Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
А
Аглопорит
Аглопорит - легкий заполнитель бетона (аглопоритобетона)в виде щебня или гравия, получаемый путем термической обработки шихты из глинистых невспучивающихся пород с отходами обогащения и сжигания углей. Шихта должна содержать 4-10% условного топлива и обладать необходимой газопроницаемостью. Получают аглопорит в виде щебня, гравия или песка. Используется аглопорит при изготовлении несущих и ограждающих конструкций из легкого бетона (аглопоритобетона), а также для теплоизоляционных засыпок. Коэффициент теплопроводности аглопорита 0,1-0,22 ккал/(м∙ч∙°С) [0,12-0,26 Вт/(м∙К)].
Производство аглопорита заключается в том, что через слой зажженной шихты просасывают газы сверху вниз. В слое шихты при этом последовательно происходит сушка и подогрев шихты до 1200 °С, контактное спекание и поризация исходного сырья, охлаждение спекшегося продукта. Пористая структура аглопорита при спекании сырья на решетках агломерационных машин образуется в результате выгорания топлива и прочих органических веществ, испарения влаги, контактного спекания отдельных зерен и частичного вспучивания вследствие давления газов в гранулах, находящихся в зонах, удаленных от очагов горения.
Щебень аглопоритовый в зависимости от размеров зерен подразделяют на фракции 5—10, 10—20 и 20—40 мм. Щебень каждой фракции в зависимости от насыпной плотности, разделяют на марки 400—900 (кг/м3); в зависимости от прочности, определяемой сдавливанием в цилиндре (давление 0,3—1,6 МПа и выше) — на марки П25—П350. Выпускаемый промышленностью аглопоритовый щебень, как правило, имеет большую насыпную плотность в сравнении с керамзитом.
Песок аглопоритовый в зависимости от размера зерен подразделяют на фракции: рядовой — с зернами любых размеров менее 5 мм; крупный — 1,25—5 мм; мелкий — менее 1,25 мм. По насыпной плотности различают марки песка 600—1100 кг/м3.
«Армирование» бетона заполнителем
При хорошем сцеплении между ц камнем и заполнителем прочность последнего приобретает важное значение, заполнитель вступает в работу и активно участвует в формировании прочности конгломерата.
В нагруженном бетонном образце распределение напряжений между компонентами конгломерата зависит от соотношения их модулей упругости. Высокопрочный заполнитель – наиболее жесткий компонент бетона, принимая нагрузки на себя, разгружает растворную часть сечения и тем самым препятствует образованию в ней трещин. При образовании трещин в растворе высокопрочный крупный заполнитель, связывая бетон воедино, может еще обеспечить восприятие нагрузки образцом. Таким образом, заполнитель (в частности, высокопрочный чистый гранитный щебень) как бы »армирует» бетон.
»Армирующий» эффект может проявиться только при взаимной »перевязке» зерен заполнителя, когда они пронизывают в бетоне каждое сечение (возможно при большом содержании заполнителя).
»Армирующий эффект» заполнителя ограничивается тем, что разрушение может пройти по цементному камню (раст-ру), огибая зерна заполнителя. Но и вжтом случае достигается эффект упрочнения, т.к. увеличивается площадь распределения нагрузки. Опыты показали что, »армирующий» эффект может проявиться в повышении прочности бетона по сравнению с прочностью входящего в его состав раствора примерно на 20-25%.
Г
Гравий. Добыча и фракционирование
Гравий чаще всего добывают вместе с песком при разработке песчано-гравийных месторождений. Массовая доля гравия в песчано-гравийных смесях составляет в среднем 30 ... 40%.
При разработке месторождений добытая песчано-гравийная смесь подвергается сортировке с отделением песка и разделением гравия по крупности зерен на предусмотренные стандартом фракции. Для сортировки песчано-гравийной смеси используют грохоты, процесс разделения сыпучей смеси по крупности зерен называют грохочением. Для грохочения необходимо движение смеси по ситу. Иногда это достигается установкой грохотов под углом, превышающим угол естественного откоса смеси. В этом случае смесь движется самотеком. Такие грохоты называют неподвижными. В большинстве случаев используют подвижные грохоты, на которых процесс сортировки интенсифицируется. Для сортировки гравия используют подвижные грохоты различной конструкции. Наибольшее применение нашли плоские грохоты, которые по характеру движения делятся на две группы: качающиеся и вибрационные.
