Бетон из шлака пропорции: Цемент со шлаком пропорции для бетона

Содержание

Цемент со шлаком пропорции для бетона

Очень часто в строительстве используется цемент со шлаком, что это за материал, не нужно объяснять опытным мастерам. А вот новичкам в строительном деле будет полезно узнать, что шлакоцемент — это гидравлическая вяжущая субстанция, образованная посредством измельчения клинкера, гипса, а также доменного шлака — вторичного металлургического продукта. Химический состав шлаков играет важнейшую роль в определении класса прочности шлакоцемента. В цемент могут идти гранулированные и негранулированные, кислые, основные шлаки.

Блок: 1/2 | Кол-во символов: 535
Источник: http://zFundament.ru/materialy/shlakotsement-opredelenie-ponyatiya-glavnye-osobennosti-pravilnye-proportsii/

Технология производства

Такой материал производят с использованием доменного шлака, который представляет собой вторичный продукт металлургического производства. Класс данного материала определяется качеством исходных материалов клинкера и доменных шлаков. Клинкер исполняет роль активизатора шлаков в составе шлакоцемента.

В основе технологии производства лежит принцип высушивания шлака в сушилках до получения показателей влажности не более 1%. Затем клинкер, шлак и гипс загружается в бункер цементной мельницы, и измельчается до гомогенного тонкодисперсного порошка.

Класс шлакоцемента зависит и от используемого вида шлака: это могут быть основные, кислые, гранулированные и негранулированные шлаки. Особое значение в определении прочности имеет не физическая структура, а химический состав. На данной закономерности основывается правило выбора сырья. С экономической стороны предпочтение стоит отдать гранулированным видам, в связи с тем, что использование негранулированных масс усложняет производственный процесс. Цемент со шлаком, который получается в результате, затвердевает медленнее обычного, потому что содержание шлака в нем варьируется в пределах 20-80% общей массы.

При изготовлении портландцемента используют сито с крупными (40х40 мм) и мелкими (5х5 мм) ячейками.

Шлаковый портландцемент изготавливают, используя два вида сит: с мелкими (5х5 мм) и крупными (40х40 мм) ячейками.

  1. При использовании материала для наружных стен соединяют крупный и мелкий шлак в соотношении 7:3.
  2. Для внутренних стен в пропорции 4 части мелких зерен и 6 частей крупных.
  3. Для увеличения прочности материала заменяют пятую части самой мелкой фракции обычным песком и исключают из состава наиболее крупные зерна шлака.
  4. Благодаря использованию сочетаний 2-х вяжущих компонентов (цемента и извести, цемента и глины) удается существенно снизить стоимость материала. Наиболее оптимальной являются пропорция: известь – не более 1/3 и цемент – не менее 2/3 общего объема.

Глина и известь способны не только снизить стоимость, но и делают стены более теплыми и сухими. Известковый портландцемент на основе шлака, в состав вяжущего которого входит 2/3 глины и 1/3 извести, твердеет дольше цементного, однако в дальнейшем показывает более высокие показатели прочности.

Состав возможных смесей шлакобетона

Класс шлакобетона Объемный состав (в частях) Объемный вес
Цемент 400 Песок Известь или глина Крупный шлак Мелкий шлак
50
1
3 0,6 5 6 1300
35 0,9 2 0,3 3 3 1500
35 1 3 0,8 8 6 1100
25 0,9 2 0,5 5 3 1300
25 1 2 1 12 6 900
10 0,9 1 0,7 8 3 1100
10 0,9 1 2 12 5 700

Блок: 2/7 | Кол-во символов: 2553
Источник: http://o-cemente. info/izgotovlenie-betona/tsement-so-shlakom-primenenie-smesi.html

Технические характеристики

По ГОСТ 1017-85 шлакопортландцемент включает в себя такие компоненты и технические условия:

  1. Клинкер должен содержать магний не больше 5-6 %, так как этот элемент способен снизить качественные характеристики бетона.
  2. Шлаки в гранулах, полученные доменным или электротермометаморфическим путем – примерно, 20-80 % (в зависимости от того какие характеристики нужны).
  3. Минералы гипсового происхождения – чистый гипс, добытый природным путем с добавление фосфора и фтора, но не больше 5 процентов от всего объема клинкера.

ШПЦ делят на два вида – нормальнотвердеющий и быстротвердеющий. Во второй материал добавляют специальные присадки, которые являются ускорителями минерального и вулканического происхождения – пепел, пемза. Бетон из шлака имеет такие пропорции: 4-5 частей шлака, 2 части цемента, 2 части песка.  Прочность таких изделий достигается уже через 1-2 недели.

Бетоны на основе металлургических шлаков отрицательно переносят перепады температуры, поэтому материал будет затвердевать долгое время в прохладных условиях. Для ускорения процесса используют специальные присадки или обрабатывают конструкцию теплом при помощи тепловых подушек либо опалубок с электроподогревом. При воздействии высоких температур бетон наберет прочность через 28 дней. Вяжущее вещество обладает такими качествами:

  • если в состав входит большое количество шлаков, тем будет дольше твердеть бетонная смесь и меньше тепла будет выделено при гидратации;
  • шлаковые цементы дают такую же усадку, как и портландцемент;
  • жаростойкость ШПЦ составляет от 600 до 800 градусов С;
  • цемент на шлаке при отсутствии активных веществ и плотной молекулярной консистенции после застывания не будет вступать в реакции с водой. Такой материал является незаменимым для возведения сооружений во влажных условиях.

Сроки годности шлакопортландцемента намного ниже, чем у обычного сухого цементного раствора. Материал пригодный к использованию около 45 дней с момента отгрузки с производства. Категорически не рекомендуется применять просроченный стройматериал, так как он теряет свои качества на прочность и водонепроницаемость.

Портландцемент и шлакопортландцемент имеют такие отличия:

  1. Стоимость портландцемента гораздо выше, чем обычная смесь ШПЦ.
  2. Портландцемент быстрее становится прочным, а бетон, со шлаком спустя 21 день.
  3. В портландцементном составе нет шлака, туда входят клинкер и определенный минеральный состав со специальными присадками-ускорителями.
  4. ШПЦ имеет менее выраженную экзотермическую реакцию в процессе затвердения, бетонная смесь почти не нагревается, это в свою очередь приносит трудности при показателях температуры ниже +4 градусов С.
  5. Шлакопортландцемент имеет меньшую плотность и вес готовых конструкций.

Блок: 3/6 | Кол-во символов: 2716
Источник: https://betonov.com/vidy-betona/drugie-vidy-i-marki/portlandcement-so-shlakom.html

Как приготовить шлакобетон

До начала приготовления смеси (примерно за несколько часов) необходимо увлажнить шлак водой, чтобы улучшить долговечность будущего бетона. Далее необходимо смешать компоненты в одной из указанных выше пропорций, хорошо перемешать. После добавления воды раствор следует вымесить до однородного состояния. Для получения средней марки бетона, можно использовать 4-5 частей шлака (фракционной смеси), 2 части цемента и 2 части песка.

Готовую массу желательно использовать в течение часа, максимальное время обработки – 1,5 часа. Более дешевым раствор можно сделать, смешав цемент с известью в соотношении 3:1. Стены дома могут быть возведены набивным методом (монолитная конструкция) или из приготовленных шлакобетонных блоков.

Блок: 2/2 | Кол-во символов: 773
Источник: https://postroika.com.ua/2016/02/29/beton-iz-shlaka-kak-prigotovit-svoimi-rukami/

Сфера использования

Цемент со шлаком для чего он нужен? Портландцемент со шлаком пользуется популярностью при возведениях подводных бетонных и железобетонных конструкций, которые будут подвержены воздействиям водной среды. Материал имеет высокие показатели прочности, используется при изготовлении бетонного раствора, панелей для стен и сухих смесей. Данный вид цемента ничем не уступает марке М500, который является классическим цементом.

Цемент с добавлением шлака наиболее экономичный и популярный стройматериал для постройки стен и плит перекрытия с арматурой. Когда при постройке конструкций из облегченного мастерила для фундамента используют шлакобетон, который распределяется по классам:

  • 10 – применяется при теплоизоляционных работах;
  • 25-35 – незаменимы при постройках несущих элементов;
  • 50 класс — лучший вариант при сооружении армированных перемычек, наружных несущих стен и внутренних перегородок.

Шлакобетон применяется на масштабных объектах, и ценится за маленький удельный вес, если сравнивать его с силикатными или керамическими изделиями. Благодаря таким положительным качествам нагрузка на фундаментные и конструктивные части получается сниженная. Также имеется возможность создавать плиты больших габаритов, такая методика экономит время и финансы в процессе монтажа. При надобности панели можно без затруднений транспортировать.

Сферы применения портландцемента со шлаком:

  • возведение сборных и монолитных элементов в частных и промышленных стройках;
  • изготовление конструкции, в технологии которой требуется ускоренное твердение;
  • работы по укладке дороги, где требуется быстрое схватывание смеси;
  • при производстве коммуникационных труб из бетона;
  • постройка моста, эстакады;
  • применение шлакопортландцемента для замеров растворов для штукатурки и кладки.

Хотя ШПЦ обладает хорошими характеристиками в эксплуатационный период, спустя три, четыре десятка лет качество каменных конструкций резко снижается. По этой причине имеет значение вовремя принять меры, которые предупредят разрушение построек.

Блок: 4/6 | Кол-во символов: 2019
Источник: https://betonov.com/vidy-betona/drugie-vidy-i-marki/portlandcement-so-shlakom.html

Выбор сырья и особенности хранения

Портландцемент на основе шлака следует на протяжении длительного времени выдерживать во влажной среде, поскольку преждевременное высыхание плохо влияет на его твердение. При достаточных показателях влажности и повышенных температурах ускоряется твердение, поэтому обработка портландцемент в автоклавах и камерах весьма эффективна.

Прочность строительного материала достигается выполнением мельчайшего помола. Благодаря таким действиям цемент быстрее твердеет и становится более прочным. Тонкость помола отвечает за такой показатель, как активность. С целью получения вяжущего высокого качества специалисты рекомендуют применять двухступенчатый или сепараторный помол.

В производстве шлакобетона может использоваться не любое сырье. Главным требованием в отношении шлака выступает отсутствие оксидов химических соединений, которые способны отрицательно влиять на характеристики получаемого строительного материала. С особым вниманием относятся и к чистоте шлака, он должен быть лишен глины, земли, золы и иного мусора. В производстве шлакобетона используют шлаки топливной и металлургической промышленности.

Прочность портландцемента достигается мельчайшим помолом (двухступенчатым или сепараторным).

Благодаря металлургическому шлаку получают максимально прочный бетон. Из всего разнообразия шлаков топливной промышленности наиболее подходящий класс – антрацитные породы. Непригодными для данных целей считаются продукты сгорания бурых углей, поскольку они содержат примеси, которые присоединены к шлаку на основе неустойчивых связей.

Не последние место в достижении чистоты, а как результат и прочности принадлежит правильному хранению, в процессе которого шлак перемещают не менее 3-х раз с места на место, тем самым позволяя избавиться от примесей извести и серы.

Шлаки пригодны для производства до тех пор, пока сохраняют кристаллическую структуру и не проявляют признаков распада, возникающих при переходе одних соединений в другие под действием влаги и газов, которые находятся в воздухе. Образующиеся соединения обладают большим объемом, поэтому переход сопровождается разрушением кусков шлака и растрескиванием.

Класс шлакобетона зависит от размеров зерен шлака, которые могут варьироваться в пределах 5-40 мм. Песок для получения смеси используют с размером гранул не более 5 мм. Благодаря наличию шлакового песка повышается ряд показателей бетона, среди которых плотность и прочность. Шлаковый щебень позволяет получить более легкий бетон, обладающий высокими теплоизоляционными свойствами, однако его прочностные характеристики будут иметь более низкий уровень.

Блок: 4/7 | Кол-во символов: 2609
Источник: http://o-cemente.info/izgotovlenie-betona/tsement-so-shlakom-primenenie-smesi.html

Классификация портландцемента со шлаком

Портландцемент класс 300 по ГОСТ 10178-85

Характеристика Показатель
1 Вещественный состав цемента, %:- гранулированный доменный шлак- портландцементный клинкер- гипсовый камень 50-6040-501,5-3,5
2 Предел прочности (3 суток твердения)- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа 3,0-3,512,0-13,0
3 Массовая доля:- свободного оксида кальция, %- оксид магния в клинкере, % менее 0,5менее 1,6
4 Активность при пропаривании- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа 3,8-4,222,0-23,5
5 Предел прочности (28 суток твердения)- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа 5,2-5,533,5-34,0
6 Начало схватывания не ранее, час/мин 3-10
7 Тонкость помола (через сито 008), % 90,0
8 Конец схватывания не ранее, час/мин 4-40

Портландцемент класс 400

Характеристика Показатель
1 Вещественный состав цемента, %:- гранулированный доменный шлак- портландцементный клинкер- гипсовый камень 38-4058-621,5-3,5
2 Предел прочности (3 суток твердения)- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа 3,0-3,512,0-13,0
3 Массовая доля:- свободного оксида кальция, %- оксид магния в клинкере, % менее 0,5менее 1,6
4 Активность при пропаривании- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа 4,1-4,325,0-26,0
5 Предел прочности (28 суток твердения)- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа 5,8-6,041,4-42,5
6 Начало схватывания не ранее, час/мин 3-00
7 Тонкость помола (через сито 008), % 90,0
8 Конец схватывания не ранее, час/мин 4-20

Портландцемент класс 500

Характеристика Показатель
1 Вещественный состав цемента, %:- гипсовый камень- портландцементный клинкер 2,0-2,5100
2 Предел прочности (3 суток твердения)- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа 4,5-4,825,0-27,0
3 Массовая доля:- свободного оксида кальция, %- оксид магния в клинкере, % менее 0,5менее 1,5
4 Активность при пропаривании- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа 4,3-4,631,0-34,0
5 Предел прочности (28 суток твердения)- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа 6,3-6,550,5-52,0
6 Начало схватывания не ранее, час/мин 2-32
7 Тонкость помола (через сито 008), % 90,0
8 Конец схватывания не ранее, час/мин 3-43

Блок: 5/7 | Кол-во символов: 2015
Источник: http://o-cemente. info/izgotovlenie-betona/tsement-so-shlakom-primenenie-smesi.html

Особенности применения шлакоцемента

Состав данного продукта определяет ряд особенностей применения, на которые следует обратить особое внимание:

  • Повышенное время схватывания и набора марочной прочности.
  • Небольшой гарантированный период хранения – 45 суток.
  • Необходимость в длительном тщательном уходе за конструкциями в жаркое время года – регулярном увлажнении и укрытии полиэтиленовой пленкой.
  • «Капризность» по отношению к перепадам температуры.
  • Ограниченное применение в условиях пониженной температуры окружающей среды.

В то же время, учитывая положительный баланс преимуществ и особенностей «вяжущего» этого вида можно утверждать что если стоит задача возведения здания при минимальных затратах на основные строительные материалы, шлакопортланцемент, является самым предпочтительным вариантом общестроительному портландцементу.

Блок: 5/5 | Кол-во символов: 826
Источник: https://cementim.ru/tsement-so-shlakom-osobennosti-i-primenenie/

Недостатки

Портландцемент со шлаком имеет один недостаток — если нарушена герметичность мешков, прочностные качества потеряются через 45 дней после даты изготовления.

Еще производители цемента могут добавлять минеральные добавки согласно нормативам и строительным правилам. Не стоит опасаться бетона с добавлением шлаков, рекомендуется подобрать марку, которая будет соответствовать поставленной задаче.

По отзывам и рекомендациям профессионалов и частных строителей шлакощелочной бетон имеет хорошо подобранный состав, который позволяет возводить надежные и долговечные сооружения. Многие мастера отмечают, что раствор имеет приемлемые цены и удобную упаковку, работать с ним достаточно просто. Товар легко доставлять на строительный объект и выгружать. Материал полностью соответствует стандартам качества, по этой причине конструкции получаются долговечными и прочными.

Легкий бетон из смеси цемента песка и шлака имеет только положительные характеристики. Кроме приемлемой цены и легкости в применении стройматериал имеет высокие показатели плотности готовых сооружений, водонепроницаемость, морозоустойчивость.

Шлаковый цемент – высокоэффективная и прочная смесь, которая широко применяется в строительных сферах. В зависимости от потребностей можно изменять пропорции составных частей в цементной смеси для того чтобы достичь наилучшего результата и качества.

Блок: 6/6 | Кол-во символов: 1457
Источник: https://betonov.com/vidy-betona/drugie-vidy-i-marki/portlandcement-so-shlakom.html

Кол-во блоков: 12 | Общее кол-во символов: 16708
Количество использованных доноров: 5
Информация по каждому донору:
  1. http://o-cemente.info/izgotovlenie-betona/tsement-so-shlakom-primenenie-smesi.html: использовано 3 блоков из 7, кол-во символов 7177 (43%)
  2. https://betonov.com/vidy-betona/drugie-vidy-i-marki/portlandcement-so-shlakom.html: использовано 4 блоков из 6, кол-во символов 6754 (40%)
  3. https://cementim.ru/tsement-so-shlakom-osobennosti-i-primenenie/: использовано 2 блоков из 5, кол-во символов 1469 (9%)
  4. https://postroika.com.ua/2016/02/29/beton-iz-shlaka-kak-prigotovit-svoimi-rukami/: использовано 1 блоков из 2, кол-во символов 773 (5%)
  5. http://zFundament.ru/materialy/shlakotsement-opredelenie-ponyatiya-glavnye-osobennosti-pravilnye-proportsii/: использовано 1 блоков из 2, кол-во символов 535 (3%)

Бетон из граншлака: состав и пропорции

Особенности и области применения

Гранулированный шлак повсеместно применяется в строительных целях. Доменные граншлаки в составе смеси используются в качестве заменителя (иногда частично) песка. Также гранулированный шлак – это эффективный заменитель натуральных материалов из камня, которые используются для ремонта и строительства автомобильных магистралей.

Схема производства бесклинкерных цементов.

Если сравнивать основание из гранитного щебня и из шлака, то второе имеет ряд преимуществ. Благодаря тому что шероховатость поверхности зерен щебня из шлаков больше, он лучше и легче укатывается.

Щебень из доменного шлака повышает качество технологических характеристик бетона, являясь эффективным заполнителем. На 70-80% его прочность выше, чем те же параметры у бетонной смеси с добавлением гранита, что не может не сказываться на качестве готовых изделий.

Схема процесса сухой грануляции доменного шлака.

Мелкозернистый бетон, используемый в армоцементных и железобетонных конструкциях, содержит в своем составе гранулированные шлаки. В целом состав мелкозернистого бетона выглядит следующим образом: в роли вяжущего компонента применяют шлакопортландцемент и бесклинкерные шлаковые вяжущие, дробленый отвальной/литой шлак в качестве заполнителя, вода и ПАВ.

Для достижения полноты химико-физических процессов, которые происходят при тепловлажностной обработке, и высокой удобоукладываемости важно подобрать при выборе сочетания мелкозернистого шлакового бетона необходимое содержание воды.

Количественное соотношение материалов

Ниже представлена таблица, в которой показано, сколько граншлака нужно взять, чтобы приготовить один куб раствора.

Расход каждого компонента зависит от марки смеси, какую вы хотите получить

Марка Цемент (кг) Щебень (м3) Песок (м3)
100 220 0,8 0,6
200 280 0,8 0,5
250 330 0,8 0,5
300 380 0,8 0,4

Количество раствора, необходимого для приготовления и применения на площади конкретных размеров, рассчитывается по следующей формуле: длину нужно умножить на ширину и на глубину обрабатываемой поверхности. Полученная цифра и будет тем количеством, которое вам потребуется для заливки требуемого пространства.

Схема производства шлакопортландцемента.

На качество раствора влияет назначение и ответственность будущей конструкции. Для состава М100 расходуют цемента меньше, чем для М400 (500). В силу того что бетон М400 (500) способен выдерживать большие нагрузки, чем М100, то и соотношение входящих в них материалов будет разным.

