Силикатный бетон с заполнителем из известняка-ракушечника

При значительной части территории нашей страны— в РСФСР (Ростовская обл., Ставропольский и Краснодарский края, Дагестанская и Башкирская АССР и др.), на Украине (Одесская, Крымская, Николаевская области и др.), в Молдавии, Закавказье, Казахстане и в других районах имеются большие запасы известняков-ракушечников, которые могут быть использованы в производстве извести и заполнителей бетона. Это открывает широкие возможности для увеличения выпуска силикатобетонных и армосиликатобетонных изделий, изготовляемых из местных материалов.

В данной статье приводятся результаты изучения возможности приготовления силикатных бетонов с заполнителями из известняков-ракушечников невысокой прочности Мангышлакского. месторождения Гурьевской обл. и Каменского месторождения Ростовской обл. Полученные данные позволяют утверждать, что такой бетон можно производить во всех районах страны, располагающих запасами как прочных, так и малопрочных известняков.

Каменский известняк-ракушечник имеет неоднородную крупнопористую структуру, слоистое сложение. Составляющие его образования представлены достаточно плотным перекристаллизованным известняком, а также целыми ракушками и их крупными обломками, сцементированными кальцитом. Микроструктура его показана на рис. 1. Прочность камня колеблется от 10 до 50 кг/см2, объемный вес 1,4—1,7 т/м3, водопоглощение 7—15% по весу, содержание СаС03 — 83,8—95,2%

Мангышлакскнй известняк-ракушечник, в небольшой степени доломитизированный, также крупнопористой структуры и слоистого сложения, имеет более мелкие поры, равномернее распределенные по всему объему. Известняк полностью перекристаллизован, от каменского известняка отличается тем, что содержит мелкие криста злы кальцита (рис. 2). Наиболее мелкие кристаллы оконтуривают участки бывших микроорганизмов. Прочность камня 10— 40 кг/см2, объемный вес 1,4—1,7 т/м3, водопоглощение б—15% по весу, содержание СаС03 — до 93% и МрСОз — до 8%.

Из каждой партии известняка-ракушечника дроблением и расссвим были получены фракционированные заполнители — песок и щебень, характеристика которых приведена в табл. 1.

Меньший объемный вес и прочность, а также большее водопоглощение щебня из мангышлакского ракушечника, являющиеся следствием особенно для крупных фракций резко разнится, а с уменьшением размера щебня до 2,5—5 мм значения прочности почти уравниваются. Объясняется это тем, что при дроблении ракушечника разрушение происходит по наиболее слабым связям, исчезают крупные поры, и материал приобретает большей однородность.

Силикатный бетон изготовлялся по так называемой кипелочной схеме, для чего из извести и кварцевого песка было приготовлено известково-песчаное вяжущее. Помол компонентов происходил в вибромельннце М-200 до удельной поверхности 5000 см2/г.

Для определения прочностных показателей изготавливались кубики размером Юх 10X10 см. Из некоторых составов приготовили призмы ЮХ X 10X40 см для определения модуля упругости и призменной прочности. Все образцы формовались вибрацией без пригруза в -течение 40—60 сек. В одной серии опытов для сравнения были изготовлены палочки 4x4x16 см вибрацией в течение 10 сек с пригрузом 30 г/см2, причем для этих образцов наибольшая крупность заполнителя принята в 10 мм. Образны запаривались в лабораторном автоклаве при 8 атм по режиму, обычно принятому в технологии производства силикатных изделий.

В табл. 2 приведены составы, а также результаты испытаний бетона на щебне наибольшей крупности 20 мм. В качестве мелкого заполнителя применялись кварцевый н ракушечный пески с модулем крупности соответственно 1,62 и 1,94. Пределы кубнковой прочности при сжатии во всех случаях приводились к стандартному размеру кубов 20X20Х20 см умножением на коэффициент 0,85.

Бетоны составов 1—4 приготовлены на известково-песчаном вяжущем активностью 37% ПРИ соотношении между песком и щебнем 1 : 1,3 (по весу).