Качающиеся отличаются тем, что решета в них совершают определенное принудительное движение благодаря жесткой кинематической связи с движущим кривошипным механизмом (эксцентриком).
Вибрационные грохоты, называемые также инерционными, получают колебательное движение от расположенного на них вибратора—вала с дебалансами.
Гирационные и виброгрохоты устанавливают на фундаменты с пружинами или подвешивают к балкам перекрытия на стальных тросах с пружинными амортизаторами. Решета обычно устанавливают наклонно, однако возможно и горизонтальное их расположение при направленных колебаниях, обеспечивающих перемещение сортируемого материала.
Барабанные грохоты состоят из секций с отверстиями различных размеров, причем материал движется от мелкого решета к крупному. Иногда используют барабанные грохоты с двумя или тремя концентрическими решетами, расположенными одно в другом. В этом случае сортировка происходит от крупного к мелкому, как на плоских грохотах.
Гравий. Промывка и обогащение
Гравием называют каменные обломки пород крупностью от 5 иногда от 30 до 70 мм (иногда более).
При гидромеханизированной добыче промывка гравия и удаление пылевидных, глинистых и илистых частиц осуществляется попутно. При сухой разработке месторождений добытый гравии может быть промыт.
Барабанные грохоты используемые для одновременной промывки гравия, наз-ся гравиемойками. Их применяют при небольшой загрязненности гравия, гл. образом, пылевидными примесями. Однако в ряде случаев гравий содержит трудноотмываемые глинистые примеси, для удаления кот. необходима не только промывка водой, но и интенсивное механическое воздействие в специальных машинах. Н-р, в скруббер-бутаре крупный гравий обрабатывается при вращении барабана, облицованного изнутри стальными листами с шипами, в результате чего намокающая глинистая пленка сдирается с поверхности зерен. В корытной мойке, представляющей собой наклонное корыто с одним или двумя шнеками, это происходит при перемешивании гравия в водной среде.
Промывка гравия осуществляется в перфорированных слегка наклонных желобах. Под действием вибрации гравий в желобах разрыхляется и, совершая винтообразное движение, перемещается к разгрузочному концу. При орошении сверху водой и взаимном трении зерен глинистые примеси смываются.
Исследования показали, что в некоторых случаях в промывочную воду целесообразно вводить синтетические ноющие средства. Эти ПАВ улучшают качество промывки заполнителей и уменьшают их остаточную влажность, что важно в зимнее время, когда необходимо предотвратить смерзание зерен.
Обогащение гравия можно осуществить несколькими способами: разделением по упругим свойствам, трению, плотности зерен и т. д.
Простейшим приемом обогащения с использованием различия сил трения отдельных зерен является применение наклонных плоскостей, устан. несколько круче угла естественного откоса обогащаемого материала. В зависимости от скорости движения по наклонной плоскости зерна попадают в определенный бункер.Разделение по плотности зерен, называемое также гравитационным, основано на том, что более прочные зерна, как правило, явл. и более плотными, тяжелыми, а слабые - более пористыми, легкими.
К гравитационным методам относятся отсадка и обогащение в тяжелых средах. Принцип отсадки состоит в следующем. Если слой неоднородного материала встряхивать, то постепенно произойдет его расслоение — тяжелые зерна окажутся внизу, легкие— вверху. Это неизбежно, поскольку с расслоением центр тяжести системы перемещается вниз, т. е. она теряет потенциальную энергию. В промышленных установках отсадка производится главным образом в водной среде.
Разделение в тяжелых средах заключается в следующем. Если неоднородный по плотности зерен материал поместить в жидкость, плотность которой больше плотности легких зерен обогащаемого материала и меньше плотности его тяжелых зерен, то легкие (и, как правило, относительно слабые) зерна всплывут, а тяжелые (прочные) потонут.
Для получения разделительных сред обычно готовят суспензии из воды с порошками магнетита, ферросилиция или др. тяжелых материалов. Материалы-утяжелители должны быть тонко размолоты, чтобы суспензия была стабильной, нерасслаиваемой.
