УДК
620.173;666.973.2 (574.51)
Бакиров К.К., к.т.н., КазНТУ
им.К.И.Сатпаева, академик МАИН
Есенбаева А.Н., студент КазНТУ
им.К.И.Сатпаева, г. Алматы, Казахстан
ПРОЧНОСТЬ НА МЕСТНОЕ
СЖАТИЕ БЕСЦЕМЕНТНОГО КЕРАМЗИТОБЕТОНА
Аннотация
Приведены результаты испытания бесцементного керамзитобетона
на различные варианты местного сжатия.
Алматинским НИИстромпроектом разработан способ
активизации вяжущих свойств отходов фосфорного производства некондиционным
жидким стеклом, в результате чего получено новое бесклинкерное вяжущее для бетонов (авторское свидетельство
425870). Произведен подбор составов бесклинкерного керамзитобетона различных
марок. Применение в строительстве бетона с бесклинкерным вяжущим дает
возможность снизить потребность в дефицитном строительном материале – цементе и
утилизировать отходы фосфорного производства.
Проведены исследования прочности и
деформативности бесцементного керамзитобетона при местном действии сжимающей
нагрузки.
Для испытания были изготовлены образцы
– кубы (всего их 31) размерами 20х20х20 см из бетона трех составов. В качестве
крупного заполнителя использован керамзит фракций 5-10 и 10-20 мм, вяжущего –
жидкое стекло (плотность 1,3 г/см3, силикатный модуль 1,8) и молотый
фосфорный шлак; мелким заполнителем являлся керамзитовый или кварцевый песок.
Расход материалов на 1 м3 бетона
приведен в таблице 1.
Образцы испытывали на гидравлическом прессе
ГРМ-1. Нагружение осуществляли через металлический штамп размерами 5х5 см
ступенями с выдержкой 3 мин. К нему были прикреплены индикаторы с ценой деления
0,01 мм, которые упирались штоками на поверхность образца и измеряли погружение
штампа в бетон. Нагрузку прикладывали в середине сечения по оси симметрии, в
центре одной грани и на угол образца.
Таблица
1
|
Состав бетона |
Компоненты смеси, кг |
|||||
|
керамзит фракций
мм |
керамзитовый песок |
кварцевой песок |
молотый шлак |
жидкое стекло |
||
|
5-10 |
10-20 |
|||||
|
1 |
150 |
360 |
240 |
- |
190 |
120 |
|
2 |
150 |
360 |
240 |
- |
220 |
160 |
|
3 |
270 |
400 |
- |
240 |
290 |
200 |
При испытании замеряли деформации
бетона. Экспериментальные данные показали, что наибольшие деформации имеют
образцы при приложении нагрузки в середине сечения (Δ = 6,0; 3,2 и
0,91 мм) соответственно для бетонов 1, 2 и 3 – го составов, а наименьшие
– при нагрузке на угол образца (Δ = 1,8; 1,2 и 0,84 мм). При схемах загружения
наибольшие деформации имеют образцы из бетона 1 состава призменной прочности
4,9 МПа, с повышением которой они уменьшались.
Рисунок 1. Исследование поведения бесцементного керамзитобетона при местном сжатии
Опытное
сопротивление бетона смятию определяли по формуле
где
Рр – разрушающая нагрузка;
Аloc1 -
площадь смятия.