Из табл. 2 видно, что прочность бетона с кварцевым песком выше, чем с ракушечным. Это следствие в первую очередь разной гранулометрии—наличия большего количества мельчайших фракций, достигающих в ракушечном песке 23%.



Кроме того, большое значение имеет тот факт, что при равном содержании активной СаО в сухой смеси (например, 8%) расход известково-песчаного вяжущего на 1 м3 больше у бетонов с кварцевым песком, имеющих больший объемный вес. В целом бетоны составов 1—4 являются запесоченными, особенно это относится к бетону на ракушечном песке.

Бетоны составов 5—8 приготовлены на известково песчаном вяжущем активностью 32%, а отношение песка к щебню принято 1 . 2

Данные табл. 2 показывают, что бетоны этих составов отличаются высокими показателями прочности. В данном случае положительное влияние оказали два фактора: снижение активности известково-песчаного вяжущего, потребовавшее увеличить расход его на 1 м3 бетона, чтобы содержание активной СаО оставалось постоянным (8%), и уменьшение доли песка в бетоне, что вызвало улучшение связности и повышение объемного веса.

По-видимому, эти составы бетонов близки к оптимальным, н мы полагаем, что имеется возможность стабильно получать на заполнителе из мангышлакского ракушечника бетон марки 100—200 за счет улучшения некоторых технологических факторов. Прежде всего это относится к улучшению качества известково-песчаного вяжущего.


Еще более высокие результаты могут быть получены, если для укладки бетона применить вибрацию с пригрузом. Так, в наших опытах на мелкозернистом бетоне, состоящем из 50% песка-ракушечника фракции 0—2,5 мм и 50% фракции 2,5—5 мм, при трех расходах известково-песчаного вяжущего получены данные, приведенные в табл. 3.

Эти данные говорят о том, что при соблюдении оптимальной технологии может быть получен высококачественный силикатный бетон на мелкозернистом известняковом заполнителе.

Последнее обстоятельство приобретает особую значимость, если учесть, что именно мелкие фракции известняка (0—5 мм) являются отходами при дроблении и распеве известнякового камня и скапливаются в отвалах в огромных количествах. Использование мелких фракций дробленого известняка в производстве силикатного бетона позволит организовать рациональное применение всей перерабатываемой горной массы.


Призменная прочность определялась при последнем загружении, когда образец доводился до разрушения.

По результатам измерений продольных деформаций для каждого образца строились графики зависимости а — е, представленные на рис. 3, по которым определялся модуль упругости бетона как тангенс угла наклона «выпрямленной» зависимости а—е при последнем загружении, т.е. после снятия пластических деформаций.

Результаты этих определений видны из табл. 4. Призменная прочность составляет 0,52—0,63 от Кубиковой прочности, а модуль упругости силикатного бетона со щебнем из мангышлакского ракушечника оказался лишь на 10,9% нормативного модуля упругости для силикатного бетона на кварцевом песке (СН 165—61).



Для каменского ракушечника снижение составило 21,8%, что объясняется высокой кубиковой прочностью (бетон марки 250) и наличием небольших волосных трещин на образцах-призмах. Прочность при растяжении превышает нормативные требования на 44—47%, что является весьма показательным для бетонов на карбонатных заполнителях. Следует отметить, что нормативные величины даны для бетонов, отформованных посредством вибрации с пригрузом. Применение этого способа для укладки силикатного бетона с заполнителем-ракушечником позволит получить материал с еще более высокими физико-механическими свойствами.

На основании проведенных исследований можно сделать вывод, что мангышлакский и каменский известняки ракушечники пригодны для использования в качестве заполнителей силикатного бетона автоклавного твердения. При этом проявляются такие положительные факторы карбонатных заполнителей, как исключительно высокая прочность слепления между вяжущими и заполнителем, упрочнение пористого заполнителя в результате проникновения вяжущего в микро- и макропоры, благоприятные условия для кристаллизации гидросилнкатов кальция в присутствии мелкодисперсного карбоната, а также на поверхности заполнителя.

Силикатный бетон автоклавного твердения с карбонатными заполнителями является весьма эффективным бесцемгчтным материалом, заслуживающим широкого внедрения.