Гравий. Технические требования
Гравий должен применяться в виде следующих фракций, раздельно дозируемых при приготовлении бетона: 5 ... 10; 10 ... 20; 20 ... 40; 40 ... 70 мм. Допускается использование гравия фракций 3 ... 10 мм, а для гидротехнического бетона также 40 ... 80 и 80 ... 120 мм. Кроме того, допускается поставка гравия в виде смеси двух фракций, например 5 ...20 мм.
Для оценки прочности гравий испытывают на дробимость в стальном цилиндре.
Поскольку зерна гравия состоят, как правило, из обломков различных горных пород и неоднородны по прочности, вышеперечисленные интервалы пределов прочности можно отнести к средним показателям. Дополнительно стандарты устанавливают ограничения по содержанию в гравии зерен слабых пород. Слабыми считаются породы с пределом прочности при сжатии в насыщенном водой состоянии менее 20 МПа.
Зерен пластинчатой (лещадной) или игловатой формы (когда один из размеров зерна может превышать другой в 3 раза и более) в гравии допускается не более 35% (по массе). Это требование вызвано главным образом тем, что подобные зерна ухудшают удобоукладываемость бетонных смесей.
Содержание в гравии отмучиваемых пылевидных, илистых и глинистых частиц не должно превышать 1%. Особенно опасна глина, обволакивающая зерна гравия, и в виде комков, которых не должно быть более 0,25%.
Д
Добыча природного песка
Природный песок добывается в песчаных и песчано-гравийных карьерах. Песок в карьерах добывают или открытым способом, или подводной разработкой. Открытый способ добычи песка наиболее распространен. Залежи песка в месторождении, как правило, скрыты под слоем почвы, а также глинистых и других пород. Этот слой называют вскрышей, а отношение его объема к объему полезного ископаемого ( в данном случае песка) — коэффициентом вскрыши. Вскрышные работы, т. е. удаление вскрыши за пределы карьера и обнажение залежей полезного ископаемого, производят заблаговременно во избежание загрязнения добываемого песка нежелательными примесями. Вскрышные работы осуществляют бульдозерами, скреперами, иногда, при большой мощности слоя вскрыши, экскаваторами с вывозкой в отвал.
Гидромеханизированная добыча песка применяется не только для добычи песка со дна рек или других водоемов, но и в обводняемых равнинных карьерах. Для разработки подводных месторождений используют плавучие установки, называемые землесосными снарядами, или земснарядами. Они представляют собой понтон, перемещаемый и фиксируемый в определенной позиции с помощью тросов, якорей и свайных устройств. На понтоне располагается землесос — мощный насос центробежного типа. На дно опускается всасывающее устройство землесоса и, при необходимости, механический рыхлитель. Землесос и рыхлитель работают совместно, причем разрыхленный песок вместе с водой засасывается в трубу и в виде пульпы (гидросмеси) транспортируется по плавучему пульпопроводу, собираемому из звеньев труб на поплавках.
Долговечность бетона
Важным факторам долговечности бетона является его способность противостоять:
1)Многократному изменению температуры;
2)Многократному попеременному увлажнению и высушиванию, вызывающему разбухание и усадку цементного камня;
3)Многократному замораживанию и оттаиванию в насыщенном водой состоянии (Решающее влияние в данном случае оказывают морозостойкость самих заполнителей, определяющие их сцепление с цементным камнем, и модуль упругости заполнителей).
На долговечность бетона влияет химическое взаимодействие некоторых заполнителей или содержащихся в них примесей с продуктами гидратации и гидролиза цемента и водой. Долговечность бетона связана с ростом прочности, компенсирующим ослабляющие эффекты. Увеличение прочности бетона во времени зависит от вида цемента, состава бетона и условий эксплуатации. Рост прочности бетона определяется ростом прочности цементного камня. Соотношение прочности заполнителя и твердого цементного камня в бетоне с течением времени меняется. Когда заполнитель оказывается слабым местом в бетоне, интенсивность увеличения прочности бетона уменьшается. Поэтому рост прочности легких бетонов может быть менее существенным, чем тяжелых обычных бетонов. Испытание пористого заполнителя в бетоне дает возможность прогнозировать рост прочности бетона. Например, требуется определить, какой станет прочность аглопоритобетона через год эксплуатации в нормальных условиях, если в возрасте 28 сут бетон имел предел прочности 25 МПа.