Товарный бетон – это М400 (500). Помимо основных составляющих, в них вносят различные добавки (в том числе и морозостойкие). Ниже приведены данные по изготовлению раствора классом М100-450 из цемента М400 (500).

Пропорции бетонной смеси из цемента М400

Марка Объем раствора из 10 л цемента, в л Массовый состав (кг) Ц/П/Щ Массовый состав (л) на 10 л цемента П/Щ
100 78 1/ 4,6/ 7 41/61
150 64 1/ 3,5/ 5,7 32/50
200 54 1/ 2,8/ 4,8 25/42
250 43 1/ 2,1/ 3,9 19/34
300 41 1/ 1,9/ 3,7 17/32
400 31 1/ 1,2/ 2,7 11/24
450 29 1/ 1,1/ 2,5 10/22

Пропорции бетонной смеси из цемента М450

Марка Объем раствора из 10 л цемента, в л Массовый состав (кг) Ц/П/Щ Массовый состав (л) на 10 л цемента П/Щ
100 90 1/ 45,8/ 8,1 53/71
150 73 1/ 4,6/ 6,6 40/58
200 62 1/ 3,5/ 5,6 32/49
250 50 1/ 2,6/ 4,5 24/39
300 47 1/ 2,4/ 4,3 22/37
400 36 1/ 1,6/ 3,2 14/28
450 32 1/ 1,4/ 2,9 12/25

Технология изготовления

(средняя плотность – 1800-2300 кг/м3, прочность – 30-100 МПа)

  • оптимизация зернового состава заполнителя;
  • подбор рационального состава цементно-шлаковой смеси;
  • интенсивное перемешивание цементно-шлаковой смеси в смесителях;
  • применение эффективных способов пропаривания (t = 90-100°C) и уплотнения.

Предварительно дробят гранулированный шлак. Способ дробления во многом определяет форму зерен и величину их поверхности. Полученный состав шлакового заполнителя в виде зерен должен по минимуму обеспечивать потребность смеси в воде. При производстве гранулированного шлака нужно использовать смесь дробленого и недробленого гранулированного шлака, обеспечивающую оптимальный состав заполнителя.

Население с давних времен использует для целей строительства шлаки. Легкий и прочный материал шлакобетон получается путем смешения вяжущего и металлургического шлака. Его стоимость в 1,5 раза дешевле полнотелого кирпича, а эффективность теплозащитных свойств примерно во столько же раз выше. При хорошей защищенности от влаги и гидроизолированном фундаменте срок службы стен из данного материала обладает долговечностью и составляет около 50 лет.

Цемент со шлаком - что это значит?

Цемент со шлаком – строительный материал, применяемый во многих сферах для возведения наземных/подземных, подводных сооружений. Это вяжущий гидравлический компонент, производимый посредством измельчения цементного клинкера, шлака в гранулах (20-80%, но оптимально 50%) и гипса (максимум 5%).

На протяжении достаточно длительного времени в сфере строительства гранулированный шлак считали отходом, но потом начали применять шлаковые бетоны, оценив их долговечность и легкость. Материалы вторичного производства, так называемые отходы работы металлургической промышленности, с добавлением глины, гипса, смешанные с цементом, придают конструкции повышенную прочность.

Шлаковый цемент нашел широкое применение в сооружении железобетонных объектов, где установлены высокие показатели стойкости к воздействию агрессивных химических веществ. Эти бетонные смеси актуальны для монтажа монолитных построек. Так, в случае применения обычного цемента в больших конструкциях выделяется значительный объем тепла, который в процессе быстрого охлаждения может стать причиной появления деформаций и трещин. При использовании шлакобетона такой проблемы не возникает.

Самый распространенный цемент со шлаком – это созданный на соединении щелочного металла и гидросиликата Calcium, в тандеме с гидроилюмосиликатом и мелким металлургическим шлаком. Выполненные из данного материала конструкции дают минимальную пористость. Благодаря высокому качеству гидропоглощение минимально, а стойкость к низким температурам максимальная. Уже через сутки материал набирает около 30% прочности по нормативу.

Когда добавляется шлак в бетонную смесь, она не боится агрессивной среды – морская вода и разного типа хлориды, кислоты и сульфаты конструкции/зданию будут не страшны.

Недостатки

Следует упомянуть, рассматривая цемент со шлаком, что это материал со сравнительно небольшим количеством минусов. Точнее, он один – при нарушении герметичности тары, в которой поставляется цемент, он теряет свою прочность уже через полтора месяца со дня производства.

Достоинства

Рассматривая цемент со шлаком, нужно тщательно изучить все нюансы и особенности. Несмотря на большое количество плюсов, основным достоинством шлакопортландцемента является более низкая себестоимость при прочих равных. Доменный гранулированный шлак, который появляется в качестве отходов выплавки черного металла, проявляет все те же свойства, что и обыкновенный цемент. При этом, предполагает и некоторые положительные свойства.

Основные преимущества цемента со шлаком:
  • Более низкая цена при условии тех же параметров и характеристик прочности.
  • Небольшой показатель плотности и удельного веса не оказывают на фундамент и перекрытия существенного давления.
  • Прекрасная жаропрочность материала – диапазон нагрева доходит до +800 градусов.
  • Коррозийная стойкость на высоком уровне.
  • Высокая скорость затвердевания.
  • Повышенный показатель морозостойкости при применении технологии пропаривания железобетонных изделий.
  • Сравнительно низкая температура тепловыделения.
  • Великолепная стойкость монолита к воздействию сульфатных и пресных вод, другим агрессивным средам.

Технология производства

Цемент со шлаком пропорции для бетона может предполагать разные – все зависит от требуемых характеристик и параметров, условий эксплуатации итоговой конструкции. Обычно в составе шлакоцемента есть три компонента: клинкер, гипс и шлак. Но есть шлаковый бесклинкерный цемент, в котором объем шлака может достигать 90%. Такой материал стоит меньше, но сфера применения его достаточно ограничена.

Процесс производства шлакового цемента простой:
  • Высушивание шлака до уровня влажности менее 1%. В общем объеме материала его доля может варьироваться в пределах от 20 до 80%.
  • Тщательный помол шлака с гипсом и клинкером в мельнице до получения тонкодисперсного гомогенного порошкообразного вещества. Одновременно осуществляется смешивание материалов и доля гипса не должна быть больше 5%.

Цемент со шлаком производят из доменного шлака – вторичного продукта металлургической сферы. Класс материала во многом зависит от качества исходных материалов: свойств клинкера и шлака. Клинкер в смеси выступает в качестве активизатора шлаков.

Класс шлакоцемента определяется видом шлака – он бывает гранулированным, кислым, основным. На прочность влияет не столько физическая структура, сколько химическая формула. Гранулированные шлаки стоят меньше, но нужно помнить, что созданный на их основе раствор будет твердеть дольше обычного и в смесь шлак не стоит вводить в объеме более 50%.

Сферы применения портландцемента со шлаком

Цемент со шлаком применение нашел в самых разных сферах. Часто используют его в строительстве подводных железобетонных конструкций, на которые будет постоянно влиять водная среда. Также материал актуален для создании сухих смесей для производства панелей для стен, других конструкций. Этот тип цемента по характеристикам соответствует портландцементу марки М500.

Шлаковый цемент – популярный и экономный строительный материал, использующийся для возведения плит перекрытия, стен с арматурой. Способность шлакобетона демонстрировать те или иные параметры зависит от класса.

Классы шлакобетона и его применение:
  • 10 – используется при выполнении теплоизоляционных работ
  • 25-35 – актуален для строительства несущих конструкций/элементов
  • 50 – лучший материал для создания наружных несущих стен, разного типа армированных перемычек, внутренних перегородок зданий и т.д.

Шлакобетон ценят за небольшой удельный вес, поэтому часто применяют на серьезных объектах. Таким образом удается существенно снизить нагрузку на конструктивные части и фундамент, сэкономить финансы и время при монтаже плит больших габаритов (за счет пониженной массы).

Основные сферы применения шлакобетона:
  • Создание монолитных/сборных элементов в промышленном/частном строительстве
  • Создание конструкций с необходимостью ускоренного твердения
  • Производство бетонных коммуникационных труб
  • Работы по монтажу дорог, где актуально быстрое схватывание раствора
  • Строительство мостов, эстакад
  • Замес растворов для кладки, оштукатуривания

Когда готовится цемент со шлаком, пропорции для бетона, нужно учитывать одну особенность – несмотря на все положительные свойства материала, через 3-4 десятка лет качество монолита резко снижается. Об этом моменте нужно помнить и вовремя принимать меры по предупреждению деформации конструкций/зданий.

Выбор сырья и особенности хранения

Производство шлакоцемента регулируют ГОСТы 10178-85 и 31108-2003: первый определяет марку прочности, второй – класс. При выборе материала ориентироваться лучше всего на лабораторный анализ.

Обращают внимание на пропорцию химических элементов:
  • В составе доменного шлака должны быть 4 оксида: CaO, SiO2, Al2O3, MgO в общей пропорции 9:1.
  • Объем оксида серы SO3 – максимум 3.5%
  • В клинкере должны быть: MnO в объеме не больше 3%, также C3A и C3S

Цемент на базе шлака долгое время держат во влаге, так как раннее высыхание негативно влияет на твердение. При правильных показателях влажности и высокой температуре твердение ускоряется, в связи с чем обработка цемента в специальных камерах и автоклавах очень эффективна.

Прочность шлакоцемента гарантируется очень мелким помолом, который в ответе за быстрое твердение и высокую прочность. Именно тонкость помола влияет на активность. Если нужно получить высококачественное вяжущее (для фундамента, к примеру) лучше применять сепараторный либо двухступенчатый помол.

В смесь для приготовления шлакобетона добавляют далеко не любое сырье. Основное требование к шлаку – отсутствие в его составе оксидов химических соединений, способных плохо повлиять на свойства материала. Обязательное требование: шлак должен быть чистым, без любого рода примесей (земли, глины, золы и т.д.). Как правило, в цемент идут шлаки металлургической/топливной промышленности.

Из металлургического шлака делают самый прочный бетон. В то же время, из шлаков топливной промышленности больше всего подходят антрацитовые породы. Не применяются для производства шлакоцемента продукты сгорания бурых углей ввиду наличия в них примесей, соединяющихся со шлаком неустойчивыми связями.

Большое значение для чистоты и прочности шлака имеет правильное хранение: шлак перемещают минимум 3 раза в местах хранения, избавляясь от примесей серы и известей. Материал пригоден для производства, пока в нем сохранена кристаллическая структура и отсутствуют признаки распада, появляющиеся под воздействием находящихся в атмосфере газов и влаги в процессе перехода одних соединений в другие. Эти соединения имеют большой объем, ввиду чего при переходе разрушаются и растрескиваются куски шлака.

Класс шлакобетона зависит от величины зерен шлака – они могут варьироваться в диапазоне 5-40 миллиметров. Для получения смеси песок берут фракции максимум 5 миллиметров. Шлаковый песок повышает многие показатели бетона, в том числе прочность и плотность. Из шлакового щебня производят легкий бетон, с прекрасными показателями теплоизоляции, но низкий прочностью.

Технические характеристики

Все свойства и параметры шлакобетона определяются ГОСТ 10178-85 и зависят от используемых в производстве компонентов (их качества и объема).

Компоненты и свойства смеси:
  • В клинкере должно содержаться магния максимум 5-6%, в противном случае понижается качество бетона
  • Шлаки в гранулах, произведенные электротермометаморфическим или доменным путем, входят в состав в объеме 20-80% и определяют плотность, прочность и другие характеристики
  • Чистый гипс, полученный естественным путем с добавлением фтора и фосфора, включается в состав в объеме максимум 5%
  • Чем больше в составе шлака, тем дольше затвердевает смесь и тем меньше тепла продуцируется реакцией гидратации
  • Усадка шлакового цемента такая же, как и у обычного
  • Жаропрочность находится в пределах +600-800 градусов
  • При условии отсутствия плотной молекулярной консистенции, а также использующихся для активации веществ после застывания шлак не станет реагировать с водой, поэтому смесь часто используют в создании конструкций в условиях повышенной влажности

Шлакопортландцемент бывает быстротвердеющим и с нормальными параметрами твердения. Для активизации процесса в материал добавляют присадки – это специальные ускорители вулканического или минерального происхождения (это могут быть пемза, пепел). Произведенный из шлака бетон готовят в таком соотношении: 4-5 частей шлака, по 2 части песка и цемента.

Конструкции/здания достигают прочности уже в течение 7-14 дней. В прохладных условиях материал твердеет медленно, поэтому для ускорения процесса используются обработка теплом, добавка специальных присадок.

Нужно помнить, что срок годности шлакоцемента намного ниже в сравнении с обычным. Материал можно использовать 45 дней после отгрузки с производства, так как по прошествии этого времени он теряет характеристики водонепроницаемости и прочности.

Портландцемент и шлакопортландцемент – отличия

Отличия обыкновенного портландцемента и материала на базе шлака определяют сферу использования смесей. Свойства и параметры достаточно сильно разнятся, поэтому до начала работ нужно все тщательно изучать.

Чем отличается цемент со шлаком от обычного:
  • Цена портландцемента намного выше стоимости смеси со шлаком.
  • Портландцемент при условии отсутствия присадок быстрее набирает прочность.
  • Отличается состав – в цементе со шлаком есть также гипс, в портландцемент часто добавляют различные присадки-ускорители, пластификаторы и т.д.
  • У шлакоцемента менее выражена экзотермическая реакция при застывании, благодаря чему бетон почти не греется, поэтому не может использоваться при низких температурах (но и усадки, деформаций дает меньше).
  • Цемент со шлаком демонстрирует меньшие показатели плотности и массы готовых конструкций.

Классификация портландцемента со шлаком

Портландцемент со шлаком делится на разные классы, каждому из которых присущи определенные технические характеристики и параметры, отраженные в нормативных документах. Ниже представлены таблицы со всеми значимыми данными, без которых невозможно выполнить расчеты и начать работы.

Класс 300 по ГОСТ 10178-85

Класс 400

Класс 500

Приготовление бетона со шлаком

В составе шлакоцемента основными компонентами являются сам шлак, клинкер и гипс в разных пропорциях. Оптимальное соотношение указано в документах и сертификатах, процесс приготовления смеси идентичен работе с обычным цементом.

Состав смесей для приготовления шлакобетона

Чтобы получить шлакобетон средней марки, достаточно взять 4-5 частей фракционной смеси шлака, по 2 части песка и цемента. Удешевить раствор можно посредством смешивания цемента и извести в пропорции 3:1.

Как приготовить

За несколько часов до предполагаемого замеса раствора желательно увлажнить шлак водой для повышения длительности службы бетона. Потом все компоненты смешивают в нужных пропорциях, аккуратно перемешивают до однородности. Готовую массу используют в течение часа-полтора.

Шлаковый цемент – прочная и высокоэффективная смесь, которая часто используется в выполнении разнообразных ремонтно-строительных работ. Пропорции входящих в состав материалов можно менять для получения нужных свойств и характеристик.

Шлак+Цемент+Умелые руки=Дачный дом


Этот дачный дом (рис. 1), построенный автором, стоял 20 лет и простоял бы еще 50 лет, если бы деревня оказалась перспективной. Дом был сухой и теплый. А для его сооружения потребовались цемент, шлак и, конечно, умелые руки.

Дачный дом начинается с фундамента
Перво-наперво пришлось выкопать траншею под фундамент. Грунт был глиняный, и размеры траншеи оказались небольшими: 50 см шириной и 50 см в глубину.

Фундамент решил сделать ленточный заливной из кирпичных обломков размером до 7 см (заметим, что кирпичный щебень должен быть чистым, без пыли и мелкой крошки). Весь дачный дом строился на чистой воде.

На дно траншеи ровным слоем насыпал речной песок (толщина слоя 15— 20 мм). На песок уложил половинки кирпича с зазорами 3—5 мм, а сверху насыпал заготовленный кирпичный щебень слоем толщиной 10 см (рис. 2).


В продолговатом ящике приготовил сухую смесь цемента и песка в соотношении 1 :5 (по объему). Перед приготовлением раствора цемент и песок всегда тщательно перемешивал в сухом виде до образования однородной смеси.

Так как песок и цемент в растворе быстро оседают, заливку фундамента производил из ведра. То есть сначала в ведро насыпал сухой раствор (1/2 ведра), а на краю траншеи, размешивая смесь, добавлял в ведро воду до верха. Приготовив раствор, сразу целиком ведро выливал на щебень. При этом весь раствор должен пройти сквозь щебень. Если сверху образуется горка из раствора — значит, раствор густой. Заливать раствор из ведра нужно не в одно место, а по периметру всего фундамента через 30—40 см для обеспечения равномерности заливки. После полной заливки первого слоя хорошо бы посредине траншеи по всему периметру положить хоть бы одну нитку толстой проволоки. Я сам в качестве арматуры положил тонкие трубы от отопления.

Весь фундамент хорошо бы залить вровень с землей за один день. При заполнении раствором траншеи я уложил его в три слоя. В верхнем слое в 5—10 см от поверхности предусмотрел еще одно армирование. Не забудьте, конечно, проверить «горизонтальность» фундамента по уровню, ватерпасу и т. д.
С наружной стороны дома двумя целыми кирпичами сделал напуск, тем самым на 10 см расширяя фундамент. То есть теперь его ширина стала 60 см, а высота фундамента увеличивается на 2 толщины кирпича. Теперь с внутренней стороны фундамента укрепим доску опалубки и заполним промежуток между кирпичами напуска и опалубкой шлакопесчаноцементным бетоном. Компоненты бетона (шлак, песок, цемент) взяты в соотношении 6:1:1. Дозировать компоненты раствора рекомендую ведрами.

Вначале следует хорошо размешать цемент с песком, а затем уже эту смесь перемешать со шлаком. Вода в бетон добавляется в зависимости от влажности песка и шлака, но учтите, что раствор (последнее не забудьте сделать!) не должен быть жидким и его можно было бы трамбовать.
Залив бетон в опалубку фундамента вровень с верхним кирпичом напуска, сверху делаем ровную стяжку из цементного раствора толщиной 10—15 мм. При приготовлении раствора для стяжки на 1 часть цемента берется 4— 5 частей песка.

Через 2—3 дня можно укладывать сверху стяжки гидроизоляцию, например, из рубероида (желательно одной непрерывной лентой без разрывов). Если придется-таки стыковать концы, делать это нужно внахлест, чтобы концы рубероида накладывались друг на друга не менее чем на 50—60 см. Лучшая гидроизоляция получается из рубероида или толя, уложенных на горячий битум, то есть на бетонную стяжку наносится слой разогретого битума, а на битум укладывается рубероид. Надежнее, конечно, на первый слой рубероида с помощью того же битума наклеить еще один. Боковины рубероида обязательно должны свисать со сторон фундамента не менее чем 5 см.

Цоколь
Итак, фундамент закончен. Теперь на очереди цокольная часть (рис. 3). Как и надземную часть фундамента, наружную сторону цоколя делаем с кирпичной облицовкой, которую можно сложить из неровных половинок, конечно, укладывая их неровностями внутрь, что улучшит их скрепление с бетоном. Высоту цоколя обычно делают 60—75 см.


Отметим, что чем выше цоколь, тем лучше будет проветриваться подполье. Конечно, прежде чем начать сооружение цоколя, необходимо уложить на гидроизоляцию фундамента цементную стяжку толщиной 5—10 см. В цоколе обязательно предусмотрите окна для проветривания подполья. Во время бетонирования в окнах можно закрепить сетки (проволочную или сделанную из арматуры). Наверху цоколя, как и на фундаменте, делается цементная стяжка, умелыми руками укладывается гидроизоляция и снова цементная стяжка, которая тщательно выравнивается мастерком. Состав шлакобетона для цоколя тот же, что и для верхней части фундамента.

Стены
Прежде всего для будущих стен необходимо соорудить опалубку из деревянных щитов высотой 40—45 см (рис. 4). Стойки, крепящие щиты, лучше врыть в землю. Расстояние между стойками, естественно, зависит от толщины досок в щитах опалубки и от ширины стен (не забудьте 5 см на зазор). Главное требование к опалубке, чтобы при трамбовке ее доски не выгибались, что выяснится при первой же трамбовке совместно с засыпкой.