Для
анализа сравнивали опытный коэффициент (
Таблица
2. Результаты испытаний образцов
|
Схема приложения нагрузки |
Состав бетона |
R, МПа |
Rb, МПа |
Rb,loc, МПа |
|
Aloc2, см2 |
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
1 |
|
|
29,6 |
6,04 |
402 |
1,5(2,52) |
4,0(2,4) |
|
6,95 |
4,9 |
30,4 |
6,2 |
404 |
1,5(2,53) |
4,1(2,4) |
||
|
|
|
28,0 |
5,7 |
400 |
1,5(2,52) |
3,8(2,3) |
||
|
2 |
|
|
32,0 |
4,31 |
390 |
1,5(2,5) |
2,9(1,7) |
|
|
8,6 |
7,42 |
34,0 |
4,58 |
406 |
1,5(2,53) |
3,0(1,8) |
||
|
|
|
38,0 |
5,1 |
399 |
1,5(2,52) |
3,4(2,0) |
||
|
3 |
|
|
36,0 |
3,25 |
392 |
2,5 |
1,3 |
|
|
14,65 |
11,05 |
32,0 |
2,9 |
394 |
2,5 |
1,2 |
||
|
|
|
32,0 |
2,9 |
388 |
2,49 |
1,2 |
||
|
|
1 |
|
|
16,0 |
3,26 |
100 |
1,5(1,59) |
2,2(2,0) |
|
|
|
10,4 |
2,12 |
100 |
1,5(1,59) |
1,4(1,3) |
||
|
6,95 |
4,9 |
12,0 |
2,45 |
100 |
1,5(1,59) |
1,6(1,5) |
||
|
|
|
10,4 |
2,12 |
100 |
1,5(1,59) |
1,4(1,3) |
||
|
2 |
|
|
19,2 |
2,59 |
103 |
1,5(1,6) |
1,7(1,6) |
|
|
8,6 |
7,42 |
16,0 |
2,15 |
100 |
1,5(1,6) |
1,4(1,3) |
||
|
|
|
22,0 |
2,96 |
101 |
1,5(1,6) |
2,0(1,9) |
||
|
3 |
|
|
22,0 |
1,99 |
100 |
1,59 |
1,25 |
|
|
|
|
20,0 |
1,81 |
98 |
1,57 |
1,20 |
||
|
14,6 |
11,05 |
24,0 |
2,17 |
100 |
1,59 |
1,40 |
||
|
|
|
22,0 |
1,99 |
100 |
1,58 |
1,20 |
||
|
|
1 |
|
|
8,0 |
1,63 |
25 |
1,0 |
1,6 |
|
|
|
5,6 |
1,14 |
25 |
1,0 |
1,1 |
||
|
6,95 |
4,9 |
12,8 |
2,6 |
25 |
1,0 |
2,6 |
||
|
|
|
8,8 |
1,8 |
25 |
1,0 |
1,8 |
||
|
2 |
|
|
11,2 |
1,51 |
25 |
1,0 |
1,5 |
|
|
8,6 |
7,42 |
12,0 |
1,62 |
25 |
1,0 |
1,6 |
||
|
|
|
9,8 |
1,32 |
25 |
1,0 |
1,3 |
||
|
3 |
|
|
17,6 |
1,59 |
25 |
1,0 |
1,6 |
|
|
|
|
16,0 |
1,45 |
25 |
1,0 |
1,4 |
||
|
14,6 |
11,05 |
14,4 |
1,3 |
25 |
1,0 |
1,3 |
||
|
|
|
16,0 |
1,45 |
25 |
1,0 |
1,4 |
Из таблицы видно, что сопротивление бетона при
сжатии выше призменной прочности. В графах 8 и 9 коэффициенты
Рисунок 2. Опытные образцы после
испытания на местное сжатие
Экспериментальные данные
свидетельствуют, что расчет прочности бесцементного керамзитобетона на местное
сжатие можно производить по нормативным документам /2,3/. При этом коэффициент
Литература
1. Русинов И.А. Прочность на
местное сжатие бетона из фосфорного щебеня. – В сб. «Железобетонные конструкции
из бетонов на фосфорном щебне». Киев, «Будівельник», 1974.
2. СНиП 2.03.01-84*
Строительные нормы и правила. Бетонные и железобетонные конструкции.
3. Новое в проектировании
бетонных и железобетонных конструкций. Под редакцией А.А.Гвоздева. М.,
Стройиздат, 1978.
4.Бакиров К.К. Керамзитобетон на безцементном вяжущем.
MATERIÁLY IX MEZINÁRODNI VĚDEKO - PRAKTICÁ KONFERENCE “AKTUÁLNĺ
VYMOŽENOSTI VĚDY – 2013”. Praha: Publishing House “Education and
Science” s.r.o, 2013