По результатам испытания аглопоритового щебня строим график, по которому находим, что предел прочности бетона 25 МПа соответствует прочности растворной части бетона 22 МПа. При испытании песка с прочными зернами и обычного цемента прочность раствора будет расти согласно формуле. В таком случае чр год предел прочности раствора будет 39 МПа, т.е. больше на 77%. По графику находим, что на растворе с пределом прочности 39 МПа получается аглопоритобетон с пред. прочности 33 МПа. Т.о. прирост прочности бетона может ограничиваться прочностью заполнителя.
З
Зерновой состав заполнителя (гранулометрический)
Зерновой (гранулометрический) состав отражает содержание в нем зерен разной крупности и определяется просеиванием через стандартное сито (0,16; 0,315; 0,63; 1,25; 2,5; 5; 10; 20; 40; 70 мм).
Заполнители характеризуются наименьшей и наибольшей крупностью. Наименьшей крупностью принято считать размер отверстий того из стандартных сит, на котором при просеивании остается не меньше 95% пробы заполнителя. Через наибольшее сито проходит не меньше 95% пробы заполнителя.
Заполнители называют однофракционными, если наименьшая и наибольшая крупность его зерен близки и представляют собой размеры отверстий смежных сит стандартного набора.
Зерновой состав называют непрерывным, если при последовательном просеивании пробы заполнителя через стандартный набор сит, получают остатки на всех ситах. Если же какие-либо промежуточные фракции отсутствуют, то зерновой состав называют прерывистым.
Наиболее плотная смесь двух фракций заполнителя достигается в том случае, если размер зерен одной из них примерно в 6,5 раз меньше зерен другой.
И
Изверженные горные породы
По происхождению, определяющему важнейшие отличительные свойства, горные породы подразделяются на 3 класса: изверженные, осадочные и метаморфические. Изверженные горные породы образовались в результате остывания расплавленной магмы. Их структура и свойства зависят от условий, в которых застывала магма. Глубинные изверженные породы, образовавшиеся при медленном остывании магмы, отличаются зернисто-кристаллической структурой, тогда как излившиеся породы, образовавшиеся при сравнительно быстром остывании магмы на поверхности, застыли, не успев закристаллизоваться, и имеют стекловатую или порфировую структуру. По химическому составу изверженные породы подразделяются на кислые (Si02 более 65%), средние (55 ... 65%) и основные (менее 55%).
К кислым относятся граниты — глубинные породы зернисто-кристаллической структуры. Породообразующие минералы гранита: полевые шпаты до 70%, кварц более 20%, слюды (гидроалюмосиликаты: светлая калиевая слюда — мусковит, темная железисто-магнезиальная — биотит) и др.— около 5%. Из изверженных пород граниты наиболее широко используются для производства заполнителей. Граниты имеют плотность 2600 ... 2700 кг/м3. Предел прочности при сжатии, как правило, более 100 МПа, часто достигает 200 ... 250 МПа. Прочность при растяжении примерно в 50 раз меньше. Цвет обычно красноватый или серый.
К средним изверженным породам относятся глубинные породы (диорит, сиенит) и их излившиеся аналоги (андезит, трахит). Последние весьма активно взаимодействуют со щелочами, поэтому возможности их применения в цементных бетонах ограничены. Они кислостойки и применяются в качестве заполнителей в кислостойких бетонах на жидком стекле. Диорит и сиенит отличаются от гранитов отсутствием кварца. Встречаются они реже. Преобладает зеленоватая окраска — темная у диорита, светлая у сиенита. Предел прочности при сжатии диорита — до 250 МПа, сиенита — до 180 МПа. Для производства заполнителей могут применяться наравне с гранитами.