Стойки сверху сбиваются планками, но можно скрепить и щиты. Бока фиксируются при помощи клиньев, вбиваемых между щитами и стойками в зазор, который также необходим для более удобного снятия и установки щитов на другое место.

Как правило, стены домов обычно делаются из монолитного бетона, но из-за нехватки цемента автор решился на эксперимент и соорудил стены из шлакоцементного бетона не сплошными, а с каналами.

Но лучше вообще-то дачные дома из шлакоизвестковоцементного бетона. Известь не дает отсыревать стенам, и они будут теплее. Если извести мало, можно ограничиться известковым бетоном от гидроизоляции до окон. В принципе шлакоизвестковоцементный бетон можно составить из компонентов, взятых в соотношении 10:1:1 (по объему).

Гашеную известь следует процедить сквозь металлическую мелкую сетку, чтобы не было комков, и разбавить водой, чтобы лучше размешивался состав бетона. Воду удобнее добавлять лейкой понемногу.

Но вернемся к стенам. Автор бетонировал дачный дом с помощью всего двух щитов, так что много материала для опалубки не потребовалось, да и работать с такими щитами легко. После установки опалубки (щитов) вначале бетон расстилается сплошным слоем толщиной 10—12 см по цементной стяжке и утрамбовывается. Затем на этот слой на расстоянии 10—15 см от щита ставится кусок фанеры или толстой негнущейся жести высотой 35—40 см, длиной 50 см (рис. 5). Промежуток между щитом и фанерой осторожно заполняется бетоном. Слой должен быть такой высоты, чтобы, аккуратно уплотненный, он не разрушился, если убрать фанеру. Можно свободное пространство между фанерой и щитом заполнить засыпкой, а затем, осторожно вынув фанеру, операцию повторить у противоположного щита, но засыпку уже делать вровень со слоем уже уложенного бетона. Во время работы следите, чтобы засыпка не попадала в бетон.


В стенах через каждые 30—50 см делаются поперечные перегородки шириной 10—15 см. Совпадение перегородок не обязательно. Образующиеся квадратные пустоты засыпают мелким шлаком, желательно от некоксующихся углей, керамзитом.

Для образования пустот удобно использовать специальный фанерный ящик с немного скошенными стенками, чтобы ящик было легче вынуть из стены после заливки бетона (рис. 6).


Углы дома монолитные — 50X50 см. В дверном проеме толщина стенок 25 см, в оконных — как у стен.
Для оформления окон наличниками понадобится дополнительная опалубка (рис. 7), состоящая из двух вертикальных досок (между досками предусматривается расстояние, равное ширине кирпича). При помощи этой опалубки в боковинах наличников укреплялись кирпичи, которые, выступая из стены, образуют как бы наличник, придавая окну нарядный вид. Итак, на кирпичный подоконник в промежуток между досками опалубки ставится распорка высотой 65 мм и толщиной, равной толщине доски опалубки.

На распорку в пространство между досками устанавливаются две половинки кирпичей (насухо), затем на них ставится опять распорка и целый кирпич. На него снова распорка, половинки кирпича и т.д.

Кирпичи вставляются в процессе бетонирования, причем укладываемый раствор прижимает их к доске, которая прибита к наружным сторонам досок дополнительной опалубки.

Низ подоконника делают, как цокольную часть дома.

Перекрытие оконных и дверного проемов осуществляют монолитными перемычками, для которых делается опалубка в виде ящика. На дно опалубки, чтобы из нее не вытекала вода, подстилается полиэтиленовая пленка, рубероид, пергамин. В перемычках необходимо уложить проволочную арматуру (5—6 штук), концы арматурин должны быть загнутыми и заходить на простенки не менее чем на 25—30 см.Высота перемычек 12—15 см. Бетон готовится на песке.

Карниз кладут с облицовкой из кирпичей, как цоколь.

Под потолочными балками — матицами выкладывается площадка из шлакопесчаноцементного бетона (6:1:1) толщиной 10—12 см (рис. 8). На балки кладется обвязка из бревен, в которые врубаются стропила.


На углах дома сделаны пилястры — выступы, которые должны выступать от стены дома на 25—30 мм, как и наличники.
Делаются пилястры так: угол от цоколя до карниза размечается на прямоугольники, половина из которых на 6—10 см меньше (см. рис. 1). Приготовьте бруски 50X25 мм, а затем обработайте их так, чтобы сечение брусков имело форму трапеции с меньшим основанием — 10—15 см (рис. 9). Прибейте к стенке бруски широкой стороной кверху по линиям разметки прямоугольников. В ограниченную брусками поверхность вбейте до половины немного старых кривых гвоздей и заштукатурьте прямоугольники. Полутерком выровняйте по брускам заполненные штукатуркой прямоугольники. Через прибитую к рамке металлическую сетку с ячейками от 5 до 10 мм с силой бросайте раствор на поверхность прямоугольников, в результате чего на них образуются бугорки. Рамку с сеткой нужно держать на расстоянии 15—20 см от стены. По окончании штукатурных работ снимите бруски, сбоку подровняйте фаски (скосы) теркой, сделав их гладкими. Стены дачного дома, естественно, штукатурят.

Потолок
Сверху на потолочные балки прибивают брусья, а на них кладут сбитые из досок щиты. На щиты, в свою очередь, укладывают теплоизоляционный материал. Снизу к балкам прибивают листы фанеры, оргалита или другого материала.

Внутренняя ширина дома 4 м, площадь 27 м2. Отапливался дом варочной печью два раза в день в условиях московских морозов, на что требовалось 2 т угля антрацита на всю зиму.

Под полом можно сделать подполье.

У автора дом был без отмостки и не было никакой сырости.

Дом, сделанный умелыми руками, простоял около 20 лет и не приобрел ни одной трещины.

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Бетон из шлака (шлакобетон). Статьи компании ««МК-ОМБ» (мастер класс-оборудование малого бизнеса)»

Из шлакобетона возводят монолитные и блочные наружные и внутренние стены.
Шлакобетон является дешевым и хорошим конструкционным материалом для строительства малоэтажных зданий.

Вяжущим для шлакобетона могут служить цемент, известь, гипс, глина и др.

В качестве заполнителя обычно используют просеянный антрацитовый или каменноугольный шлак.

Свежий шлак обычно содержит много вредных для бетона примесей (несгоревший уголь, сера, магний, известь и др. ).

Чем больше в шлаке несгоревших угольных частиц, тем он темнее.
Шлак может содержать до 40% несгоревшего угля и пыли. Изделия из такого шлака огнеопасны, и для их изготовления требуется большой расход вяжущего вещества.

Освободиться от вредных примесей можно следующим образом. Осенью шлак привозят на стройплощадку и складируют в кучу высотой 1,5…2 м.
До весны в таких условиях свежий шлак намокает, негашеная известь гасится, а примеси серы, магния и другие растворяются и смываются водой.
Шлаковую кучу следует размещать на местности с уклоном, чтобы растворенные примеси не накапливались в нижних слоях, а стекали вместе с водой.
Если процесс обработки надо ускорить, то шлак предварительно просеивают через сито с размерами ячеек 2…2,5 мм и потом в течение месяца каждый день поливают водой.

Для получения легкого и прочного шлакобетона надо обеспечить его оптимальный гранулометрический состав.

Поэтому сначала шлак просеивают через сито с размерами ячеек 40×40 мм, а потом — 5×5 мм.

Шлак, который не просеялся через сито с ячейками 5×5 мм, называют крупным.
Шлак, который просеялся через это сито, еще раз просеивают через сито с размерами ячеек 1×1 мм, его называют мелким. Таким образом получают две фракции шлака:
крупную и
мелкую.

Составы шлакобетона могут быть очень разнообразны. Ориентировочные составы шлакобетона на базе цемента как вяжущего вещества.

Шлакобетон марок 50 и 75 используется для устройства армированных перемычек и перегородок.

Прочность и теплопроводность шлакобетона в очень большой степени зависит от гранулометрического состава шлака, т. е. от соотношения мелких (до 5 мм) и крупных (5…40 мм) частиц.

Если преобладают крупные частицы, шлакобетон получается более легким (благодаря пустотам, не заполненным мелкой фракцией) с лучшими теплоизоляционными свойствами, но меньшей прочности.

Поэтому к соотношению крупных и мелких частиц шлака надо подходить дифференцированно, в зависимости от того, для какой конструкции изготовляется шлакобетон.

Для внутренних несущих стен это соотношение должно быть изменено в сторону мелких частиц, так как указанные стены воспринимают большую нагрузку, а их теплоизоляционные свойства не играют никакой роли.

Если конструкция из шлакобетона не является несущей, а служит только ограждающей, тогда должны преобладать крупные частицы.
Наружные несущие стены должны обладать хорошими теплотехническими свойствами и достаточной прочностью. Поэтому соотношение крупных и мелких частиц здесь имеет среднее значение между обоими ранее рассмотренными случаями.

Состав бетоной смеси

  1. Шлак металургических предприятий

  2. Марка цемента 400.

  3. На 1 м3 готовой смеси следует брать 200…250 л воды. Обычно неизвестно количество воды, находящейся в шлаке. Поэтому воду следует добавлять исходя из условия, что консистенция шлакобетонной смеси должна быть подобна консистенции легкоувлажненной земли.

Шлакобетон марки 10 применяют для теплоизоляции, марок 25 и 35 для наружных стен, а марки 50 — для внутренних несущих стен.
Для повышения прочности шлакобетона часть мелкого шлака можно заменить крупнозернистым песком.

Для улучшения теплотехнических свойств шлакобетона можно использовать как основное вяжущее вещество известь или гипс с небольшим добавлением цемента.

Для строительства малоэтажных зданий используют следующие три состава шлакобетона:

1) шлакобетон марки 40 плотностью 1050… 1200 кг/м2 — для строительства наружных и несущих внутренних стен, а также дымоходов;

2) армированный шлакобетон марки 100 плотностью 1400 кг/м2 —для устройства дверных и оконных перемычек, несущих плит перекрытия и др. ;

3) шлакобетон марки 25 плотностью 950… 1050 кг/м2 — для устройства выравнивающего слоя под полы и перегородок.

Тщательное перемешивание компонентов для шлакобетона еще важнее, чем для обыкновенного бетона, потому что прочность шлакобетона намного ниже прочности обыкновенного бетона.

За несколько часов до приготовления шлакобетона шлак обязательно надо увлажнять (этого не надо делать после дождя).

Увлажнение шлака необходимо для того, чтобы цемент или известь равномерно покрыли все гранулы шлака и попали в поры.

Если сначала преремешать сухой шлак с цементом и известью, а затем присоединить воду, то масса шлакобетона станет очень влажной и жидкий цемент и известковое молоко будут стекать с дощатого настила.

Увлажненный шлак тщательно перемешивают с цементом или цементно-известковой смесью.

Гашеную известь в виде известкового молока можно добавить и позже. Затем добавляют недостающее количество воды и всю смесь перелопачивают до получения однородной массы.

Чтобы избежать устройства опалубки, необходимой при бетонировании стен, в последнее время многие индивидуальные застройщики отдают предпочтение изготовлению шлакобетонных блоков. Особенно это распространено за границей.

Наиболее часто блоки делают длиной 390 мм, шириной 190 мм и высотой 188 мм. Для изготовления подойдут предлагаемые нами вибростанки «Мечта застройщика», «Один икс», «Марс», «Каманч».

Шлакобетон твердеет намного медленнее обычного бетона, и его чувствительность к атмосферным воздействиям тоже выше. Поэтому рекомендуется данные блоки изготовлять под крышей или по мере готовности переносить их под крышу ивыдерживать под ней не менее месяца.

Б открытом виде шлакобетонные блоки можно хранить только под полиэтиленовой пленкой или рубероидом.

Летом, начиная со следующего дня после изготовления, шлакобетонные блоки надо поливать водой каждый день в течение двух недель, а следующие две недели — через день. Если шлакобетонные изделия находятся под пленкой, то поливать их можно реже. После 5…6-дневного твердения блоки можно сложить в штабель высотой до 150 см, но штабель должен находиться под крышей.

Шлакобетон и шлакощелочный бетон изготовление, свойства и особенности применения

Шлак – это сплав оксидов, который представляет собой сопутствующий продукт. Он используется при формировании специального бетона, шлакощелочного, который используется при строительстве малоэтажных зданий, где нет серьезной нагрузки на стены. Однако помимо шлака, как дополнительного укрепляющего вещества, из него можно сформировать и прочный цементный раствор, применяемый в строительстве очень широко.

Изготовление шлакобетона

Шлак имеет зерновой вид. И в зависимости от их вида, производится несколько вариантов, щебень и песок. Щебень помогает обеспечить высокий уровень теплоизоляции, а песок гарантирует прочность и надежность конструкции, так как имеет меньший размер зерен. Когда происходит приготовление такого цементного раствора самостоятельно, то процесс ничем не отличается от стандартного варианта такого материала.

Во-первых, для получения шлакощелочного бетона или шлакобетона, к обычному раствору добавляет шлак. То есть смешивает цемент, песок и непосредственно шлак. Все это делается в сухом виде. Во-вторых, нужно добавить глиняное и известковое тесто, так материал получится более пластичным. И, в-третьих, вливается вода, причем в самый последний момент. Все пропорции должны указываться в инструкции и будут зависеть от вида цемент и иных составляющих компонентов.

Использование шлакобетона при строительстве

Рассматриваемый материал может применять в различных ситуациях, особенно часто он используется при возведении конструкций, как тех, что требует легкого материала, так и тех, что необходимы для фундамента. Шлакобетон – облегченный материал, он удобен и универсален, его также применяют при возведении стен, тем более что он дает прекрасную защиту от высоких температур, шума и сохраняет при этом тепло в помещении.

Существуют специальные классификации шлакобетона. Они определяются в зависимости от марки материала. Первый вариант, марка «Десять», она предназначается для мест, где необходима теплоизоляция. Второй вариант – марка «Двадцать пять» и «Тридцать пять», с помощью такого бетона формируются несущие конструкции. И третий вариант – марка «Пятьдесят», она также предназначается для несущих стен, как снаружи, так и внутри помещения, а также помогает при создании армированных перегородок.

Преимущество такого шлакобетона заключается в том, что он имеет маленький удельный вес. То есть при использовании данного материала, нет сильной нагрузки на фундамент, каркасы и несущие стены, что повышает прочность сооружения в целом. Недостатком же определяется медленный процесс затвердевания. Для того чтобы была возможна дальнейшая эксплуатация сооружения должно протий целых два месяца, иначе конструкция получится непрочной.

При производстве таких блоков, необходимо уделять внимание попаданиям влаги. В течение первых трех нужно совершить максимум действий, которые предохранят конструкцию от воздействия воды, так как она способна привести к ее разрушению. В соответствии со всеми характеристиками подобные блоки придут лишь через год после их создания, что также можно определить, как недостаток.

Достоинства бетона на основе шлакощелочного цемента

Несмотря на некоторые ограничения, такой вариант бетона имеет ряд преимуществ, которые и привлекают большинство потребителей при проведении строительных работ.

  • При использовании такого варианта бетона создается меньшее количество пор. Эта черта существенно отличает его от обычного бетона. Преимущество заключается в том, что поглощение влаги значительно снижается, а устойчивость к морозам, напротив, повышается в несколько раз.
  • При использовании шлакобетона коррозия арматуры, которая создается из металлов, протекает в несколько раз медленнее, чем при применении обычного вида бетона.
  • При использовании шлакобетона наблюдается повышенный уровень прочности конструкций и сооружений.
  • Используемая смесь такого рода хорошо укладывается и хорошо обрабатывается в дальнейшем.
  • Не смотря на длительный период застывания, тридцать процентов прочности могут быть набраны за первые сутки.
  • Шлакобетон обеспечивает защиту от воздействия различных агрессивных веществ окружающей среды.
  • При выборе бетона на основе шлакощелочного цемента и шлакобетона стоит помнить о длительном процессе затвердевания, если нарушить принцип применения, то конструкция не будет прочной, а значит, прослужит слишком долго.

Как правильно произвести легкий бетон из шлака

21 Янв by admin

Часто в строительстве не имеет смысла использовать материалы неоправданно завышенной прочности. Например, строим здание с малым количеством этажей. Конструкции там мало нагружены, поэтому на стены и перегородки нет сильной нагрузки и можно использовать материалы с прочностью пониже. Например, легкий бетон.

Бетонная смесь для легкого бетона довольно проста. Основная часть «коктейля» шлак. При смешивании с цементом получается шлакобетон материал легкий, теплый и достаточно прочный. Кроме того, возведение обойдется гораздо дешевле, а при хорошей надежной влагоизоляции срок службы таких стен составляет более 50 лет. Еще одна положительная деталь — шлак, для приготовления такой смеси можно использовать самый разный. Металлургический, топливный. Самый распространенный и доступный конечно топливный, который образуется после сгорания угля. Лучше всего использовать шлак после сгорания антрацитовых углей, а вот шлак после сгорания бурого или подмосковного угля уже похуже.

Первое требование к шлаку, который мы будем использовать для приготовления смеси его чистота. В нем не должно быть глины, земли и других посторонних примесей присутствие примесей, во-первых, снизит в итоге качество нашего шлакобетона, во-вторых, сложно будет угадать конечный результат при использовании «грязного» исходного сырья.

Отбирая шлак, нужно помнить, какие именно теплозащитные свойства и характеристики прочности мы хотим получить от стены из нашего шлакобетона. Если мы хотим в первую очередь легкую и теплую стену, лучше отбирать шлак крупной фракции, с гранулами 6-45 мм. Стена получится легкой и теплой. Но она будет и менее прочной.

Шлак с мелкими гранулами даст нам прочный бетон. Например, шлак с гранулами 0.3-6 мм даст нам прочную стену, но и тепловые свойства ее будут низкими. Для получения необходимого результата можно комбинировать шлак разных фракций при приготовлении смеси.

Например там, где от стены требуется прочность и достаточная теплозащита, можно смешать крупную и мелкую фракции шлака. Соотношение крупная: мелкая фракции в пропорциях для приготовления смеси при этом обычно делается 7:3 или 6:4. Это даст достаточную прочность и хорошую теплозащиту для, например, несущих или наружных стен здания. Вдобавок для экономии цемента можно при этом использовать известь или глину в качестве добавок к бетонной смеси.

Приготовление самой смеси для легкого бетона ничем не отличается от приготовления обычной, разве что крупную фракцию шлака перед началом смешивания лучше увлажнить. Монолитные стены из приготовленного таким способом шлакобетона можно возводить так: заливается слой 15-20 см, после высыхания опалубка переставляется, заливается следующий слой и так до нужной высоты. Главное, при заливке слоя, нужно удалять пустоты. То есть слой нужно трамбовать и штыковать. Это достаточно хорошо препятствует образованию пустот.

Стены сохнут довольно долго, 25-30 дней. После высыхания можно приступать к дальнейшим работам отделке и пр. Хорошие результаты в плане придания внешнего вида получаются, если обкладывать полученные монолитные стены кирпичом. Или использовать другие типы отделки. Здесь много вариантов придания законченного благородного внешнего вида строению, зависит конечно от фантазии строителя и финансовых вложений.

Дозировка шлакового цемента

Дозировка бетона - это выбор пропорций ингредиентов для наиболее экономичного использования имеющихся материалов для производства бетона с требуемыми свойствами.

Зачем использовать шлаковый цемент в бетоне?

В бетоне шлаковый цемент может составлять от 20 до 80 процентов в зависимости от области применения. Он заменяет портландцемент в соотношении один к одному по массе. Доля используемого шлакового цемента обычно определяется требованиями к прочности, долговечности, времени схватывания, тепловыделению или устойчивости бетонной смеси к реакции щелочного кремнезема (ASR) и сульфатному воздействию.Диапазон коэффициентов замены для различных приложений показан в таблице 1, хотя конкретные коэффициенты замены будут варьироваться в зависимости от конкретных обстоятельств.

