пород с углеродистыми газообразователями // Строительные материалы. – Москва. 2008. - № 9 – 27 с. 59. Соломатов В.И., Тахиров М.К., Тахер Шах МД. Интенсивная техноло- гия бетонов.-М.: Стройиздат, 1989. -289 с. 60. Умурзаков Э.К. Получение пористого заполнителя из барханного песка и нефтеотходов, и бетонов на его основе / Авто- реф.дисс.канд.техн.наук. – Ташкент: ТАСИ, 1995. – 20 с. 61. Чалкин К.П., Петров В.П. Проектирование состава конструкционного керамзитобетона плотной структуры // НИИ керамзит. – Куйбышев, 1986. - Вып.2. – 126 с. 62. Хьюлент П., Риксом Р. Высокопластифицированный бетон. - «Амери- канский институт бетона», 1997. - № 5 (англ.) – 7 с. 63. Цанберген С.А. Использование добмаки «Мельмент» при изготовлении бетонных и железобетонных труб (Нидерланды) // Строительство. – Москва, 1989. - № 12. – 10-12 с. 140

64. Цой В.М. Бетон с базальтовым наполнителем и суперпластификатором: Авторереф. дисс… канд техн. наук: 05.23.05.- Ташкент, 2009-16с. 65. Шпынова Л.В. Микроструктура и прочность цементного камня.- Львов., 1988.-100 с. 66. Экспресс информация. Повышение эффективности использования за- полнителей в легком бетоне. – Киев: УкрИНТИ, 1985. – 19 с. 67. Элинзон М.П. Искусственные пористые заполнителей из отходов про- мышленности для легких конструкционных и высокопрочных бетонов // Перспективы развития производства и применения легких бетонов и конструкций из них: Материалы Второй Всесоюзной конструкции. Минск, 17-19 декабря 1975, 1978. - С.123-129. 68. Jeffers P.E. Unusual deposit yields quality light – weight aggregate. – Brich and Clay. 1983, vol. 162, №2? Pp.20-22. 69. Roegger K. Structural lightweight concrete in the URS. Architecl and build- ing news. 1985, №25, v.227. 70. Venuat M. Fadrication et1vcharacteristigues de cartains granulats legera.- Revue des materiaux, 1970, N 622 pp. 343-349. 71. www.vost.ru 72. www.infostroy.info 73. http://www.sika.ru/about/technology.php 75. http://www.ibeton.ru/al 95 .php 76. http://www.newchemistry.ru/letter.phpn id=3378 77. http://forum.xumuk.ru/index.php?showtopic=:7389 78. http://www.utsrus.com/documents/seminary doklady/sika.pdf 79. http://www.eremont.ru/enc/materials/beton/beton_sv,html 80. http://www.niimosstroy.ru/press/press poliplast2008.htm 81. http://www.audax.ru/products/construction/additives/fm/scc/ 82. http://www.germostroy.ru/art721 .php 141