Исследование возможности получения заполнителя для бетонов из бетонного лома

DOI 10.1555/2409-3203 -2017-0-9-178-182 УДК 691.3: 504.064.45

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАПОЛНИТЕЛЯ ДЛЯ БЕТОНОВ ИЗ БЕТОННОГО ЛОМА

Шевченко Валентина Аркадьевна

к.т.н., профессор кафедры «Строительные материалы и технологии строительства» ФГАОУ ВО Сибирский федеральный университет Россия, г. Красноярск Шатрова Светлана Андреевна ФГАОУ ВО Сибирский федеральный университет Россия, г. Красноярск

Аннотация: приведены данные результатов исследований свойств вторичного заполнителя, полученного из бетонного лома. Показано, что по основным физико-механическим показателям вторичный заполнитель сопоставим с заполнителем, получаемым из природных горных пород. Бетоны, полученные на вторичном заполнителе, могут быть использованы при изготовлении различных бетонных и железобетонных конструкций.

Ключевые слова: бетонный лом, вторичный заполнитель, плотность, зерновой состав, водопоглощение, прочность, бетоны.

RESEARCH OF THE POSSIBILITY OF PRODUCTION OF FILLER FOR CONCRETE AGGREGATE FROM

CONCRETE SCRAP

Valentina A. Shevchenko

Ph.D. in Engineering,

Professor at the Department of Building materials and construction technology

Siberian Federal University Russia, the city of Krasnoyarsk Svetlana A. Shatrova Siberian Federal University Russia, the city of Krasnoyarsk

Abstract: The data results of studies of the secondary filler properties produced from a concrete breakage. It has been shown that the secondary filler is comparable with the aggregate produced from natural rocks due to the basic physical and mechanical characteristics. Concretes obtained from secondary filler may be used in manufacturing of a variety of concrete and reinforced concrete structures.

Keywords: concrete scrap, secondary aggregates, density, grain structure, water absorption, strength concretes.

Бетон является самым распространенным и универсальным строительным материалом, ежегодное производство которого в мире на каждого живущего на планете постоянно увеличивается. При этом срок службы бетонных и железобетонных

165

конструкции является хотя и долгосрочным, но ограниченным в зависимости от условии эксплуатации, воздействия агрессивных факторов. Часто расходы на ремонт и восстановление изношенных конструкций могут превышать стоимость нового строительства, поэтому часть конструкций демонтируют, и они скапливаются в виде некондиционного бетона (бетонного лома). Количество бетонного лома существенно возрастает при планируемой замене жилого фонда, построенного в 50-60-е годы и отслужившего свой срок, на современные здания, а также при разборке временных дорог, срезании оголовников свай, испытании конструкций и накоплении некондиционных железобетонных изделий.

Использовать бетонный лом можно в нескольких направлениях: повторное использование отдельных частей здания (фундаменты, стены) или его отдельных конструкций (балки, плиты, колонны) по прямому назначению в новом строительстве; переработка бетонных отходов (рециклирование) для их использования в качестве вторичных (рециклированных) сырьевых материалов.

Исследованиями отечественных и зарубежных специалистов установлено, что рациональное использование отходов строительных материалов в качестве заполнителей дает возможность получить железобетонные изделия, характеризующиеся достаточно высокими прочностными показателями и более низкой себестоимостью.

Вовлечение в сферу производства отходов в виде некондиционного бетона и железобетона является одним из резервов материальных и энергетических ресурсов в области строительной индустрии на предприятиях сборного железобетона и строительных площадках.

Расширение объема применения вторичного заполнителя из бетонного лома позволит сократить добычу природных заполнителей и снизить ущерб, наносимый природному ландшафту при разработке месторождений нерудных материалов.

В г. Красноярске объем некондиционного бетона, получаемого на предприятиях, выпускающих железобетонные изделия, может составлять более 15 тыс.м3 /год, что значительно увеличится при массовом сносе отслуживших свой срок жилых зданий. В связи с этим целью нашей работы являлось изучение свойств вторичного заполнителя, полученного из дробленого бетона рядовых марок (150-300), разработке составов бетона и изучение физико-механических характеристик тяжелого бетона с заполнителем из бетонного лома.