Таблица 1

Шлак Цемент для бетонных работ
Бетонное покрытие 25-50%
Наружные плоские поверхности, не подверженные воздействию антиобледенительных солей 25-50%
Наружные поверхности, подверженные воздействию антиобледенительных солей с в / см 25-50%
Внутренние плоские конструкции 25-50%
Цокольные этажи 25-50%
Опоры 30-65%
Стены и колонны 25-50%
Откидные панели 25-50%
Предварительно напряженный бетон 20-50%
Сборный бетон 20-50%
Бетонные блоки 20-50%
Бетоноукладчики 20-50%
Высокая прочность 25-50%
Снижение ASR 25-70%
Сульфатостойкость
Эквивалент типа II
Эквивалент типа V
25-50%
50-65%
Пониженная проницаемость 25-65%
Массивный бетон 50-80%
Скачать PDF с диаграммой ЗДЕСЬ.
Дозирование бетона с использованием шлакобетона

Бетонные смеси, содержащие шлаковый цемент, должны быть дозированы в соответствии с ACI 211.1. Удельный вес шлакового цемента колеблется от 2,85 до 2,94, в зависимости от источника шлака, по сравнению с до 3,15 для портландцемента. Разница в удельном весе означает, что для замены портландцемента той же массы будет использован больший объем шлакового цемента. Больший процент штрафов обычно предлагает смеси, которые легче укладывать, отделывать и уплотнять.Более высокий процент крупнозернистого заполнителя может быть использован для увеличения прочности и снижения расхода воды без ущерба для пластика. характеристики.

В целом потребность в воде при любом спаде может быть снижена до пяти процентов. При расчете соотношения водоцементного материала всегда следует учитывать шлаковый цемент. Шлаковый цемент совместим с химическими добавками, которые регулярно используются в бетоне. Эффекты химических добавок в бетоне, содержащем шлаковый цемент, аналогичны их эффектам в обычных условиях. портландцементный бетон.Пробные партии определят правильные дозировки примесей. Шлаковый цемент не содержит углерода и, следовательно, не должен вызывать колебаний содержания воздуха. Шлаковый цемент также совместим с пуццоланами, такими как летучая зола или дым кремнезема.

Процент шлакового цемента, используемого для максимального увеличения прочности, обычно составляет от 40 до 50 процентов. Это также обычно оптимальный процент для использования в бетоне, чтобы обеспечить наименьшую проницаемость для проникновения агрессивных растворов и наибольшую устойчивость к ASR и сульфатной атаке.Шлаковый цемент, используемый при коэффициенте замещения более 25 процентов, может вызвать увеличение времени схватывания. Низкое тепловыделение, характерное для шлакового цемента летом, выгодно, поскольку дает больше времени для укладки и отделки бетона. Зимой увеличенное время схватывания, происходящее с более высокий процент шлакового цемента может быть компенсирован использованием химических добавок или нагретых материалов.

Повторное дозирование смесей со шлаковым цементом

Большинство производителей уже используют ряд смесей.Самый простой способ добавить шлаковый цемент - выбрать обычную смесь, которая продемонстрировала удовлетворительный уровень производительности. на основе таких критериев, как прочность на сжатие, прочность на изгиб или проницаемость. Пробные партии эквивалентных смесей, содержащих шлаковый цемент на различных уровнях, должны быть оценены на предмет желаемого Тактико-технические характеристики (таблица 1).

ссылку

  1. ACI 211. 1-91, Стандартная практика выбора пропорций для нормального, тяжелого и массивного бетона; Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, Мичиган, 1991 г.

«Как и любой бетон. смеси, следует провести пробные партии для проверки бетона характеристики.Результаты могут отличаться в зависимости от различных обстоятельств, в том числе температура и компоненты смеси, среди прочего. Вам следует обратитесь за помощью к своему специалисту по шлаковому цементу. Ничего не содержало в данном документе следует рассматривать или толковать как гарантию или гарантию, либо явные или подразумеваемые, включая любую гарантию пригодности для конкретного цель."

Прочность шлакового цемента

Почему важны улучшенные сильные стороны?

Бетон из шлакобетона обеспечивает более высокую прочность на сжатие и изгиб по сравнению с прямым портландцементным бетоном.Повышенная прочность облегчает достижение заданных коэффициентов безопасности бетонной смеси и может предоставить инженерам инструмент для оптимизации конструкции бетонных элементов. Он обеспечивает улучшенные свойства материала, позволяя производителям оптимизировать конструкцию бетонной смеси. Владельцы могут осознавать снижение затрат в течение жизненного цикла.

Как шлаковый цемент улучшает прочность?

Шлаковый цемент увеличивает прочность на сжатие и изгиб обычного бетона (рис. 1 и 2) и часто является жизненно важным компонентом при производстве высокопрочного бетона.28-дневная прочность обычно увеличивается по мере увеличения процентного содержания шлакового цемента до примерно 50 процентов шлакового цемента в процентах от вяжущего материала. Когда портландцемент реагирует с водой, он образует гидрат силиката кальция (CSH) и гидроксид кальция (Ca (OH) 2 ). CSH - это клей, который обеспечивает прочность и скрепляет бетон, Ca (OH) 2 - это побочный продукт гидратации портландцемента, который не способствует прочности. Когда шлаковый цемент используется как часть вяжущего материала в бетонной смеси, вступает в реакцию с водой и Са (ОН) 2 для формирования дополнительных CSH.Дополнительный CSH уплотняет бетонную матрицу, повышая прочность.

Как шлаковый цемент влияет на развитие прочности?

Когда в бетонных смесях используется шлаковый цемент, раннее развитие прочности может быть медленнее, а предел прочности будет выше, чем у простых смесей портландцемента. Если требуется более быстрое развитие прочности, бетонную смесь можно модифицировать с помощью обычной технологии, например, с использованием ускоряющих добавок или использования нагретых материалов или условий отверждения.Бетон, сделанный из шлакобетона, будет иметь более высокий рост прочности в течение срока службы бетонного элемента по сравнению с прямыми портландцементными бетонными смесями. Несколько факторов влияют на развитие прочности смеси. Они включают:

  • Химический состав шлака.
  • Пропорции шлаковой составляющей.
  • Температура среды отверждения.
  • Химический состав цементного компонента.
  • Температура бетона.
  • Крупность шлаковой составляющей.
  • Наличие растворимой щелочи.

Шлаковый цемент особенно сильно влияет на прочность бетона на изгиб. Прочность на изгиб (или модуль разрыва) является одним из основных факторов при проектировании бетонного покрытия. Повышенная прочность на изгиб очевидна на Рисунке 2, где при использовании 50-процентного шлакового цемента достигается 20-процентное улучшение прочности, даже несмотря на то, что общее содержание вяжущего снизилось на 52 фунта / куб. Ярд.Повышенная прочность на изгиб объясняется повышенной плотностью пасты и улучшенной связью паста-заполнитель.

Каковы преимущества повышенной прочности
Характеристика Предел прочности на сжатие Преимущества прочности на изгиб
Повышенный коэффициент безопасности Повышенная надежность Повышенная надежность
Оптимизированная конструкция элементов Более тонкие элементы
Более легкие элементы
Меньше элементов
Меньше статическая нагрузка
Больше полезной площади пола
Более тонкая секция
Оптимизированные конструкции смесей Более низкий коэффициент цементирования
Меньшая усадка
Меньшее тепло
Меньше цементирующие факторы
Меньше усадка
Меньше скручивание
Стоимость жизненного цикла Увеличенный срок службы Увеличенный срок службы
Снижение затрат на техническое обслуживание
Большая способность справляться с неожиданным увеличением объемов трафика

«Как и любой бетон. смеси, следует провести пробные партии для проверки бетона характеристики.Результаты могут отличаться в зависимости от различных обстоятельств, в том числе температура и компоненты смеси, среди прочего. Вам следует обратитесь за помощью к своему специалисту по шлаковому цементу. Ничего не содержало в данном документе следует рассматривать или толковать как гарантию или гарантию, либо явные или подразумеваемые, включая любую гарантию пригодности для конкретного цель."

Свойства шлакобетонов

Свойства шлакобетонов

ASMS ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРИМЕЧАНИЕ № 1

Бетоны, содержащие измельченный доменный гранулированный железный шлак в виде Заменитель портландцемента проявляет свойства, аналогичные свойствам, содержащим портландцемент. только цемент.

За исключением прочности в раннем возрасте, большинство свойств усилен заменой цемента измельченным шлаком. Это привело к смешиванию шлака. цементы, заменяющие портландцемент типа GP во многих областях, а также при производстве специальные смеси для придания бетону свойств, которые невозможно получить с помощью имеющихся Типы портландцемента.

Данные, представленные для шлакоцементных смесей, взяты из коммерческие и исследовательские проекты.Представленные свойства включают прочность, усадку, повышение температуры, морская стойкость и сульфатостойкость. Данные по тройным смесям также представлен.

Введение

Измельченный гранулированный доменный шлак из чугуна используется в Австралии с середины шестидесятых. На восточном побережье шлак как альтернатива цементу в виде измельченный шлак и смешанные цементы не пользовались постоянной доступностью до тех пор, пока не реинтродукция в 1982 г.

В Западной Австралии наличие шлакового цемента непрерывно с 1970 года, когда измельченный шлак стал доступен производителям бетона. Шлак цементные смеси были введены в производство в 1974 году и в настоящее время доступны из двух цементных производители.

В настоящее время использование гранулированного шлака в качестве альтернативы цементу находится на высоком уровне. спроса и около 250 000 тонн гранулированного шлака производятся в смешанные цементы от четырех производителей цемента.

Свойства свежего бетона Шлакосодержащий

Технологичность

Более низкая относительная плотность измельченного шлака приводит к увеличению пасты объем. По сравнению с портландцементом, измельченный шлак занимает примерно на 9% больше твердого объема для такая же масса. Таким образом, при одинаковом весе цемента и одинаковом содержании воды это увеличение объем пасты обычно улучшает удобоукладываемость в смесях с низким содержанием цемента или там, где в агрегатах отсутствует мелкая фракция.

Время схватывания

Время схватывания смешанных цементов обычно больше, чем у Портлендские цементы. По мере увеличения процентного содержания шлака в цементной смеси или бетон увеличивается время схватывания или застывания. Увеличение содержания шлака с 35% до 65% увеличивает начальную установку примерно на 60 минут.

Отсроченное схватывание смешанных цементов позволяет обрабатывать бетон более длительные периоды.Это помогает избежать образования холодных швов при больших разливах и в жаркую погоду бетонирование.

Кровотечение

На пропускную способность и скорость вытекания бетона влияет отношение площади поверхности твердых тел к единице объема воды. Когда шлак используется как при замене цемента эти эффекты зависят от крупности шлака по сравнению с Портландцемент и комбинированный эффект цементного материала.

Если шлак мельче портландцемента и заменен на ровная основа, кровотечение уменьшено. И наоборот, если шлак крупнее, скорость уноса увеличивается. Шлакосодержащие смешанные цементы, полученные методом взаимного измельчения. обычно вызывают уменьшение склонности к кровотечениям.

Свойства затвердевшего бетона, содержащего шлак

Прочность на сжатие

В целом показано, что бетон, содержащий гранулированный грунт доменный шлак как заменитель цемента при нормальных температурах развивает прочность больше медленнее, чем из портландцемента [1-4].

Степень снижения силы в раннем возрасте является функцией ряда переменные. К ним относятся активность шлака [5,6], метод дозирования и содержание шлака. смеси.

Шлаковые смеси, производимые методом коллективного измельчения, для производства бетонов с более высокой начальной прочностью, чем у бетонов, полученных путем смешивания отдельных компонентов. Рисунок 1 демонстрирует скорость развития силы двух типов смешанных цементы.В каждом случае клинкерный компонент был идентичным, а содержание шлака составляло 35% по масса.

Рисунок 1: Скорость набора силы

В раннем возрасте способ производства смешанного цемента может вызвать разница в прочности на сжатие до 10% при одинаковом содержании связующего. Этот Разница, конечно, зависит от крупности цемента и шлака, а также от реакционная способность двух компонентов.

Текущие шлаковые цементы производят эквивалентные 28 суток прочность на сжатие для равномерных замен портландцемента. Содержание шлака номинально 25% по массе.

При нормальной температуре отверждения шлаковый компонент реагирует медленнее. скорость, чем у портландцемента, что приводит к более низкой прочности на сжатие через 7 дней. Фигура 2 показана разница в прочности бетонов с содержанием вяжущего между 300 и 450 кг / м3 и осадка 80 мм.

Рисунок 2: Прочность на сжатие

Более высокая степень замещения шлака при равном содержании вяжущего снижает прочность в любом возрасте, как показано на Рисунке 3. Это, по-видимому, связано с неоптимальным гипсовым покрытием. содержание, особенно при коэффициенте замещения, превышающем 50% [7].

Рисунок 3: Влияние содержания шлака на прочность при сжатии

При замене более 40% по массе, как правило, получают бетон, который демонстрируют низкотемпературные свойства бетона.Данные для расчета бетонной смеси 30 МПа представлены в Таблица 1 и Рисунок 4. В качестве заполнителя использовался шлак с воздушным охлаждением.

Таблица 1: Влияние связующего состава

Номер смеси

1

2

3

4

Агрегатный тип

Шлак

Шлак

Шлак

Шлак

Тип цемента

левый

ACSE

ACSE

ACSE

Примесь

300R

300R

300R

300R

Портлендский цемент

Измельченный шлак

Зола-унос

40 мм

20 мм

10 мм

Крупный песок

Мелкий песок

405

385

325

325

530

225

205

205

390

330

330

510

220

205

140

60

385

325

325

500

215

305

100

385

325

325

510

220

Соотношение Вт / Ц

Осадка (мм)

Содержание воздуха (%)

0.39

80

1,0

0,40

80

0,9

0,41

95

0,9

0,43

95

1.0

Прочность (МПа)

7 дней

14 дней

28 дней

37,0

50,0

60,5

44,0

53,5

59.5

37,5

47,5

55,0

40,5

46,5

54,5

Рисунок 4: Влияние связующего

Прочность на изгиб

Шлакосодержащие смеси цементов обычно имеют более высокий модуль разрыва в возрасте старше 7 дней, чем бетон без шлака, особенно когда шлак используется в оптимальные пропорции [6].Считается, что это результат повышенной плотности вклеить в бетон [8].

Усадка при высыхании

В литературе [9] хорошо задокументировано, что ползучесть и усадка связаны с содержание сульфата (гипса) в цементе, а также химический состав и крупность цемента.

Влияние содержания шлака на усадку при высыхании показано на рисунке 5. Для 40 МПа бетон с содержанием шлака от 0% до 80% по массе, усадка при высыхании:

1.увеличился на 11% за 14 дней;

2. увеличился на 10% через 56 дней; и

3. снизился на 7% за 365 дней.

Рисунок 5: Влияние содержания шлака на усадку при сушке

Отсюда следует, что по мере увеличения замещения шлака в вяжущем происходит разбавление содержание сульфата в связующем, вызывающее более высокие объемные изменения. Оптимальный уровень сульфата связан с меньшими изменениями объема бетона, содержащего только цемент.

Рисунок 6 демонстрирует влияние содержания сульфата на усадку при высыхании связующего. содержащие 35% шлака [7].

Рисунок 6: Влияние содержания гипса на усадку при высыхании

Ползучесть

Влияние содержания сульфата на ползучесть показано на рисунке 7. Можно увидеть, что как увеличивается содержание сульфата, уменьшается ползучесть.Однако, похоже, нет оптимальное содержание сульфата для ползучести, как было предложено Александром и др. [9].

Рисунок 7: Влияние содержания гипса на ползучесть

Увеличение содержания шлака снижает ползучесть. Влияние содержания шлака в 40 МПа бетонная смесь представлена ​​на рисунке 8.

Рисунок 8: Влияние содержания шлака на ползучесть

Термическое растрескивание

Гранулированные шлаки и летучая зола обычно используются в качестве ингредиентов смешанных цементы в качестве отдельных вяжущих компонентов для уменьшения повышения температуры в массе конкретный.

Важно отметить, что, хотя метод определения теплоты растворения теплота гидратации цементов указывает на общий потенциал тепловыделения цемента, это к сожалению не указывает скорость повышения температуры, что важно в массе конкретные приложения.

Растрескивание в раннем возрасте происходит, когда сдерживаемая деформация во время охлаждения превышает предел прочности. деформационная способность [10]. Сдерживаемая деформация - это произведение коэффициента тепловое расширение, падение температуры при охлаждении и удержание фактор [10].

Цементы с добавками оказывают незначительное влияние на коэффициент теплового расширения и Фактор сдерживания, однако, они действительно влияют на падение температуры и уменьшают растяжение деформационная способность бетона в раннем возрасте.

Измельченный гранулированный шлак снижает повышение температуры и, следовательно, снижение температуры в сравнение с портландцементом в бетоне равной прочности. В отчете CIRIA 91 говорится что при большой бетонной заливке снижение падения температуры составляет около 9% при 40% шлака замена и около 35% при замене шлака 70% [10].Степень температуры снижение также зависит от реакционной способности шлака и используемого цемента [6].

Сравнение повышения температуры и температурных циклов в бетоне при адиабатическом Условия показали значительные различия при использовании цементных смесей.

Эффект замены шлака показан на Рисунках 9, 10 и 11 [13].

Рисунок 9: Повышение температуры в бетоне (шлак, заполнитель и цемент ACSE)

Рисунок 10: Температурно-временные кривые в адиабатических условиях

Устойчивость к сульфатной атаке

Как правило, шлакобетонные цементы имеют более высокий уровень сульфата сопротивление, чем портландцементный бетон.Фрирсон [14] обнаружил, что даже минометы, содержащие 30% заменители шлака были более устойчивы к сульфатной атаке, чем растворы, изготовленные из Только портландцемент.

Рисунок 11: Сравнение расчетных температурных циклов в центре 500 мм плита для всех цементов

Сравнительные испытания показали, что по мере увеличения замещения шлака шлаковые цементы приобретают сульфатостойкость аналогична, а в некоторых случаях превосходит сульфатостойкость Портлендские цементы.Это показано на рисунке 12.

Рисунок 12: Влияние содержания шлака на расширение призм раствора (Тип GP - шлаковые смеси)

Причина более высоких характеристик шлаковых смесей по сравнению с портландцементом: не понятно. Считается, что производительность связана с понижением уровня C3A в бетоне, снижением концентрации растворимый гидроксид кальция в матрице пасты из-за реакции со шлаком и изменяет внутреннюю пористую структуру пасты [8].

Следует отметить, что использование сульфатостойкого цемента или шлака смеси в бетоне сами по себе не защищают от воздействия сульфатов. Низкий Соотношение вода / связующее и достаточное содержание связующего важны для удовлетворительного представление. Вервбек показал, что соотношение вода / цемент (содержание цемента) является значительным. фактор [15].

Рисунок 13: Влияние типа цемента на расширение раствора призмы

Проникновение хлоридов

Существует много доказательств, подтверждающих мнение о том, что шлаковые цементы обладают более высокая устойчивость к диффузии хлорид-ионов, чем у портландцементов [8, 16, 17, 18].

Есть предположение, что это связано не только с сокращением непроницаемость и может быть связано с некоторой химической стойкостью или взаимодействием с попадание ионов хлора на поверхность увлажняющей пасты. Это повышение сопротивления проникновение хлоридов улучшается с увеличением коэффициента замещения шлака.

Смолчик [16] обнаружил, что даже при высоком соотношении вода / связующее большое количество шлака смеси показали устойчивость к проникновению хлоридов (см. рисунок 14).

Рисунок 14: Распространение хлоридов в бетонных стержнях

Исследования [19], проведенные Национальной Строительной Технологией Центр в Сиднее подтверждает зарубежные данные по местным материалам. Более низкий уровень хлорида проникновение было получено с тремя типами цемента, когда замещение шлака было больше чем 60% по массе. Данные представлены на рисунке 15.

