Строительные растворы на отходах камнедробления

Строительные растворы на отходах камнедробления

Т.А. Хежев, А.Р. Кажаров, А.Ю. Налоев, Р.Н. Семенов, З.А. Хамуков,

Т.Х. Желоков

Кабардино-Балкарский государственный университет, Нальчик

Аннотация: Представлены результаты исследований по разработке растворных смесей на отходах камнедробления с применением вулканического пепла и добавки Д-5. Предложены составы строительных растворов, позволяющие существенно сократить расход портландцемента и одновременно улучшить физико-механические свойства растворных смесей и раствора. Применение многофункциональной добавки Д-5 в смесях позволяет повысить прочностные свойства раствора при одновременном улучшении реологических свойств растворных смесей. Замена цемента до 20 % от массы вулканическим пеплом фракции d<0,14 мм в растворных смесях не вызывает заметного снижения прочностных свойств раствора. Разработанные растворные смеси соответствуют требованиям ГОСТ 28013-98 и имеют низкую себестоимость за счет использования местного сырья и отходов камнедробления.

Ключевые слова: портландцемент, отходы камнедробления, вулканический пепел, добавка Д-5, предел прочности при изгибе и сжатии, подвижность смеси, расслаиваемость, водоудерживающая способность.

Ресурсосбережение и защита окружающей среды является актуальной проблемой современного строительного материаловедения. Применение строительных материалов на местном сырье с использованием техногенных отходов может существенно снизить себестоимость строительства [1-4].

Кабардино-Балкарская республика располагает большими запасами гравийно-песчаной смеси, которые распространены по долинам наиболее крупных рек. При камнедроблении гравийно-песчаной смеси для получения крупного заполнителя образуются отходы в виде мелких фракций различного гранулометрического и химического состава. Они используются в практике строительства в строительных растворах и бетонах без проведения необходимых исследований.

Строительные растворы являются композиционным материалом, востребованным на всех стадиях возведения зданий и сооружений, начиная

от возведения стен и заканчивая отделочными работами [5-7]. Улучшение качества и снижение себестоимости строительных растворов является одной из актуальных задач современной строительной отрасли. Весьма перспективным направлением решения данной проблемы является использование отходов камнедробления для производства строительных растворов.

Цель работы заключалась в разработке эффективных строительных растворов с улучшенными физико-механическими свойствами на основе отходов камнедробления.

В исследованиях использовались: портландцемент ПЦ400-ДО; отходы камнедробления гравийно-песчаной смеси Нарткалинского карьера КБР с максимальной крупностью зерен 2,5 мм; добавка Д-5 производства ООО НПП «Ирстройпрогресс» (г. Владикавказ); вулканический пепел Заюковского месторождения с максимальной крупностью зерен 0,14 мм.

Вначале было исследовано влияние соотношения цемента и заполнителя, подвижности смеси на свойства строительного раствора. Для исследования свойств составов на портландцементе ПЦ400-ДО с добавками вулканического пепла и без добавки были изготовлены образцы-балочки размерами 4х4х16 см в соответствии с ГОСТ 5802-86. Вулканический пепел рассматривался в качестве активной минеральной добавки в композит. Подвижность растворной смеси определялась по погружению конуса СтройЦНИЛ. Результаты исследований прочности раствора на 28 сутки твердения в нормальных условиях по ГОСТ 310.4 приведены в табл. 1.

Таблица 1

Свойства строительного раствора на отходах камнедробления

Соотношение Количество Под- Предел Предел

цемента к добавки пепла вижность, прочности прочности при

песку по в % от массы см при изгибе сжатии

массе цемента

на 7 на 28 на 7 на 28

сутки сутки сутки сутки

1 4 — 7,5 3,0 5,5 10,0 16,4

1 4 10 7,5 2,9 5,3 9,7 16,2

1 4 20 7,5 2,8 5,2 9,6 16,0

1 4 30 7,5 2,5 4,8 8,5 15,6

1 4 — 10,8 2,8 4,5 8,4 14,0

1 4 10 10,8 2,7 4,4 8,2 13,8

1 4 20 10,8 2,6 4,2 8,1 13,6

1 4 30 10,8 2,3 3,7 7,5 13,1

1 5 — 7,0 2,5 3,9 7,6 12,5

1 5 10 7,0 2,4 3,8 7,5 12,3

1 5 20 7,0 2,3 3,6 7,4 12,2

1 5 30 7,0 1,8 3,2 6,8 11,6

1 5 — 10,3 2,2 3,4 6,9 11,7

1 5 10 10,3 2,2 3,3 6,8 11,5

1 5 20 10,3 2,1 3,2 6,7 11,4

1 5 30 10,3 1,8 2,9 5,8 10,6

Из таблицы 1 следует, что с увеличением количества добавки вулканического пепла в цемент происходит снижение прочности на сжатие и изгиб раствора. В растворах можно заменить портландцемент ПЦ400-ДО вулканическим пеплом до 20 % с максимальными размерами зерен до 0,14 мм без существенного уменьшения показателей пределов прочности на изгиб и сжатие образцов нормального твердения. Изменение подвижности растворной смеси одинакового состава существенно влияет на прочностные характеристики раствора.

Введение в состав строительных растворных смесей различных добавок с целью регулирования их технологических свойств (подвижности, сроков схватывания, расслаиваемости, водоудерживающей способности), а также эксплуатационных свойств растворов (прочности, пористости, гидрофобности и водонепроницаемости и др.) давно используется в строительном материаловедении [8, 9, 10].