При выполнении экспериментальной части работы вторичный заполнитель (крупный и мелкий) изготовляли на щековой дробилке из бетонов на стандартном гранитном и известняковом щебне. Свойства полученного таким образом заполнителя изучали на соответствие его ГОСТ 8267-93 «Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия».

Проведенные исследования показали следующее. Зерновой состав крупного вторичного заполнителя соответствует требованиям ГОСТа, о чем свидетельствуют данные таблице 1.

Таблица 1 - Зерновой состав вторичного заполнителя

Полные остатки на ситах, % мм Дно

Вид заполнителя 40 20 10 5

Вторичный, фракция 0.. .20 мм 0 27 71 88 100

Вторичный, фракция 0.. .40 мм 26 51 84 95 100

Гранитный щебень 0 10 94 98 100

Известняковый щебень 0 12 74 97 100

По результатам анализа таблицы 1 были построены графические кривые рассева вторичного заполнителя, представленные на рис.1, которые показывают, что зерновой состав вписывается в кривую рассева, регламентируемую ГОСТ 12268 для заполнителей тяжелого бетона.

1 - кривая рассева крупного вторичного заполнителя

Исследования физико-механических характеристик вторичного заполнителя показали, что по дробимости он имеет марку 800, что удовлетворяет требованиям ГОСТ и может быть рекомендован для приготовления бетонов рядовых бетонов марок от 100 до 300. При этом истинная и насыпная плотность щебня из бетонного лома в сравнении с заполнителем из природного камня несколько ниже, что свидетельствует о более пористой структуре вторичного заполнителя и подтверждается данными о его водопоглощении.

Физико-механические свойства крупного вторичного заполнителя, полученного из бетонного лома, приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Физико-механические свойства вторичного заполнителя

Значение показателя

Показатель Вид заполнителя

вторичный гранитный известняковый

проба 1 проба 2

Фракция, мм 0...20 0...40 0...20 0...20

Насыпная плотность, г/см3 1,2 1,2 1,43 1,33

Истинная плотность, г/см3 2,5 2,5 2,8 2,6

Пустотность, % 53 53 51 51

Водопоглощение, % 5 6 2 3

Марка по дробимости 800 800 1200 800

Проведенными исследованиями установлено, что вторичный крупный заполнитель соответствует требованиям ГОСТа по физико-механическим характеристикам и может быть рекомендован для использования в тяжелых бетонах.

Проверка возможности использования дробленого бетона в качестве заполнителя тяжелого бетона показала, что применение щебня из бетонного лома практически не снижает основных показателей физико-механических свойств бетонов по сравнению с тяжелыми бетонами на щебне из природного материала. Так, согласно полученным данным, представленным в таблице 3, значение прочности на сжатие и водопоглощение у бетонов на кварцевом песке и крупном заполнителе из дробленого бетона практически равно прочности и водопоглощению бетона на известняковом щебне.

Таблица 3 - Физико-механические свойства бетонов на вторичном заполнителе

Вид крупного заполнителя Свойства бетонов

плотность, кг/м3 водопогло-щение, % прочность при при сжатии в 28сут. н.х., МПа

Гранитный щебень, фракция 0...20 мм 2410 4,2 20,7

Известняковый щебень, фракция 0...20 мм 2390 4,6 18,6

Вторичный щебень, фракция 0...20 мм 2340 4,75 17,9

Вторичный щебень, фракция 0...40 мм 2320 4,65 18,1

Полученные в данной работе результаты показывают, что положительным фактором, влияющим на формирование структуры и увеличение прочности бетона является тонкопористое строение зерен цемента и раствора, присутствующих в щебне из дробленого бетона. Пористость вторичного заполнителя оттягивает часть влаги из прилегающих слоев цементного камня, что приводит к уплотнению их структуры и структуры бетона в целом. В результате контактная зона в исследованных бетонах характеризуется более однородным кристаллическим строением и прочным оцеплением слоев цементного камня с заполнителем, что, в свою очередь, обеспечивает прочностные показатели бетона.

Таким образом, проведенные исследования позволили сделать вывод о соответствии свойств крупного вторичного заполнителя, полученного из бетонного лома, требованиям ГОСТа, предъявляемым к заполнителю, показали положительное влияние такого заполнителя на свойства тяжелого бетона.

Одним из эффективных направлений использования вторичного заполнителя в бетонах, на наш взгляд, является организация производства на его основе фундаментных стеновых блоков и мелкоштучных изделий.