Рисунок 15: Эффект замены шлака

Прочность

Карбонизация

Сообщается, что скорость карбонизации шлакобетона составляет выше, чем у портландцементного бетона, особенно при высоких значениях шлакозамещения.Во всех случаях скорость карбонизации напрямую зависит от прочности на сжатие бетон [11].

Бетоны, хранящиеся в воде или подвергнутые непрерывному влажному отверждению, до достигают своей проектной прочности, как правило, показывают незначительную карбонизацию или ее отсутствие [11]. В высоком Для качественного бетона проникновение через 50 лет выдержки может составлять всего 5 мм [12].

Это демонстрирует необходимость надлежащего твердения всего бетона. Мазер обнаружил, что прекращение отверждения через 3 дня привело к образованию как шлакового цемента, так и портландцемента. цементы в такой же степени теряют прочность [20].Таким образом, для бетона, когда первоначально подвергается воздействию, глубина карбонизации, вероятно, будет такой же, независимо от того, содержит ли связующее шлак. смесь или портландцемент [16].

Сорбционная способность

Хо и др. Показали, что качество бетона в зависимости от отверждение улучшается за счет введения в бетон шлака [21].

Скорость водопоглощения за счет капиллярного действия значительно уменьшается при использовании шлака при стоимости замещения 35%.Значения сорбционной способности шлака Бетоны оказались похожими на более прочные простые бетоны. Как сжимающий прочность бетона увеличивается, уменьшается влияние составляющих.

Свойства тройных смесей

Трехкомпонентные цементы были впервые использованы в Австралии в сентябре 1966 г. Указано Concrete Pty Ltd в Вуллонгонге [22]. Цементное вяжущее было смешано на заводе и состоит из 40% портландцемента, 40% измельченного гранулированного шлака и 20% летучей золы.В марте 1967 г. Австралийская компания Iron and Steel Pty Limited разрешила использовать трехкомпонентный цемент во всех бетон поставлен на металлургический завод.

В Сиднее было связано использование тройных смесей растений. с крупнейшими производителями бетона. Трехкомпонентное связующее получают путем добавления летучей золы к бетон, содержащий шлакоцементную смесь. Количество включенной летучей золы зависит от применяемая философия смеси и марка производимого бетона.

Типичное содержание связующего и результаты прочности на сжатие для промышленных Бетон представлены в Таблице 2. Данные представляют период производства в десять месяцев.

Таблица 2: Состав и прочность бетона на сжатие содержащая тройную смесь

Класс прочности

Содержание

(кг / м 3 )

Прочность на сжатие (МПа)

Шлаковая смесь

Зола-унос

7 дней

28 день

20 МПа

25 МПа

30 МПа

32 МПа

35 МПа

40 МПа

230

260

305

320

350

405

100

90

90

90

80

70

12.0

16,5

24,0

26,0

27,5

31,0

24,5

30,5

40,0

43,0

43,0

44.5

Обрабатываемость бетона

Полевые результаты показывают, что бетон, содержащий тройные смеси, может быть обрабатывается при более низких спадах. Также сообщается, что обрабатываемость лучше, чем для бетона. где используется только портландцемент.

Хотя оба эти свойства зависят от конструкции смеси, увеличение пасты объем, полученный в результате использования тройных смесей, по-видимому, улучшает удобоукладываемость и прокачиваемость.

Время схватывания

Смешанные цементы обычно увеличивают время схватывания бетона. Как Портленд уменьшается содержание цемента в вяжущем, увеличивается время схватывания бетона.

Для трехкомпонентных цементных смесей этот эффект аналогичен эффекту других смешанных цементов. В увеличение времени схватывания зависит от связующего состава. Типичные значения для представлены бетоны, содержащие одинаковую массу вяжущих, но разного состава. в таблице 3.

Это влияние на время схватывания обычно уменьшается при добавлении подходящих химических добавок. используется в бетоне.

Таблица 3: Влияние вяжущего состава на время схватывания для бетона, содержащего 295 кг / м3 связующего

Проктор

Тройная смесь

Настройка

Время

(мин)

40% GP

40% шлак

Зола 20%

50% GP

30% шлак

Зола 20%

55% GP

30% шлак

Зола 15%

Начальный

136

123

115

Окончательный

159

138

128

Прирост силы

Для бетонов, содержащих равные массы вяжущего, коэффициент прироста прочности для трехкомпонентного смесей меньше, чем для цемента типа GP во всех ранних возрастах.Это показано на рисунке 16. Скорость увеличения прочности тройных смесей по сравнению с портландцементом типа GP составляет показано на рисунке 17.

Рисунок 16: Скорость набора силы

Усадка при высыхании

По-видимому, нет значительной разницы в усадке бетона при высыхании. содержащие тройные смеси или смеси, изготовленные с портландцементом типа GP.

Влияние вяжущего состава на усадку при высыхании представлено для 20 МПа и 40 МПа. бетоны на рисунках 18 и 19.

Рисунок 17: Скорость увеличения силы по сравнению с типом GP

Рисунок 18: Усадка при высыхании (бетон 20 МПа)

Рисунок 19: Усадка при высыхании (бетон 40 МПа)

Выводы

Использование в бетоне измельченного гранулированного доменного шлака позволяет дизайн цементов, которые обеспечивают требуемые свойства бетона в соответствии с областью применения требует инженер.

Для полного использования шлакового цемента инженеры и специалисты по проектированию должны приобрести понимание свойств, возможностей и ограничений этих материалов.

Хотя цементно-шлакобетоны обладают множеством привлекательных преимуществ, по сравнению с портландцементным бетоном, бывают ситуации, когда они не соответствующие материалы.

Список литературы

1.Уэйнрайт П.Дж. и Толлокко Дж.Дж. "Свойства раннего и позднего возраста шлакобетонов с температурным циклом », Вторая международная конференция по использованию летучей золы, кремнезема, шлака и природных пуццоланов в бетоне , том 2, Мадрид, Испания, 1986.

2. Кук Д., Хинчак И. и Цао Х. Т. «Развитие силы и Микроструктура в смесях BFS / OPC », Бетон 87 , Цемент и бетон Association, Брисбен, Австралия, июнь 1987 г.

3. Ривз С.М., "Использование измельченного доменного гранулированного шлака для Производство прочного бетона ", Как сделать сегодняшний бетон долговечным для завтрашнего дня , Томас Телфорд, Лондон, май 1985 г.

4. Дуглас Э. и Зебино Р. "Характеристика гранулированных и Гранулированный доменный шлак », Исследование цемента и бетона , Том 16, 1986.

5. Frearson JPH и Uren JM, "Исследования грунта гранулированным" Доменный шлак, содержащий мервинитную кристаллизацию », Second International Конференция по использованию летучей золы, микрокремнезема, шлаков и природных пуццоланов в бетоне , Vol. 2, Мадрид, Испания, 1986.

6. Кук Д. Хинчак И. и Цао Х. Т. "Теплота увлажнения, силы и Морфологическое развитие в доменных / цементных смесях », Международный семинар на гранулированном доменном шлаке в бетоне , Торонто, Канада, 1987.

7. Кук Д., Хинчак И. и Дагган Р. "Изменения объемов в Портленде". Доменный шлакобетон », Вторая международная конференция по использованию мух Зола, кремнеземный дым, шлак и природные пуццоланы в бетоне , Мадрид, Испания, 1986.

8. Баккер RFM, «Проницаемость цементных смесей», ACI СП 79-21 , 1983.

9. Александр К.М., Вардлав Дж. И Иванусек И. "Влияние содержания SO3 в портландцементе на ползучесть и другие факторы". Физические свойства бетона », Исследование цемента и бетона , Том 9, 1979.

10. Харрисон Т.А., "Контроль термических трещин в раннем возрасте в Бетон », Отчет CIRIA 91 , Исследования и исследования в строительной отрасли Лондонская ассоциация, 1981 г.

11. Осборн Г.Дж. «Карбонизация доменных шлакобетонов», Долговечность строительных материалов , Том 4, 1986.

12. Харрисон Т.А. и Спунер Д.К., "Свойства и использование Бетоны, изготовленные из композитных цементов », Промежуточная техническая записка 10 , Цемент и Concrete Association, Лондон, 1986.

.

13. Haywood Engineering Report , 1984.

14.Frearson JPH, "Сульфатостойкость комбинаций Портленда" Цемент и измельченный гранулированный доменный шлак », Вторая международная конференция. по использованию летучей золы, микрокремнезема, шлаков и природных пуццоланов в бетоне , том 2, Мадрид, Испания, 1986.

15. Вербек Г. "Полевые и лабораторные исследования сульфата". Сопротивление бетона », Характеристики бетона - Сопротивление бетона воздействию Сульфат и другие условия окружающей среды , University of Toronto Press, 1968.

16. Смолчик Х.Г., "Die Verwendung Von Hochofenzement Fur Stahlbeton" Und Spannbeton », VI Международный день сталеплавильного производства , Париж, Франция, 1977 г.

17. Gjorv OE и Vennesland O, "Диффузия хлорид-ионов из Морская вода в бетон », Исследование цемента и бетона , Том 9, 1979.

18. Рой Д.М., Идорн Г.М. "Гидратация, структура и свойства Доменные шлаковые цементы, растворы и бетоны », ACI Journal , № 97, 1982.

19. Отчет о проделанной работе для Blue Circle Souther Cement Limited, "Марин" и сульфатостойкость смешанных цементов ", Национальный центр строительных технологий , Сидней, 1987.

20. Мазер Б. "Лабораторные испытания портлендского доменного шлака. Цементы », Журнал Американского института бетона , 1957.

21. Ho DWS, Hinczak I., Conroy JJ и Lewis RK, "Влияние шлака. Цемент на водосорбционную способность бетона », Вторая международная конференция по Использование летучей золы, микрокремнезема, шлака и природных пуццоланов в бетоне , Том 2, Мадрид, Испания, 1986 год.

22. Частная переписка - г-н Дж. Висек, консультант.

Игорь Хинчак


Используйте кнопку НАЗАД, чтобы вернуться на последнюю страницу.


Авторские права 1996 QCL Group
ACN 009 658 520
Разрешение на отображение страницы на сайте DPPEA запрошено 3/6/98.

% PDF-1.3 % 949 0 объект > эндобдж xref 949 89 0000000016 00000 н. 0000003667 00000 н. 0000003773 00000 н. 0000004808 00000 н. 0000005185 00000 п. 0000005533 00000 н. 0000005893 00000 н. 0000006269 00000 н. 0000006408 00000 н. 0000006769 00000 н. 0000006902 00000 н. 0000007443 00000 н. 0000007580 00000 н. 0000007714 00000 н. 0000008293 00000 н. 0000008790 00000 н. 0000009473 00000 п. 0000011038 00000 п. 0000011843 00000 п. 0000013004 00000 п. 0000014172 00000 п. 0000015497 00000 п. 0000016751 00000 п. 0000018575 00000 п. 0000019401 00000 п. 0000020567 00000 п. 0000021170 00000 п. 0000022268 00000 п. 0000023647 00000 п. 0000024992 00000 п. 0000025985 00000 п. 0000026625 00000 п. 0000027604 00000 п. 0000028575 00000 п. 0000029795 00000 п. 0000030614 00000 п. 0000031882 00000 п. 0000032776 00000 п. 0000033214 00000 п. 0000034384 00000 п. 0000035086 00000 п. 0000035848 00000 п. 0000036661 00000 п. 0000037441 00000 п. 0000038275 00000 п. 0000039139 00000 п. 0000040387 00000 п. 0000040585 00000 п. 0000040655 00000 п. 0000040855 00000 п. 0000040882 00000 п. 0000041227 00000 п. 0000072940 00000 п. 0000073144 00000 п. 0000073215 00000 п. 0000073568 00000 п. 0000073597 00000 п. 0000074088 00000 п. 0000094398 00000 п. 0000094595 00000 п. 0000094666 00000 п. 0000094860 00000 п. 0000094889 00000 н. 0000095231 00000 п. 0000118770 00000 н. 0000118968 00000 н. 0000119039 00000 н. 0000119245 00000 н. 0000119274 00000 н. 0000119622 00000 н. 0000119737 00000 н. 0000119852 00000 н. 0000119930 00000 н. 0000120397 00000 н. 0000120955 00000 н. 0000125682 00000 н. 0000128992 00000 н. 0000132382 00000 н. 0000135173 00000 н. 0000136308 00000 п. 0000149449 00000 н. 0000166751 00000 н. 00001
00000 н. 0000212501 00000 н. 0000234789 00000 н. 0000239359 00000 н. 0000243294 00000 н. 0000003468 00000 н. 0000002119 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 1037 0 объект > поток xV} L [U? ~ AA (18͚uRC '= h) (lF`0Ae (S [PYL! / D ~ Q # S0x {-Q ޤ sOoN

Глава 5 - Записная книжка по материалам - Материалы - Материалы и строительные технологии - Тротуары

Блокнот с материалами

Глава 5 - Портландцементный бетон

Май 1997

  1. Примеси (летучая зола)
  2. Проектирование рециклированных бетонных смесей
  3. Комплексное руководство по закупкам - Окончательное правило (измельченный доменный шлак, гранулированный) 30 мая 1995 г. Меморандум
  4. Гранулированный доменный шлак в портландцементном бетоне 6 октября 1995 г. Меморандум 5-15
  5. Всеобъемлющее руководство по закупке продуктов, содержащих регенерированные материалы (измельченный доменный шлак, гранулированный) 20 февраля 1996 г. Меморандум 5-17
  6. Список стандартных спецификаций или испытаний портландцементного бетона 5-22

U.С. Департамент транспорта
Федеральное управление автомобильных дорог
МЕМОРАНДУМ
Тема: Использование летучей золы в бетоне Дата: 8 июля 1985 г.
из: Директор Управления дорожного движения Ответить на номер
Attn of:
HHO-33
Кому: Администрация федеральных автомобильных дорог региона
Регионы 1-10
Директор федеральной программы

Прилагается Раздел 5-4-6 Тетради по материалам, который касается использования мухи в портландцементном бетоне.Тетрадь материалов будет выпущена в окончательном виде в июле. Раздел 5-4-6 издается в настоящее время в связи с выпуском руководящих принципов EPA по этому вопросу.

В этом разделе рассматриваются свойства летучей золы, соотношения замещения, процент замещения, смешанные цементы и процедуры приемки для летучей золы и процедуры проектирования смесей. Предлагается, чтобы этот раздел был предоставлен офисам подразделения и государственным департаментам автомобильных дорог для их использования при разработке спецификации, позволяющей заменять летучую золу на цемент в портландцементном бетоне.

Отделение геотехники и материалов может оказать техническую помощь в разработке спецификаций. Чтобы запросить техническую помощь или если есть какие-либо вопросы или комментарии относительно прилагаемой информации, пожалуйста, позвоните г-ну Майклу Рафаловски по телефону FTS 426-0436.

ПОДПИСАНО Дэвид С. Генделл
Дэвид С. Генделл

Приложение


Министерство транспорта США
Федеральное управление шоссейных дорог
Глава 5 Портлендский цементный бетон
Раздел 4 Добавки
Подраздел 6 Летучая зола

1.ФОН.

Ниже приводится руководство по замене летучей золы на цемент в портландцементном бетоне. Это является ответом на директивы EPA по использованию летучей золы в бетоне.

Обсуждаются пять тем: летучая зола - общие свойства; летучая зола - требования; смешать процедуры проектирования; смешанные цементы; и льготы.

2. FLY ASH - ОБЩИЕ СВОЙСТВА.

Летучая зола - это пуццолановый материал. Пуццолан сам по себе имеет слабые цементирующие свойства или совсем не имеет их, но в присутствии извести и влаги он имеет цементирующие свойства.Три типа пуццоланов перечислены в ASTM C-618 и AASHTO M-295. Класс «N» - это материал природного происхождения. Классы «C» и «F» - летучая зола, получаемая при сжигании угля. Эти классы летучей золы «C» и «F» будут подробно рассмотрены.

Летучая зола - это мелкодисперсный остаток, образующийся при сжигании измельченного или порошкообразного угля. Свойства летучей золы зависят от сжигаемого угля и работы электростанции. Зола уноса класса «C» обычно производится из бурого или полубитуминозного угля.Этот материал не содержит извести, что придает ему собственные цементирующие свойства. Зола уноса класса «F» обычно производится из антрацита или битуминозного угля. Эта летучая зола зависит от содержания в цементе свободной извести в качестве цементирующего вещества.

Летучая зола, производимая на электростанциях с базовой нагрузкой, обычно очень однородна. Установки базовой загрузки - это те заводы, которые работают непрерывно. Единственное исключение из этого единообразия - запуск и остановка завода. Загрязнение может произойти из-за использования другого топлива для запуска установки, и несоответствие содержания углерода будет происходить до тех пор, пока установка не достигнет полной эксплуатационной эффективности.Зола, образующаяся при запуске и останове, должна быть отделена от той, которая образуется при эффективной работе установки. Кроме того, при изменении источников угля необходимо разделить две летучей золы. Установки с пиковой нагрузкой подвергаются многочисленным циклам запуска и остановки. Из-за этого эти растения могут не производить много однородной золы-уноса.

Два свойства летучей золы, которые вызывают наибольшее беспокойство, - это содержание углерода и тонкость помола. Оба эти свойства влияют на содержание воздуха и водопотребность в бетоне.

Чем мельче материал, тем выше потребность в воде из-за увеличения площади поверхности. Более мелкий материал требует большего количества воздухововлекающего агента, чтобы придать смеси желаемое содержание воздуха. Важно помнить о единообразии. Если летучая зола однородна по размеру, можно изменить состав смеси для получения хорошей однородной смеси.

Содержание углерода, на которое указывают потери при возгорании, также влияет на воздухововлекающие агенты и снижает количество увлеченного воздуха для данного количества воздухововлекающего агента.Для получения желаемого содержания воздуха потребуется добавить дополнительное количество воздухововлекающего агента. Содержание углерода также повлияет на потребность в воде, поскольку углерод будет поглощать воду. Опять же, однородность важна, так как отличия от бетона без летучей золы можно изменить в дизайне смеси.

Использование летучей золы в бетоне приведет к получению более технологичной смеси. Это связано с мелкостью материала и его почти сферической формой.

Летучая зола также снижает кровотечение.Это опять же из-за его тонкости. Использование летучей золы также снизит проницаемость бетона. Побочный продукт поццалановой активности снижает проницаемость бетона.

Некоторое количество летучей золы также снижает реакцию агрегатов, реагирующих с щелочами.

3. FLY ASH - ТРЕБОВАНИЯ.

А. Обсуждение.
1. Технические характеристики.

Как указывалось ранее, в настоящее время существуют две спецификации для пуццоланового материала: AASHTO M-295 и ASTM C-618.Ниже приводится сравнение основных различий между двумя спецификациями.

ASTM AASHTO
Потери при возгорании
Класс «N» 10% 5%
Класс «C» 6% 5 %
Класс "F" 6% 5%
Индекс пуццолановой активности, минимальный% контроля с цементом 75% через 28 дней 60% через 7 дней
Доступен Щелочи, 1.5 процентов Необязательно Требование
Потребность в воде, максимальный процент контроля
Класс «N» 115 100
Класс «C» 105 100
Класс "F" 105 100

В настоящее время большинство государственных дорожных агентств определяют летучую золу с использованием ASTM C-618, за исключением требования по потерям при возгорании (LOI).Большинство штатов в настоящее время устанавливают максимальный размер LOI в размере 5 процентов.

2. Приемочные требования.

Стандартный метод отбора проб и испытания летучей золы содержится в ASTM C-311. Такая же процедура указана в AASHTO M-295.

Процедура предусматривает частоту отбора одной пробы на каждые 400 тонн летучей золы. Это составит одно испытание для 7000 кубических ярдов бетона, если зола-унос заменяет 20% цемента в смеси из шести мешков при соотношении 1 фунт золы-уноса к 1 фунту цемента.

Большинство государств, которые в настоящее время используют летучую золу, использовали утвержденные источники и программы сертификации с проверочными испытаниями. Периодичность контрольных испытаний: один раз на 100-500 тонн или один на партию.