Нами исследовалась влияние добавки Д-5 на свойства растворной смеси и раствора (табл. 2). Выбор добавки Д-5 обусловлен его многофункциональными свойствами и может быть использована вместо нескольких традиционных добавок, так как обладает свойствами пластификатора, ускорителя твердения, а также повышает прочность, водонепроницаемость, сульфатостойкость и долговечность бетонов и растворов.

Таблица 2

Влияние добавки Д-5 на свойства строительного раствора на отходах

камнедробления

Соотношение Добавка Д-5 Под- Предел Предел

цемента к в % от вижность, прочности прочности при

песку по массы см при изгибе сжатии

массе цемента

на 7 на 28 на 7 на 28

сутки сутки сутки сутки

1 4 - 7,5 3,0 5,5 10,0 16,4

1 4 1 7,3 4,0 5,8 14,0 18,2

1 4 2 7,4 4,3 6,3 15,6 19,7

1 4 3 7,3 4,5 7,1 16,4 22,1

1 4 - 10,8 2,8 4,5 8,4 14,0

1 4 1 10,7 3,5 5,0 10,3 16,0

1 4 2 10,8 3,9 5,4 12,4 17,4

1 4 3 10,7 4,0 5,9 12,6 18,3

Исследования показали, что при введении до 3 % добавки Д-5 по массе от цемента прочностные характеристики раствора повышаются на 30-64 % при одинаковой подвижности растворной смеси.

Дальнейшие эксперименты были направлены на изучение свойств растворных смесей по ГОСТ 5802-86 и их соответствие требованиям ГОСТ 28013-98. Исследовалась смесь подвижностью 10 см состава 1:4 (цемент к песку) с содержанием добавки Д-5 2 % от массы цемента (табл. 3).

Таблица 3

Свойства растворной смеси на отходах камнедробления и соответствие требованиям ГОСТ

п/п Плотность, г/см3 Расслаи- ваемость, % Водоудер-живающая способность, % Водоот-деление, %

Результаты эксперимента 2,11 0,9 98,1 2,2

Требования ГОСТ - <10 >90 -

Из таблицы 3 следует, что предложенные растворные смеси соответствуют требованиям ГОСТ 28013-98. Разработанные составы позволяют сократить расход портландцемента при одновременном улучшении физико-механических свойств растворной смеси и раствора.

Литература

1. Ахматов М.А. Эффективность применения местных строительных материалов и бетона. Нальчик: Эльбрус, 1986. - 160 с.

2. Хежев Х.А., Хежев Т.А., Кимов У.З., Думанов К.Х. Огнезащитные и жаростойкие композиты с применением вулканических горных пород // Инженерный вестник Дона, 2011. №4 URL: ivdon.ru /magazine/archive/n4y2011/710.

3. Хежев Т. А., Матаев Т.З., Гедгафов И. А., Дымов Р.Х. Фиброгипсовермикулитобетонные композиты с применением вулканического пепла // Инженерный вестник Дона, 2015. №1 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1p2y2015.

4. Овсюков М.Ю., Сухов А.А., Хежев Т.А. Технология фибропенобетонов с применением отходов пиления вулканического туфа // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. - Махачкала. - №1 (36). - 2015. - С. 107-113.

5. Mango С.А. Bizantine brick stamps // Amer. Journ. Archaeology. 1950. Vol. 54. P. 19.

6. Megaw A. Notes on recent work the Byzantine Institute in Istanbul // Dumbarton - Oaks Papers. 1963. N 17. pp. 349-367.

7. Muller R. On limekilns found in Hungary // Research in industrial archaeology in Hungary. Veszprem, 1981. P. 65.

8. Ребиндер П.А. Поверхностно-активные вещества. М.: Знание, 1961. -

93 с.

9. Хигерович М.И., Байер В.Е. Гидрофобно-пластифицирующие добавки для цементов, растворов и бетонов. М.: Стройиздат, 1979. - 126 с.

10. Ратинов В.Б., Розенберг Т.И. Добавки в бетон. М.: Стройиздат. 1989. - 186 с.

References

1. Akhmatov M.A. Effektivnost' primeneniya mestnykh stroitel'nykh materialov i betona [The effectiveness of the use of local building materials and concrete]. Nal'chik: El'brus, 1986. 160 p.

2. Khezhev Kh.A., Khezhev T.A., Kimov U.Z., Dumanov K.Kh. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2011. №4 URL: ivdon.ru /magazine/archive/n4y2011/710.

3. Khezhev T.A., Mataev T.Z., Gedgafov I.A., Dymov R.Kh. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2015. №1 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1p2y2015.

4. Ovsyukov M.Yu., Sukhov A.A., Khezhev T.A. Vestnik Dagestanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Tekhnicheskie nauki. Makhachkala. №1 (36). 2015. pp. 107-113.

5. Mango S.A. Amer. Journ. Archaeology. 1950. Vol. 54. p. 19.

6. Megaw A. Dumbarton - Oaks Papers. 1963. N 17. pp. 349-367.

7. Muller R. Research in industrial archaeology in Hungary. Veszprem, 1981. p. 65.

8. Rebinder P.A. Poverkhnostno-aktivnye veshchestva [The surfactants], M., Znanie, 1961. 93 p.

9. Khigerovich M.I., Bayer V.E. Gidrofobno-plastifitsiruyushchie dobavki dlya tsementov, rastvorov i betonov [The Hydrophobic- plasticizing additives for the cements, the solutions and the concretes]. M., Stroyizdat, 1979. 126 p.

10. Ratinov V.B., Rozenberg T.I. Dobavki v beton [Additives to the concrete]. M., Stroyizdat. 1989. 186 p.