Государству необходимо обеспечить однородную консистенцию летучей золы. В результате получится бетон с однородными свойствами.

B. Рекомендации.
  1. Следует использовать стандартные спецификации летучей золы (ASTM C-618 или AASHTO M-295). Включенная дополнительная спецификация единообразия, как описано ниже, также должна быть обязательной.Это касается изменения количества воздухововлекающего агента для поддержания 18-процентного содержания воздуха в строительном растворе. Указано максимальное отклонение количества воздухововлекающего агента на 20 процентов.
  2. Государственные дорожные агентства должны разработать программы сертификации, аналогичные существующим для портландцемента. Эта программа должна включать тестирование поставщиком с контрольными тестами на отборных пробах, взятых агентством. План также должен требовать, чтобы лаборатория поставщика участвовала в программе эталонной лаборатории цемента и бетона (CCRL), которая включает инспекцию оборудования и тестирование сравнительных образцов.

    До тех пор, пока не будут введены программы сертификации, штатам предлагается проводить испытания летучей золы и использовать герметичные бункеры и транспортные средства. Для обеспечения однородности летучей золы необходимо провести пять испытаний на бункер. После установления однородности источника отбор проб может быть сокращен до одной на 400 тонн, как указано в ASTM C-311. Рекомендуется испытать 10 000 тонн летучей золы, прежде чем сокращать частоту испытаний.

  3. Также рекомендуется контролировать содержание воздуха в каждой загрузке бетона, по крайней мере, в начале производства.Это косвенно позволит контролировать однородность летучей золы.

4. ПРОЦЕДУРЫ РАЗРАБОТКИ СМЕШИВАНИЯ.

А. Обсуждение.
1. Скорость замены.

Скорость замещения портландцемента летучей золой будет варьироваться в зависимости от химического состава как летучей золы, так и портландцемента. Обычно указываемая скорость замещения составляет минимум от 1 до 1-1 / 2 фунта летучей золы на 1 фунт цемента. Следует отметить, что количество мелкозернистого заполнителя необходимо уменьшить, чтобы вместить дополнительный объем летучей золы.Это связано с тем, что летучая зола легче цемента.

2. Сумма замены.

Количество замещения также зависит от химического состава летучей золы и портландцемента. В настоящее время штаты разрешают максимальную замену в диапазоне от 15 до 25 процентов.

3. Время набора.

Использование летучей золы повлияет на время схватывания. Оба класса летучей золы увеличивают установленное время с 2 до 4 часов и будут варьироваться от источника летучей золы до источника летучей золы.Установленное время можно контролировать с помощью ускорителей.

B. Рекомендации.
  1. Спецификации должны содержать требования к прочности с минимальным коэффициентом замены и максимальной заменой. Это позволило бы максимально заменить без ущерба для сил. Водоцементное соотношение должно основываться на общем количестве цементирующих материалов, то есть портландцементе и замененной летучей золе.
  2. Должны быть указаны минимальные соотношения замещения 1: 1 на основе массы с максимальной заменой.Уровень замещения от 15 до 25 процентов в настоящее время указывается для типичного производства бетона. Эти значения следует устанавливать на основе фактического полета. золы и портландцементы, которые имеются в наличии.
  3. Проекты смесей должны выполняться государством для каждой комбинации материалов или подрядчиком с требованием предоставить государству данные испытаний для проверки с помощью пробных партий.

    Поскольку химический состав летучей золы и портландцементов значительно различается, могут возникнуть серьезные проблемы, если для всех комбинаций летучей золы и цементов будут использоваться фиксированные нормы и процентные доли замен.

5. СМЕШАННЫЕ ЦЕМЕНТЫ.

Далее будут рассмотрены только цементы типа «IP», типа «P» и типа «I (PM)». Технические характеристики этих цементов приведены в AASHTO M-240 и ASTM C-595.

Смешанные цементы могут быть произведены либо путем тщательного смешивания портландцемента и пуццолана, либо путем измельчения пуццолана с цементным клинкером в печи. Тип «I» (PM) (модифицированный пуццоланом цемент) позволяет заменять до 15 процентов цемента летучей золой.- Тип «IP» и тип «P» представляют собой модифицированные пуццоланом портландцементы, допускающие 15-40-процентную замену пуццоланами. Различия между двумя типами цементов заключаются в предельной прочности и скорости набора прочности бетонов. Большинство государств устанавливают ограничения на содержание пуццолана в цементе типа «IP». Эти пределы составляют от 15 до 25 процентов.

6. ИСКЛЮЧЕНИЯ.

Директива EPA по замене летучей золы требует, чтобы Государственное дорожное агентство документировало причины отказа от замены цемента летучей золой, если оно считает, что это технически нецелесообразно.Следующие два случая не требуют документации.

  1. Зольную пыль нельзя заменять части типа «IP», типа «I» (PM) или типа «P».
  2. Замена не должна применяться для бетона с высокой ранней прочностью. В этом случае бетон, содержащий летучую золу, набирает прочность медленнее, поэтому он не сможет иметь высокую начальную прочность.

Министерство транспорта США
Федеральное управление шоссейных дорог
Глава 5 Портлендский цементный бетон
Раздел 5 Портлендские цементные бетонные смеси
Подраздел 4 Проектирование смесей из вторичного бетона

1.СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Ниже описаны процедуры, которые оказались эффективными при переработке бетонного покрытия. Будут обсуждены три темы. Это конструкция бетонной смеси, использование дорожного покрытия с трещинами D и использование дорожного покрытия с заполнителем, реагирующим с щелочами.

Стремясь сэкономить деньги и сохранить чистый заполнитель, ряд государств решили переработать свои бетонные покрытия в заполнители для новых бетонных покрытий. Это руководство будет служить для решения нескольких проблем и решений проблем, возникающих при использовании переработанного заполнителя.

Следует отметить, что использование бетонных покрытий с D-образным растрескиванием и щелочно-реактивных бетонных покрытий при использовании в качестве заполнителя потребует испытаний для определения типа обработки, необходимой для снижения вероятности разрушения нового бетона. На выполнение некоторых из этих испытаний может уйти до года, что потребует значительного времени при переработке этих проблемных покрытий.

2. КОНСТРУКЦИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ

A. Обсуждение

В настоящее время многие государства не используют пробные партии для утверждения конструкций бетонных смесей.Утверждение основано на пропорциях поваренной книги, которые включены либо в стандартные спецификации, либо в стандартные рабочие процедуры. Из-за различий между физическими свойствами вторичного бетона и первичного материала абсолютно необходимо выполнить пробную партию для проверки конструкции бетонной смеси. Это должно быть выполнено с учетом размеров и пропорций каждого заполнителя, как первичного, так и вторичного, который будет использоваться в проекте.

Материал, полученный при переработке (дроблении), имеет очень угловатую форму.Особое беспокойство вызывает форма частиц и распределение заполнителя, проходящего через сито № 4, то есть мелкого заполнителя. Эти два свойства мелкозернистого заполнителя влияют на водопотребность, удобоукладываемость и содержание воздуха в бетонной смеси. Содержание воздуха можно изменить, увеличивая воздухововлекающую добавку. Два других пункта, которые будут обсуждаться ниже, - это потребность в воде и удобоукладываемость смеси.

B. Рекомендации

Следующие четыре метода могут быть использованы для решения проблемы водопотребления / удобоукладываемости.

  1. Содержание воды можно увеличить для сохранения удобоукладываемости. Однако содержание цемента также должно быть увеличено для поддержания водоцементного отношения. Дополнительный цемент также повысил бы удобоукладываемость, поскольку частицы более мелкие и более сферические, чем мелкий заполнитель. Этот вариант, вероятно, самый дорогостоящий и может также вызвать усадочные трещины из-за высокого содержания воды.
  2. Часть материала с минусом №4 или весь материал можно заменить на натуральный песок.Это уменьшит или устранит проблему водопотребления / удобоукладываемости, поскольку натуральный материал придает бетонной смеси свойства, аналогичные свойствам всей смеси первичного заполнителя.
  3. Летучая зола может быть добавлена ​​в качестве удобоукладывающего агента. Летучая зола работает как агент, повышающий удобоукладываемость, поскольку материал довольно мелкий (большая часть проходит через сито № 325) и имеет почти полностью сферическую форму. Материал можно использовать для замены цемента или мелкого заполнителя. При замене цемента его следует заменять, по крайней мере, из расчета 1: 1 по весу.Поскольку зола-унос значительно легче цемента (удельная зола = 2,3–2,9 по сравнению с удельной массой цемента = 3,15), к смеси добавляется больше объема, который может вытеснить часть мелкозернистого заполнителя. Обычно допускается замена до 1 мешка цемента (94 фунта) летучей золы. Если необходимо для повышения удобоукладываемости, можно использовать больше золы-уноса для замены большего количества мелкозернистого заполнителя. Зола-унос также уменьшает утечку из-за своей крупности. Следует отметить, что необходим постоянный объем летучей золы, поскольку тонкость и содержание углерода в летучей золе будут влиять на содержание воздуха в бетоне.
  4. Добавка, уменьшающая количество воды, может использоваться для уменьшения потребности в воде. Это позволит поддерживать соотношение воды и цемента при том же содержании цемента. Однако угловатость мелкозернистого заполнителя по-прежнему может вызывать проблемы при отделке. По-прежнему может потребоваться замена части мелкого заполнителя природным материалом или летучей золой. Это будет зависеть от отделочных характеристик смеси.

Комбинация всех или некоторых из вышеперечисленных решений может использоваться для разработки экономичного и работоспособного дизайна смеси, но это может быть выполнено только в сочетании с выполнением пробных партий.

3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ D-ТРЕЩИНОВОГО ДВИЖЕНИЯ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ.

A. Обсуждение

D-растрескивание - проблема долговечности, связанная с замораживанием и оттаиванием в присутствии влаги. D-крекинг обычно связан с агрегатами, обнаруженными в штатах Среднего Запада. Ухудшение начинается с нижней части тротуарной плитки и распространяется на поверхность и обычно сначала становится заметным на стыках и трещинах. Гравий более склонен к D-растрескиванию, однако некоторые агрегаты щебня также проявляют D-растрескивание.Характеристики пор заполнителя фактически определяют, подвержен ли заполнитель D-растрескиванию.

B. Рекомендации

Есть два метода, которые были успешно использованы для уменьшения D-растрескивания. Эти два метода использовались как для первичного заполнителя, так и для смесей вторичного заполнителя.

  1. Первый метод - уменьшить размер агрегата. Во многих случаях заполнитель, склонный к D-растрескиванию, будет удовлетворительно работать при раздавливании до 3/4 дюйма или меньше.Следует отметить, что некоторые агрегаты по-прежнему будут плохо работать даже при раздавливании менее 3/4 дюйма. Это было отмечено штатом Иллинойс, когда он тестировал первичный материал для утверждения карьеров.
  2. Использование летучей золы также снижает проблемы D-крекинга. Считается, что это помогает, поскольку бетон, содержащий летучую золу, более плотный и, следовательно, менее проницаемый.

Следует отметить, что ни один из вышеперечисленных методов не устранит D-крекинг, а только уменьшит проблему.Если известно, что заполнители склонны к образованию D-трещин, необходимо будет провести испытания на долговечность на образцах бетона, изготовленных из переработанной смеси, чтобы убедиться, что обработанный материал будет удовлетворительно работать в течение расчетного срока службы дорожного покрытия. Наиболее надежные методики испытаний для определения долговечности предусматривают от 300 до 350 циклов замораживания-оттаивания на образцах бетона.

Тест AASHTO - Процедура T-161 «Устойчивость бетона к быстрому замораживанию и оттаиванию» эквивалентна ASTM C-666.В обеих процедурах есть два метода: метод «А», при котором образцы все время погружаются в воду, и метод «В», при котором образцы погружаются в воду только во время цикла оттаивания. Ассоциация портлендского цемента также установила критерии расширения. В следующей таблице приводится сводная информация о практике PCA и штатов Айова, Иллинойс. и Канзас

АГЕНТСТВО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОД КОЛИЧЕСТВО ЦИКЛОВ МИНИМАЛЬНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ ДОЛГОВЕЧНОСТИ МАКСИМАЛЬНЫЙ ПРОЦЕНТ РАСШИРЕНИЯ
PCA все 5
Iowa Interstate A 300 90 -
все остальные A 300 80 -
Illinois все B 350 - 0,06
Канзас все B 350 95 0,025

Для выполнения этих процедур тестирования требуется от 2 1/2 до 6 месяцев.Это время следует учесть на этапе предварительного проектирования, чтобы обеспечить прочный бетон.

4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЩЕЛОЧНЫХ АГРЕГАТОВ

A. Обсуждение

Щелочная реакция определяется как расширение, вызванное взаимодействием минеральных компонентов заполнителя и щелочи в цементе. Существует два типа реакции: щелочно-кремнеземная реакция, которая происходит с некоторыми формами кремнеземистых агрегатов (опал, кремний, кремень и т. Д.), И щелочно-карбонатная реакция, которая происходит с некоторыми карбонатными агрегатами, такими как доломиты.Следует отметить, что только относительно небольшая часть карбонатных агрегатов будет реагировать со щелочами в расширительной манере.

Обе реакции требуют теплой влажной среды. Результирующее ухудшение становится очевидным в виде растрескивания карты на поверхности бетона

.
B. Рекомендации

Следующие три метода были успешно использованы с первичными смесями для уменьшения обоих типов щелочных реакций.

  1. Использование слабощелочных цементов уменьшит реакцию.Исторически слабощелочные цементы определялись как цементы с содержанием щелочи менее 0,60 процента.

    Следует отметить, однако, что некоторые агрегаты, как известно, вступают в реакцию и вызывают разрушение с цементами, которые содержат всего лишь 0,35 процента щелочи.

  2. Замена цемента летучей золой также уменьшит реакцию. Этот процесс работает двумя способами. Летучая зола реагирует и нейтрализует щелочь в цементе до реакции с заполнителем, и, поскольку цемент заменяется, общее количество щелочи в бетоне меньше.Следует соблюдать осторожность при использовании только летучей золы с низким содержанием щелочи.
  3. Третий метод заключается в замене примерно 30 процентов реактивного заполнителя на измельченный известняк. Популярный термин для этого - «подслащивание известняка». Другая форма такой обработки - использование меньшего количества известняковой пыли в качестве замены.

Рекомендуется испытать несколько бетонных смесей с различным количеством летучей золы и / или различными цементами с различным содержанием щелочи с рециклированным заполнителем в соответствии со стандартом ASTM C-227, который представляет собой испытание на расширение.Текущие критерии проверки процедуры - максимальное расширение на 0,05 процента через 3 месяца и 0,10 процента через 6 месяцев.

Последнее исследование PCA показывает, что ключевым критерием является расширение на 0,10%. Исходя из этого, они рекомендуют следующие критерии: расширение на 0,05 процента через 6 месяцев, 0,10 процента через 1 год и продолжение тестирования через год, если расширение происходит, до тех пор, пока расширение не остановится или не будет достигнуто значение 0,10 процента. Поскольку многие агрегаты реагируют в течение длительного периода времени, рекомендуется использовать этот критерий вместо критериев, установленных в ASTM C-227.

5. ССЫЛКИ

Комитет ACI 401, «Руководство по долговечному бетону». ACI 207.2R 77, Американский институт бетона.

Д. К. Старк, «Характеристики и использование грубых заполнителей, связанных с D-крекингом», Ассоциация портландцемента, RD-047.01P (1976)

Д. К. Старк, "Реакция щелочно-кремнеземной реакции с некоторыми изменениями", Портлендская цементная ассоциация, RD 076.01T (1981)

Проектирование и контроль бетонных смесей, EB 001.12T, Ассоциация портландцемента (1979)

А.Д. Халиверсон, «Переработка портландцементных бетонных покрытий», Министерство транспорта Миннесоты, Федеральное управление шоссейных дорог, отчет FHWA-DP-47-3, февраль 1982 г.



Министерство транспорта США
Федеральное управление шоссейных дорог
МЕМОРАНДУМ
Тема: ДЕЙСТВИЕ : Окончательное правило комплексного руководства по закупкам Дата: 30 мая 1995 г.
из: Начальник отдела строительства и эксплуатации Ответить на номер
Attn of:
ГНГ-23
Кому: Администраторы федеральных автомобильных дорог
Администраторы федеральных автомобильных дорог

Прилагается копия окончательного правила, опубликованного в Федеральном реестре от 1 мая 1995 г., , в соответствии с которым Агентство по охране окружающей среды (EPA) пересмотрело Комплексное руководство по закупке продуктов, содержащих восстановленные материалы, добавив 19 новых позиций.Также прилагается копия Консультативного уведомления о восстановленных материалах, которое содержит руководство EPA по соблюдению требований Комплексного руководства по закупкам (CPG). Из 19 новых позиций, добавленных в CPG, только 1, цемент и бетон, содержащие измельченный гранулированный доменный шлак (GGBFS), повлияет на Федеральную дорожную программу помощи.

Закон о сохранении и восстановлении ресурсов (RCRA) требует, чтобы после того, как предмет был обозначен EPA, закупающие агентства закупали его, состоящий из максимально возможного содержания восстановленных материалов, с учетом конкуренции, цены, доступности и производительности.RCRA также требует, чтобы закупающие агентства разработали позитивную программу закупок для обозначенных товаров. Требования RCRA применяются к федеральным агентствам и любому государственному агентству или агентству политического подразделения штата, которое использует выделенные федеральные средства для таких закупок, когда покупная цена предмета превышает 10000 долларов или когда общая стоимость таких предметов, приобретенных во время предыдущий финансовый год составлял 10 000 долларов и более. Однако закупочное агентство не обязано закупать товар, если он недоступен в разумных пределах, доступен только по неразумной цене или не соответствует разумным требованиям закупающего агентства.Однако закупающее агентство должно предпринять утвердительный шаг и выяснить, доступен ли товар или может ли он быть предоставлен. Необоснованная цена на восстановленные материалы была определена как цена выше, чем цена на первичные материалы.

В дополнение к CPG, EPA опубликовало Консультативное уведомление о восстановленных материалах (RMAN), содержащее рекомендации по приобретению определенных предметов в соответствии с RCRA. Рекомендации в RMAN включают руководство по содержанию восстановленных материалов и пересмотру спецификаций для закупки 24 позиций в CPG.Ниже приведены ключевые рекомендации, касающиеся GGBFS:

  • EPA рекомендует закупающим агентствам пересмотреть свои программы закупок, чтобы разрешить использование цемента или бетона, содержащих GGBFS, в качестве варианта или альтернативы, где это необходимо.
  • EPA рекомендует закупающим агентствам пересматривать и пересматривать стандарты эффективности, чтобы гарантировать, что они не будут произвольно ограничивать использование GGBFS, за исключением случаев, когда ограничение оправдано для каждой работы или конкретного приложения по документально подтвержденным техническим причинам.

Программа позитивных закупок FHWA будет состоять из обеспечения того, чтобы использование GGBFS было разрешено там, где это разумно доступно и технически осуществимо. В тех государствах, где GGBFS доступен по разумной цене, спецификации для проектов, утвержденных после 1 мая 1996 года, должны быть пересмотрены, чтобы разрешить использование GGBFS. Государства, в которых GGBFS недоступны по разумной цене, не обязаны изменять свои спецификации, но должны задокументировать отсутствие доступности.

Подразделение строительства и обслуживания разрабатывает техническое руководство по использованию GGBFS в портландцементном бетоне. За дополнительной информацией обращайтесь к г-ну Джеймсу Пауэллу по телефону (202) 366-8534.

ПОДПИСАНО ДЖЕРАЛЬД Л. ЭЛЛЕР
Джеральд Л. Эллер

Приложений 2



Министерство транспорта США
Федеральное управление шоссейных дорог
МЕМОРАНДУМ
Тема: ИНФОРМАЦИЯ : Гранулированный доменный шлак в портландцементном бетоне Дата: 6 октября 1995 г.
из: Начальник отдела строительства и эксплуатации Ответить на номер
Attn of:
ГНГ-23
Кому: Администраторы федеральных автомобильных дорог
Администраторы федеральных автомобильных дорог

Этот меморандум содержит дополнительную информацию, упомянутую в нашем меморандуме от 30 мая 1995 г. о Комплексном руководстве по закупке продуктов, содержащих восстановленные материалы (CPG).Для справки прилагаются копии документов ACI 226.1R-87 «Гранулированный доменный шлак в качестве цементирующего компонента в бетоне» и «Влияние различных вяжущих материалов и отверждения на образование отложений в бетоне». Кроме того, наши рекомендации по использованию измельченного гранулированного доменного шлака (GGBFS) в бетоне подробно изложены ниже.

Мы рекомендуем избегать использования класса 80 GGBFS, за исключением случаев, когда это требуется в особых обстоятельствах. GGBFS классифицируется по своей гидравлической реактивности как класс 80, 100 или 120.Бетоны, изготовленные из марки 80 GGBFS, будут иметь более низкую прочность в любом возрасте. Однако бетоны, изготовленные из марок 100 или 120 GGBFS, будут демонстрировать более низкую начальную прочность, но будут соответствовать или превосходить контрольную прочность в более позднем возрасте и поэтому приемлемы для использования в качестве замены цемента.

При отсутствии особых обстоятельств или смешанных конкретных данных, замена GGBFS должна быть ограничена до 50 процентов для участков, не подверженных воздействию солей для защиты от обледенения, и до 25 процентов для бетонов, которые будут подвергаться воздействию солей для защиты от обледенения.Хотя использовалась замена GGBFS до 70 процентов портландцемента в смеси, представляется, что существует оптимальный процент замены, который обеспечивает максимальную 28-дневную прочность. Обычно это 50 процентов от общего вяжущего материала, но зависит от марки используемого GGBFS. Кроме того, исследования показали, что стойкость бетона к образованию окалины снижается, если коэффициент замещения GGBFS превышает 25 процентов.

Следует позаботиться о том, чтобы бетон, в котором часть портландцемента был заменен GGBFS, поддерживался надлежащим образом.Пониженная теплота гидратации и снижение скорости набора прочности в раннем возрасте, демонстрируемые бетонами, модифицированными GGBFS, усиливают необходимость надлежащего отверждения этих смесей. При увеличении времени схватывания и сниженной скорости набора прочности бетон, содержащий GGBFS, может быть более подвержен растрескиванию, вызванному усадкой при высыхании. Кроме того, замедление схватывания, вызванное GGBFS, чувствительно к температуре и становится более выраженным при более низких температурах. Во время бетонирования в холодную погоду следует поддерживать благоприятные температуры отверждения до тех пор, пока бетон не достигнет достаточной прочности, чтобы противостоять воздействию отрицательных температур и обеспечить безопасное снятие формы.Использование согласованного отверждения или неразрушающего контроля может быть использовано для определения прочности бетона на месте для определения снятия защиты в холодную погоду и безопасного снятия формы.

Для получения дополнительной информации по этому вопросу обращайтесь к г-ну Джеймсу Пауэллу по телефону (202) 366-8534.

ПОДПИСАНО ДЖЕРАЛЬД Л. ЭЛЛЕР
Джеральд Л. Эллер

Приложения
Копии: Администраторам отдела



Министерство транспорта США
Федеральное управление шоссейных дорог
МЕМОРАНДУМ
Тема: ИНФОРМАЦИЯ : Всеобъемлющее руководство по закупке продуктов, содержащих восстановленные материалы Дата: 20 февраля 1996 г.
из: Директор технического отдела Ответить на номер
Attn of:
ГНГ-23
Кому: Администраторы федеральных автомобильных дорог
Администраторы федеральных автомобильных дорог

Этот меморандум выпущен для разъяснения требований Комплексного руководства по закупкам (CPG), чтобы уточнить технические рекомендации, содержащиеся в нашем меморандуме от 6 октября 1995 г. по использованию измельченного гранулированного доменного шлака (GGBF) в портландцементе. бетон, и дать рекомендации по использованию бытового шлака.

ТРЕБОВАНИЯ CPG

1 мая 1995 года Агентство по охране окружающей среды (EPA) опубликовало Всеобъемлющее руководство по закупке продуктов, содержащих восстановленные материалы, также известное как CPG. CPG объединила пять существующих наименований изделий и определила 19 новых изделий, которые могут быть изготовлены из восстановленных материалов. Из элементов, содержащихся в новом CPG, один имеет первостепенное значение для дорожной программы Федеральной помощи: цемент и бетон, содержащие угольную летучую золу или шлак GGBF.

В дополнение к CPG, EPA также опубликовало Консультативное уведомление о восстановленных материалах (RMAN), в котором содержатся рекомендации EPA закупающим агентствам для выполнения их обязательств по Закону о сохранении и восстановлении ресурсов (RCRA) в отношении существующих и вновь обозначенных предметов. Ключевые рекомендации, содержащиеся в RMAN:

  • EPA рекомендует закупающим агентствам пересмотреть свои программы закупок цемента и бетона или строительных проектов с использованием цемента и бетона, чтобы разрешить использование угольной летучей золы или шлака GGBF, в зависимости от ситуации.
  • EPA рекомендует закупающим агентствам включать в строительные контракты положения, разрешающие использование в качестве необязательных или альтернативных материалов цемента или бетона, содержащих угольную летучую золу или шлак GGBF, где это необходимо.
  • EPA рекомендует закупающим агентствам пересматривать и пересматривать стандарты эффективности, чтобы гарантировать, что они не ограничивают произвольно использование шлака GGBF, кроме случаев, когда ограничение оправдано для каждой работы или конкретной области применения по документально подтвержденным техническим причинам.

Из-за различий в золе-уносе угля, шлаке GGBF, цементе, требованиях к прочности, стоимости и методах строительства EPA не рекомендует уровни содержания рекуперированных материалов для цемента или бетона, содержащих угольную золу-унос или шлак GGBF. Кроме того, EPA не рекомендует закупающим агентствам отдавать предпочтение одному материалу над другим. Эти рекомендации согласуются с текущей политикой FHWA в отношении использования летучей золы угля в цементе или бетоне, и государства, в настоящее время соблюдающие эти требования, не будут обязаны изменять спецификации для ее использования.

ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

В меморандуме от 6 октября 1995 г. содержится техническое руководство по использованию шлака GGBF в портландцементном бетоне. Этот меморандум содержал три основных рекомендации по использованию шлака GGBF:

  1. При отсутствии особых обстоятельств использование шлака GGBF в качестве замены цемента должно быть ограничено шлаком GGBF марок 100 и 120.
  2. При отсутствии конкретных данных по смеси, степень замещения шлака GGBF должна быть ограничена 25 процентами в бетонах, подверженных воздействию солей для борьбы с обледенением, и 50 процентами в других областях применения.
  3. Следует подчеркнуть необходимость надлежащего отверждения при использовании шлака GGBF.

С момента выпуска упомянутого меморандума мы узнали, что может возникнуть некоторая путаница в том, когда следует использовать шлак GGBF и рекомендуемые нормы замещения шлака GGBF. Наше техническое руководство не предназначалось для изменения или модификации практики в государствах, которые в настоящее время достигают удовлетворительных результатов со шлаком GGBF, независимо от степени их замены.

Марка шлака GGBF основывается на его индексе активности, который представляет собой отношение прочности на сжатие куба раствора, изготовленного из 50-процентной смеси шлака и цемента GGBF, к таковому кубу раствора, изготовленному из эталонного цемента.Для данной смеси замена до 50 процентов цемента на шлак GGBF марки 120 обычно дает прочность на сжатие через 7 дней и более, эквивалентную или более высокую, чем у того же бетона, изготовленного без шлака GGBF. Замена шлака GGBF марки 100 обычно дает эквивалентную или большую прочность через 28 дней. Однако бетон, изготовленный из шлака GGBF марки 80, будет иметь более низкую прочность на сжатие во всех возрастах. Чтобы получить продукт с эквивалентной или большей прочностью на сжатие, следует использовать только шлак GGBF марок 100 и 120.Однако в массовом бетоне теплота гидратации может быть решающим фактором, и может быть целесообразным использование шлака марки 80.

Руководящие принципы, содержащиеся в нашем меморандуме по темпам замещения шлака GGBF, были предназначены для того, чтобы стать отправной точкой для государств с небольшим опытом или без опыта использования цемента и бетона, содержащих шлак GGBF. Государства, в настоящее время получающие хорошие показатели при более высоких процентных показателях, не должны снижать уровень замещения. В разделе 4.2.3.2 ACI 318-89 «Требования строительных норм и правил для железобетона» указывается, что для бетонов, подверженных воздействию химикатов для борьбы с обледенением, допустима степень замещения до 50 процентов.Кроме того, при массовом бетонировании теплота гидратации может быть решающим фактором, и может потребоваться степень замещения более 50 процентов.

Как указано в ACI 226.1R-87, распространенном с меморандумом от 6 октября, использование шлака GGBF в бетоне может иметь много положительных эффектов, включая возможное снижение щелочно-кремнеземной реактивности, снижение проницаемости бетона и повышение сопротивления к сульфатной атаке. Однако, как и в случае с любым другим материалом, все преимущества шлака GGBF не будут реализованы без использования надлежащих методов строительства.Обычно использование шлака GGBF приводит к увеличению времени схватывания. При отсутствии надлежащего влажного отверждения увеличение времени схватывания может привести к увеличению пластической усадки. Кроме того, эффекты замедления схватывания шлака GGBF более выражены при более низких температурах. Поэтому, как и в случае с любой добавкой, замедляющей схватывание, следует соблюдать осторожность, чтобы обеспечить использование соответствующих средств контроля температуры и влажности.

БЫТОВЫЙ ШЛАК

Готовясь выполнить требования CPG, государство подняло вопрос о том, может ли использование шлака GGBF ограничиваться внутренним шлаком GGBF.Положения Buy America, содержащиеся в 23 CFR 635.410, не касаются шлака GGBF. Однако, согласно руководству FHWA в "Руководстве и справочном руководстве для участников основной учебной программы по администрированию контрактов, 1996", в соответствии с разделом 165 (d) STAA и 23 CFR 635.410 (b) (2) государствам разрешено иметь положения Buy America, которые более строгие, чем федеральные требования. Если более ограничительные положения штата не требуются в соответствии с законом законодательного органа штата, FHWA требует юридического заключения штата о том, что требования санкционированы законодательством штата и не противоречат законам штата о проведении конкурентных торгов.

С EPA связались, чтобы определить, содержат ли CPG или RCRA формулировки, препятствующие государству требовать использования отечественного шлака GGBF. EPA устно ответило, что ни CPG, ни RCRA не будут препятствовать государству ограничивать использование шлака GGBF материалом внутреннего происхождения и что использование материала иностранного происхождения является местной проблемой. Следовательно, на основе политики FHWA и ответа EPA, штаты могут потребовать, чтобы использовался только отечественный шлак GGBF, если дорожное агентство штата имеет законные полномочия в соответствии с законодательством штата вводить более строгие требования Buy America.

Для получения дополнительной информации по этому вопросу свяжитесь с г-ном Джеймсом Пауэллом по телефону (202) 366-8534.

ПОДПИСАНО ДЖЕРАЛЬД Л. ЭЛЛЕР
Джеральд Л. Эллер

ССЫЛКИ

  • Материалы для стабилизации, HC-1OOA, Американская ассоциация дорожных строителей, сентябрь 1976 г.
  • Стабилизация грунта в конструкции дорожного покрытия, Руководство пользователя, тома 1 и 2, FHWA-IP-808-2. Октябрь 1979
  • Справочник по лаборатории грунтов и цемента, Технический бюллетень, Ассоциация портландцементных материалов, 1971 год
  • Руководство по строительству стабилизатора извести, бюллетень 326, Национальная ассоциация извести, 1972 год
  • Обжиговые пыле-зольные системы для дорожных оснований и подоснов, FHWA-RD-82-167, сентябрь 1983 г.
  • Руководство для инспектора по грунтовому цементу, Портландцементная ассоциация, 1980 г.

ПЕРЕЧЕНЬ СТАНДАРТНОГО ЦЕМЕНТНОГО БЕТОНА ПОРТЛЕНДА

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЛИ ИСПЫТАНИЯ
И.Портлендский цемент
  • AASHTO M-85 Портландцемент
  • AASHTO M-240 Гидравлический цемент смешанный
  • AASHTO T 105 Химический анализ гидравлического цемента
  • AASHTO T-106 Прочность на сжатие гидравлического цементного раствора (с использованием образцов размером 50 мм [2 дюйма])
  • AASHTO T-107 Расширение автоклава портландцемента
  • AASHTO T-129 Гидравлический цемент нормальной консистенции
  • AASHTO T-131 Время схватывания гидравлического цемента иглой Вика
  • AASHTO T-137 Содержание воздуха в гидравлическом цементном растворе
  • AASHTO T-153 Тонкость помола портландцемента с помощью прибора для определения воздухопроницаемости
  • AASHTO T-154 Время схватывания гидравлического цемента иглами Gillmore
  • AASHTO T-186 Раннее упрочнение портландцемента (метод пасты)
  • ASTM C186 Стандартный тест на теплоту гидратации гидравлического цемента
  • Стандартный тест ASTM C452 на возможное расширение портландцементных растворов, подверженных действию сульфатов
II.Агрегаты
  1. Качество / квалификация
    • AASHTO M-6 Мелкозернистый заполнитель для портландцементного бетона
    • AASHTO M-80 Крупный заполнитель для портландцементного бетона
    • AASHTO T-21 Органические примеси в мелкозернистом заполнителе для бетона
    • AASHTO T-96 Устойчивость к разрушению мелкозернистого грубого заполнителя в результате истирания и ударов в машине в Лос-Анджелесе
    • AASHTO T-103 Прочность заполнителей при замораживании и оттаивании
    • AASHTO T-104 Устойчивость агрегатов по сульфату натрия и сульфату магния
    • AASHTO T-112 Куски глины и рыхлые частицы в агрегате
    • AASHTO T-113 Легкие детали в совокупности
  2. Дизайн / Контрольные испытания
    • AASHTO T-11 Материал тоньше 75 мкм (No.200) Сито в минеральных агрегатах путем промывки
    • AASHTO T-19 Удельный вес и пустоты в заполнителе
    • AASHTO T-27 Ситовый анализ мелких и крупных заполнителей
    • AASHTO T-84 Удельный вес и абсорбция мелкозернистого заполнителя
    • AASHTO T-85 Удельный вес и поглощение крупного заполнителя
    • AASHTO T-255 Общая влажность заполнителя при сушке
III. Вода
  • AASHTO T-26 Качество воды для бетона
IV.Добавки
  • AASHTO M-154 Воздухововлекающие добавки для бетона
  • AASHTO M-194 Добавки химические для бетона
  • Стандартные технические условия ASTM C618 для угольной золы-уноса и сырого или кальцинированного природного пуццолана для использования в качестве минеральной добавки в портландцементном бетоне
  • Стандартные технические условия ASTM C989 для измельченного гранулированного доменного шлака для использования в бетоне и строительных растворах
V. Полевой контроль смесей PCC
  1. Прочность
    • AASHTO T-22 Прочность цилиндрических образцов бетона на сжатие
    • AASHTO T-23 Изготовление и отверждение бетонных образцов для испытаний в полевых условиях
    • AASHTO T-97 Прочность бетона на изгиб (с использованием простой балки с нагрузкой в ​​третьей точке)
    • AASHTO T-177 Прочность бетона на изгиб (с использованием простой балки с центральной точечной нагрузкой)
    • AASHTO T-198 Предел прочности при расщеплении цилиндрических образцов бетона
  2. Воздушные испытания
    • AASHTO T-121 Вес на кубический фут, выход и содержание воздуха (гравиметрические) в бетоне
    • AASHTO T-152 Содержание воздуха в свежезамешенном бетоне методом давления
    • AASHTO T-196 Содержание воздуха в свежезамещенном бетоне объемным методом
    • AASHTO T-199 Содержание воздуха в свежезамещенном бетоне по индикатору Chase
  3. Разные тесты
    • AASHTO T-119 Осадка гидроцементного бетона
    • AASHTO M-148 Жидкая мембрана - Формовочные составы для отверждения бетона
    • AASHTO T-161 Устойчивость бетона к быстрому замерзанию и оттаиванию

Расчет оптимальной смеси шлакового бетона с низким содержанием CO 2 и большим объемом шлака с учетом изменения климата и поглощения CO 2 | Международный журнал бетонных конструкций и материалов

Для оптимизации бетонной смеси необходимо установить целевую функцию и ограничивающие условия.В данном исследовании в качестве целевой функции используются чистые выбросы CO 2 . Чистые выбросы CO 2 равны выбросам CO 2 материала за вычетом поглощения CO 2 , вызванного карбонизацией. Ограничения включают требования к прочности, долговечности, удобоукладываемости, составу компонентов, соотношению компонентов и абсолютному объему (Yeh 2007).

Объект Функция

CO
2 Выбросы бетона

Общие выбросы CO 2 HVS-бетона включают выбросы бетонных материалов, транспортировки и смешивания (Lee and Wang, 2016).Общие выбросы CO 2 можно рассчитать следующим образом (Lee and Wang, 2016):

$$ CO_ {2 - e} = CO_ {2 - eM} + CO_ {2 - eT} + CO_ {2 - eP} $ $

(1)

где \ (CO_ {2 - e} \), \ (CO_ {2 - eM} \), \ (CO_ {2 - eT} \) и \ (CO_ {2 - eP} \) представляют общее количество CO Выбросы 2 , выбросы CO 2 от бетонных материалов, выбросы CO 2 от транспорта и выбросы CO 2 от операции смешивания бетона, соответственно.\ (CO_ {2 - eM} \) можно рассчитать на основе бетонной смеси и единицы выбросов CO 2 компонентов бетона следующим образом:

$$ CO_ {2 - eM} = {\ text {CO}} _ {2 - C} * C + {\ text {CO}} _ {2 - SG} * SG + {\ text {CO}} _ {2 - W} * W + {\ text {CO}} _ { 2 - CA} * CA + {\ text {CO}} _ {2 - S} * S + {\ text {CO}} _ {2 - SP} * SP $$

(2)

где \ ({\ text {CO}} _ {2 - C} \), \ ({\ text {CO}} _ {2 - SG} \), \ ({\ text {CO}} _ { 2 - W} \), \ ({\ text {CO}} _ {2 - CA} \), \ ({\ text {CO}} _ {2 - S} \) и \ ({\ text { CO}} _ {2 - SP} \) - выбросы CO 2 цемента, шлака, воды, крупного заполнителя, песка и суперпластификатора, соответственно, и \ (C \), \ (SG \), \ (W \), \ (CA \), \ (S \) и \ (SP \) - масса цемента, шлака, воды, крупного заполнителя, песка и суперпластификатора в бетонных смесях соответственно.{{r_ {CSH}}} 3 {\ text {CaCO}} _ {3} \ bullet 2 {\ text {SiO}} _ {2} \ bullet 3 {\ text {H}} _ {2} {\ текст {O}} $$

(4)

Согласно ур. (3) и (4) 1 кг гидроксида кальция (CH) и 1 кг гидрата силиката кальция (CSH) могут поглощать 0,594 кг CO 2 и 0,385 кг CO 2 , соответственно. Следовательно, для 1 м карбонизированного бетона 3 содержание поглощения CO 2 M = 0,594 CH + 0,385 CSH , где CH и CSH представляют собой массу CH и CSH в 1 м 3 бетона соответственно.

Для бетонных структурных единиц поглощение CO 2 связано с открытой поверхностью ( S ), глубиной карбонизации (\ (x_ {c} \)) и содержанием поглощения CO 2 на 1 м 3 карбонизированного бетона (\ (M \)) (Papadakis 2000). Например, рассмотрим бетонную колонну квадратного сечения (длина h 1 , площадь a 1 на a 1 ). Квадратная колонна имеет четыре стороны, открытые для окружающей среды; следовательно, площадь экспонируемой поверхности равна S = 4 × a 1 × h 1 .Кроме того, объем бетонной колонны составляет V = a 1 × a 1 × h 1 , а открытая поверхность может быть переписана как S = 4 V / а 1 . Когда объем бетона составляет 1 м 3 , открытая поверхность составляет S = 4/ a 1 . Содержание поглощения CO 2 бетонной колонной (\ (CO_ {2UP} \)) можно определить следующим образом:

$$ CO_ {2UP} = M * S * x_ {c} = (0.594CH + 0,385CSH) * \ влево ({4 / a_ {1}} \ right) * x_ {c} $$

(5)

Согласно формуле. (5), с увеличением отношения поверхности к объему (4/ a 1 ), способность поглощения CO 2 увеличивается. Уравнение (5) справедливо для бетонной колонны. Для других структурных элементов, таких как плиты, мы используем аналогичный метод для расчета содержания поглощения CO 2 . Например, рассмотрим бетонную плиту в здании (глубина плиты составляет h 2 , а площадь плиты составляет a 2 × b 2 ).Плита в здании имеет шесть поверхностей, то есть четыре боковые поверхности и две базовые поверхности. Четыре боковые поверхности плиты закрыты стеновыми элементами, так что боковые поверхности недоступны для окружающей среды CO 2 . Две основные поверхности доступны для окружающей среды CO 2 . Площадь экспонируемой поверхности составляет S 2 = 2 × a 2 × b 2 . Кроме того, объем бетонной плиты V 2 = a 2 × b 2 × h 2 , а открытая поверхность может быть переписана как S 2 = 2 × V 2 / h 2 .Когда объем бетона составляет 1 м 3 , открытая поверхность составляет S 2 = 2/ h 2 . Содержание поглощения CO 2 в слэбе можно определить следующим образом:

$$ CO_ {2UP} = M * S * x_ {c} = (0,594CH + 0,385CSH) * \ left ({2 / h_ { 2}} \ right) * x_ {c} $$

(6)

Как показано в формуле. (6), поскольку отношение поверхности к объему 2/ h 2 увеличивается, способность поглощения CO 2 увеличивается.

Объектная функция

В данном исследовании в качестве целевой функции используются чистые выбросы CO 2 (\ ({\ text {CO}} _ {2net} \)). Чистые выбросы CO 2 равны выбросам CO 2 материала за вычетом поглощения CO 2 , вызванного карбонизацией. Целевая функция оптимизации рассчитывается следующим образом:

$$ {\ text {CO}} _ {2net} = CO_ {2 - em} - CO_ {2UP}. {r} \) - требуемая осадка бетона.

Диапазон содержания компонентов следующий:

$$ нижний \ le компонент \ верхний $$

(11)

, где компонентами являются цемент, шлак, вода, мелкий заполнитель, крупный заполнитель или суперпластификатор. Таблица 2 показывает нижний и верхний пределы бетонных компонентов (Yeh 2007).

Таблица 2 Нижний и верхний пределы бетонных компонентов.

Ограничение соотношения компонентов выглядит следующим образом:

$$ R_ {l} \ le R_ {i} \ le R_ {u} $$

(12)

где \ (R_ {i} \) - соотношение компонентов (вода-связующее, шлак-связующее, мелкодисперсный заполнитель к общему количеству заполнителя, общее отношение заполнителя к связующему и вода-твердое вещество. ) и \ (R_ {l} \) и \ (R_ {u} \) - нижний и верхний пределы соотношения компонентов соответственно.В таблице 3 показаны ограничения по соотношению компонентов (Yeh 2007).

Таблица 3 Ограничения по соотношению компонентов.

Абсолютное ограничение объема выглядит следующим образом:

$$ \ frac {W} {{\ uprho _ {\ text {W}}}} + \ frac {C} {{\ uprho _ {\ text {C}}}} + \ frac {SG} {{\ uprho _ {\ text {SG}}}} + \ frac {S} {{\ uprho _ {\ text {S}}}} + \ frac {CA} {{\ uprho _ {\ текст {CA}}}} + \ frac {SP} {{\ uprho _ {\ text {SP}}}} + V_ {air} = 1 $$

(13)

где \ (\ uprho _ {\ text {W}} \), \ (\ uprho _ {\ text {C}} \), \ (\ uprho _ {\ text {SG}} \), \ (\ uprho_ { \ text {S}} \), \ (\ uprho _ {\ text {CA}} \) и \ (\ uprho _ {\ text {SP}} \) - плотности воды, цемента, шлака, песка, крупного заполнитель и суперпластификатор соответственно, а \ (V_ {air} \) - объем воздуха в бетоне.Плотность воды, цемента, шлака, песка, крупного заполнителя и суперпластификатора составляет 1000, 3150, 2890, 2610, 2700 и 1220 кг / м 3 соответственно. Уравнение (13) означает, что сумма каждого конкретного компонента должна равняться 1 м 3 (Yeh 2007).

Оценка свойств бетона с шлаковой смесью

В нашем предыдущем исследовании (Lee and Wang 2016; Wang and Park 2017) мы предложили комплексную модель гидратации, прочности и долговечности HVS-бетона. Уровень реакции цемента и шлака рассчитывается в соответствии с моделью гидратации смешанного цемента.В зависимости от степени реакции связующего рассчитывали прочность на сжатие и содержание карбонатного вещества в связующем. Глубина карбонизации HVS-бетона была спрогнозирована в зависимости от его свойств и условий воздействия. Входными параметрами модели гидратации – прочности – долговечности являются бетонная смесь и условия твердения. Результатом комплексной модели являются характеристики бетона, такие как тепловые характеристики, механические характеристики и долговечность.Комплексная модель применима к бетону с разными классами прочности (высокая, средняя и низкая прочность) и различными степенями замещения шлака (с низким и высоким содержанием шлака) (Lee and Wang 2016; Wang and Park 2017).

Модель развития прочности

Прочность на сжатие шлакобетона f c можно проанализировать на основе содержания гидрата силиката кальция следующим образом (Lee and Wang 2016; Wang and Park 2017):

$$ CSH (t) = 2.85 (f_ {S, C} * C * \ alpha + f_ {S, P} * SG * \ alpha_ {SG}) $$

(14)

$$ f_ {c} (t) = 57,41 \ frac {CSH (t)} {W} - 11,63 $$

(15)

где \ (\ alpha \) и \ (\ alpha_ {SG} \) - степени реакции цемента и шлака, соответственно, а \ (f_ {S, C} \) и \ (f_ {S, P} \) - массовые доли SiO 2 в цементе и шлаке соответственно. Коэффициент 2,85 представляет собой соотношение между молярной массой CSH и массой оксида SiO 2 в CSH.{t} {\ frac {{d \ alpha_ {SG}}} {dt}} \), где \ (\ frac {{d \ alpha_ {SG}}} {dt} \) - скорость реакции шлака. Подробные уравнения для \ (\ frac {d \ alpha} {dt} \) и \ (\ frac {{d \ alpha_ {SG}}} {dt} \) доступны в наших предыдущих исследованиях (Lee and Wang 2016; Ван и Парк 2017). Единица прочности на сжатие в формуле. (15) - МПа.

Проверки модели гидратации и модели прочности показаны на рис. 1a, b, соответственно. Для испытания степени реакции шлака отношение воды к связующему в образцах паст было равно 0.5, степень замещения шлака составляла от 0 до 67%, а температура отверждения варьировалась от 5 до 40 ° C. Для испытания на прочность отношение воды к связующему составляло 0,59, коэффициент замещения шлака составлял 0–0,75, возраст при испытании на прочность при сжатии составлял от 1 дня до 18 месяцев, а температура отверждения составляла 20 ° C.

Рис. 1

Интегрированная модель гидратационной прочности HVS-бетона.

На рис. 1c – f показан анализ параметров степени реакции и развития прочности шлакобетона.Когда часть цемента заменяется шлаком, степень гидратации цемента увеличивается из-за разжижающего эффекта шлака (рис. 1c). Для бетона с низким отношением воды к вяжущему очень важен эффект разбавления, и степень гидратации цемента увеличивается более значительно (рис. 1c). С увеличением скорости замещения шлака щелочная активация гидроксида кальция ослабевает, и количество шлака в реакции также уменьшается (рис. 1d). Для бетона с низким отношением воды к вяжущему прирост прочности на сжатие более очевиден, чем для бетона с высоким отношением воды к вяжущему (рис.{{}} \) - глубина карбонизации бетона, \ (D \) - коэффициент диффузии CO 2 , \ ([CO_ {2}] _ {0} \) - молярная концентрация CO 2 в поверхность бетона, \ ([CH] \) - молярное содержание гидроксида кальция, \ ([CSH] \) - молярное содержание образовавшегося CSH, \ (\ varepsilon \) - пористость бетона, а RH - относительная влажность окружающей среды. \ ([CH] + 3 [CSH] \) в знаменателе уравнения. (16) - содержание карбонатируемого материала. В условиях изменения климата концентрация и коэффициент диффузии CO 2 зависят от времени.{t} {\ left [D \ right] _ {t}} dt}} {t} \) использовались для условий изменения климата (Lee and Wang 2016; Papadakis 2000).

Содержание кальция в уравнении. (16) можно определить по степени реакции связующих следующим образом:

$$ CH = C * \ alpha * CH_ {CE} - SG * \ alpha_ {SG} * \ nu_ {SG} $$

(18)

где \ (CH_ {CE} \) - это содержание гидроксида кальция, полученного, когда единица цемента становится гидратированной, а \ (\ nu_ {SG} \) - содержание израсходованного гидроксида кальция, когда единица шлака вступает в реакцию.Уравнение (18) учитывает как образование гидроксида кальция в результате гидратации цемента, так и потребление гидроксида кальция в результате реакции шлака.

Пористость бетона \ (\ varepsilon \) может быть определена по степени реакции вяжущих следующим образом:

$$ \ varepsilon = {\ raise0.7ex \ hbox {$ W $} \! \ Mathord {\ left / {\ vphantom {W {\ rho_ {W}}}} \ right. \ kern-0pt} \! \ lower0.7ex \ hbox {$ {\ rho_ {W}} $}} - 0,25 * C * \ alpha - 0,3 * \ alpha_ {SG} * SG - \ Delta \ varepsilon_ {C} $$

(19)

где \ (\ Delta \ varepsilon_ {C} \) - это уменьшение пористости из-за карбонизации, которое может быть определено на основе изменения объема реагентов и продуктов реакции карбонизации (Lee and Wang 2016; Papadakis 2000).

Влияние температуры окружающей среды на коэффициент диффузии CO 2 можно учесть с помощью уравнения Аррениуса следующим образом:

$$ D (T) = D_ {ref} \ exp \ left [{\ beta (\ frac {1}} {{T_ {ref}}} - \ frac {1} {T})} \ right] $$

(20)

, где \ (D_ {ref} \) - коэффициент диффузии CO 2 при эталонной температуре T ref , \ (D (T) \) - коэффициент диффузии CO 2 при температуре T , а \ (\ beta \) - энергия активации CO 2 (\ (\ beta \) = 4000) (Stewart et al.2011).

На рис. 2а показана проверка модели карбонизации (отношение воды к связующему в образце составляло 0,59, коэффициент замещения шлака составлял 0–0,75, а срок выдержки перед испытанием карбонизации составлял 3 дня или 28 дней). На рис. 2б показан анализ параметров карбонизации шлакобетона. Когда часть цемента заменяется шлаком, глубина карбонизации бетона увеличивается. Глубина карбонизации уменьшается с уменьшением отношения воды к связующему.

Рис. 2

Проверка и анализ параметров модели карбонизации.

Модель технологичности

Согласно предыдущим экспериментальным результатам (Лим и др., 2004; Томас, 2013), осадка шлакобетона может быть определена следующим образом:

$$ осадка = - 250 * \ frac {W} { C + SG} + 0,088 * W - 146 \ frac {S} {S + CA} + 18 * \ frac {SG} {C + SG} + 0,199 * SP + 341. $$

(21)

Это уравнение подразумевает, что осадка бетона увеличивается с увеличением содержания воды, степени замещения шлака и содержания суперпластификатора и уменьшается с увеличением соотношения воды и связующего и содержания песка.Единица измерения в уравнении. (21) - мм.

В соответствии с пропорциями смешивания Lim et al. (2004) соотношение между содержанием суперпластификатора и соотношением воды и связующего показано следующим образом:

$$ \ begin {array} {* {20} c} {SP = 18,43 - 37,11 \ frac {W} {C + SG}} & {(для \ frac {W} {C + SG} \ le 0.5)} \\ {SP = 0} & {(для \ frac {W} {C + SG}> 0.5)} \\ \ end {array} $$

(22)

Это уравнение означает, что при уменьшении отношения воды к вяжущему содержание суперпластификатора в бетонных смесях должно увеличиваться.Кроме того, следует отметить, что уравнения. (21) и (22) регрессируют по ссылкам (Lim et al. 2004; Thomas 2013). При изменении марки суперпластификатора уравнение может измениться.

Краткое изложение модели оценки собственности

Во втором разделе мы определяем условия ограничения и целевую функцию оптимизации бетонной смеси. Мы устанавливаем целевую функцию как минимальные чистые выбросы CO 2 . Эти ограничивающие условия включают такие свойства, как прочность, стойкость к карбонизации и удобоукладываемость.Прочность и карбонизация HVS-бетона были оценены с помощью модели гидратации смешанного цемента, подтвержденной нашими предыдущими исследованиями (Lee and Wang 2016; Wang and Park 2017). После решения целевой функции и ограничивающих условий бетонные смеси, удовлетворяющие различным параметрам производительности, полученный.

Метод решения целевой функции с ограничениями включает генетический алгоритм (Mathworks 2019). Генетический алгоритм произошел от компьютерного моделирования биологических систем.Основные шаги генетического алгоритма: (1) создание случайной популяции; (2) определять индивидуальную пригодность и делать выбор в соответствии с приспособленностью; (3) генерировать новых индивидуумов на основе операций кроссовера и мутации; (iv) проверить условия расторжения. Если условие завершения не выполняется, вернитесь к шагу (2).

В этом исследовании мы использовали набор инструментов глобальной оптимизации MATLAB для оптимизации цели с ограничительными условиями (Mathworks 2019). Целевая функция и уравнение ограничения были заданы в инструментарии глобальной оптимизации MATLAB, и оптимальная смесь, удовлетворяющая различным ограничениям, была найдена в соответствии с генетическим алгоритмом.

% PDF-1.3 % 18 0 объект > эндобдж xref 18 237 0000000016 00000 н. 0000005089 00000 н. 0000005715 00000 н. 0000005928 00000 н. 0000007886 00000 н. 0000007934 00000 п. 0000007982 00000 н. 0000008031 00000 н. 0000008080 00000 н. 0000008129 00000 н. 0000008178 00000 н. 0000008227 00000 н. 0000008276 00000 н. 0000008325 00000 н. 0000008374 00000 н. 0000008423 00000 н. 0000008471 00000 п. 0000008520 00000 н. 0000008569 00000 н. 0000008618 00000 н. 0000008667 00000 н. 0000008716 00000 н. 0000008765 00000 н. 0000008814 00000 н. 0000008863 00000 н. 0000008912 00000 н. 0000008961 00000 н. 0000009010 00000 н. 0000009059 00000 н. 0000009099 00000 н. 0000009147 00000 н. 0000009196 00000 н. 0000009244 00000 н. 0000009587 00000 н. 0000009995 00000 н. 0000010212 00000 п. 0000010435 00000 п. 0000010650 00000 п. 0000011257 00000 п. 0000011306 00000 п. 0000011355 00000 п. 0000011403 00000 п. 0000011452 00000 п. 0000011501 00000 п. 0000011550 00000 п. 0000011599 00000 п. 0000011648 00000 п. 0000011697 00000 п. 0000011745 00000 п. 0000011794 00000 п. 0000011843 00000 п. 0000011892 00000 п. 0000011941 00000 п. 0000011990 00000 н. 0000012039 00000 п. 0000012087 00000 п. 0000012136 00000 п. 0000012185 00000 п. 0000012234 00000 п. 0000012283 00000 п. 0000012332 00000 п. 0000012381 00000 п. 0000012430 00000 п. 0000012479 00000 п. 0000012528 00000 п. 0000012576 00000 п. 0000012625 00000 п. 0000012673 00000 п. 0000012722 00000 п. 0000012770 00000 п. 0000012819 00000 п. 0000012867 00000 п. 0000012916 00000 п. 0000012965 00000 п. 0000013013 00000 п. 0000013034 00000 п. 0000013828 00000 п. 0000013988 00000 п. 0000014281 00000 п. 0000014698 00000 п. 0000014927 00000 п. 0000014948 00000 н. 0000015725 00000 п. 0000015747 00000 п. 0000016554 00000 п. 0000016710 00000 п. 0000017003 00000 п. 0000017025 00000 п. 0000017796 00000 п. 0000017818 00000 п. 0000018431 00000 п. 0000018453 00000 п. 0000018747 00000 п. 0000018769 00000 п. 0000019058 00000 п. 0000019080 00000 п. 0000019436 00000 п. 0000019547 00000 п. 0000041378 00000 п. 0000041434 00000 п. 0000041524 00000 п. 0000041691 00000 п. 0000041823 00000 п. 0000041916 00000 п. 0000042003 00000 п. 0000057966 00000 п. 0000058071 00000 п. 0000058191 00000 п. 0000058284 00000 п. 0000058368 00000 п. 0000058447 00000 п. 0000058510 00000 п. 0000058728 00000 п. 0000058941 00000 п. 0000061619 00000 п. 0000061826 00000 п. 0000062050 00000 п. 0000073621 00000 п. 0000080283 00000 п. 0000089459 00000 п. 0000089561 00000 п. 0000101914 00000 н. 0000102004 00000 п. 0000102085 00000 н. 0000102144 00000 п. 0000102296 00000 н. 0000102380 00000 н. 0000102436 00000 н. 0000102614 00000 н. 0000102722 00000 н. 0000102812 00000 н. 0000102902 00000 н. 0000103004 00000 п. 0000103173 00000 п. 0000103272 00000 н. 0000103371 00000 н. 0000103482 00000 п. 0000103611 00000 н. 0000103701 00000 п. 0000103821 00000 н. 0000103953 00000 н. 0000104064 00000 н. 0000104163 00000 п. 0000104265 00000 н. 0000104397 00000 н. 0000104508 00000 н. 0000104598 00000 н. 0000104682 00000 н. 0000104775 00000 н. 0000104889 00000 н. 0000104973 00000 п. 0000105066 00000 н. 0000105165 00000 п. 0000105246 00000 н. 0000105372 00000 п. 0000105477 00000 н. 0000105567 00000 н. 0000105675 00000 н. 0000105843 00000 н. 0000105951 00000 п. 0000106035 00000 п. 0000106149 00000 п. 0000106230 00000 н. 0000106347 00000 п. 0000106461 00000 н. 0000106545 00000 н. 0000106653 00000 п. 0000106782 00000 н. 0000106869 00000 н. 0000106962 00000 н. 0000107091 00000 н. 0000107255 00000 н. 0000107518 00000 п. 0000107698 00000 п. 0000107907 00000 н. 0000108086 00000 п. 0000108280 00000 п. 0000108460 00000 н. 0000108661 00000 п. 0000108902 00000 н. 0000109129 00000 н. 0000109328 00000 н. 0000109532 00000 н. 0000109767 00000 н. 0000109987 00000 н. 0000110185 00000 п. 0000110389 00000 п. 0000110630 00000 н. 0000110857 00000 н. 0000111074 00000 н. 0000111288 00000 н. 0000111524 00000 н. 0000111753 00000 н. 0000111959 00000 н. 0000112172 00000 н. 0000112408 00000 н. 0000112635 00000 н. 0000112839 00000 н. 0000113050 00000 н. 0000113282 00000 н. 0000113508 00000 н. 0000113727 00000 н. 0000113947 00000 н. 0000114184 00000 н. 0000114414 00000 н. 0000114628 00000 н. 0000114844 00000 н. 0000115077 00000 н. 0000115307 00000 н. 0000115518 00000 н. 0000115738 00000 н. 0000115971 00000 н. 0000116193 00000 н. 0000116411 00000 н.