К изверженным горным породам с малым содержанием кремнезема (основным) относятся глубинная порода габбро и излившиеся базальт и диабаз. Эти породы отличаются особо высокой прочностью (предел прочности при сжатии до 300 ... 500 МПа) и большой плотностью (более 3000 кг/м3). Габбро — порода преимущественно крупнокристаллическая, базальт и диабаз — мелко или скрытокристаллические. Цвет этих пород — от серого до черного, иногда с зеленым оттенком. В значительных объемах используются для производства заполнителей.
Исследование кинетики процессов твердения строительных материалов.
Кинетикой твердения цементного камня называется скорость роста прочности цементных систем и ее изменение во времени. Этот показатель является одним из важнейших свойств строительных материалов гидратационного твердения, поэтому уделяется большое внимание ускорению твердения и набору марочной прочности цементных систем. При этом особенно актуально решение проблемы ускорения твердения в ранние сроки - 1-3 суток, так как применение таких быстро твердеющих цементных систем при производстве строительных изделий и конструкций позволяет увеличить оборачиваемость форм и во многих случаях отказаться от тепловлажностной обработки, что обеспечит значительный технико-экономический эффект.
Основные характеристики цемента, оказывающие влияние на кинетику нарастания прочности: - фазовый - минералогичский состав цемента,
- вещественный состав цемента, характеризуется замедленным набором прочности в ранние сроки
- вид и количество сульфата кальция е в составе, регулирует сроки схватывания цемента, способствует повышению начальной и конечной прочности
- наличие щелочей в цементе, приводит к повышению ранней прочности
- тонкость помола цемента, его гранулометрический состав.
Для оценки степени активации цемента и исследования кинетики изменения свойств цементного теста в ранние сроки структурообразования используют акустический импульсный метод. Результаты акустических измерений свидетельствуют о наличии тесной корреляции между скоростью распространения акустических волн и пластической пр-ю цементного теста и бетонной смеси на ранних стадиях твердения.
Исследование реологических свойств строительных материалов.
Реологические свойства - структурно-механические свойства. Реология - наука, изучающая деформацию и текучесть веществ. Объектами реологии являются жидкие и пластичные вещества. В данной науке жидкостями считаются вещества, текущие под действием приложенной силы, неограниченно деформирующиеся. Идеально твердые тела деформируются упруго и восстанавливают свою форму после окончания действия приложенной силы. Реальные материалы сочетают в себе свойства твердых и жидких тел. В зависимости от преобладания того или иного свойства можно сделать вывод о его вязкотекучести или пластично-вязкости.
Основными реологическими характеристиками является вязкость, предельное напряжение сдвига, тиксотропия.
Вязкость - внутреннее трение жидкости, которое препятствует перемещению одного ее слоя относительно другого. В строительной индустрии больше всего применяются пластично-вязкие смеси (строительные растворы, гипсовое и цементное тесто, краски). Пластично-вязкие тела занимают по своим свойствам промежуточное положение между жидкими и твердыми телами
Предельное напряжение сдвига - величина внутренних напряжений, при которой материал необратимо деформируется (течет), превращаясь в вязкую жидкость. У строительных смесей этот показатель называют структурной прочностью.
Тиксотропия - способность материала терять на время структурную вязкость под повторяющемся воздействии. Это свойство характерно для смесей, изготовленных из минеральных вяжущих (растворные и бетонные смеси), мастик, красок.
Тиксотропия, как явление, используется при виброуплотнении бетонных смесей и нанесении окрасочных и мастичных составов кистью или шпателем.
В строительных лабораториях в качестве реологических приборов используют технические реометры, позволяющие оценить реологические свойства смесей применительно к условиям их использования в строительстве. В этом случае определяют не конкретные реологические характеристики (вязкость, предельное напряжение сдвига и т.п.), а обобщенные показатели: условную вязкость, консистенцию вяжущего теста, удобоуклады-ваемость растворной или бетонной смеси и т.п. При этом кроме числового значения характеристики обязательно указывают тип прибора и метод определения.
В качестве приборов чаще всего применяют капиллярные или ротационные вискозиметры.
В практике стр мат-ов широкое распространение получили методы пенетрации и зондирования конусом. В их основе лежит общий принцип определения сопротивления внедрению в исследуемую дисперсную среду раз-х наконечников.
К
Керамзит
Керамзит — лёгкий пористый строительный материал, получаемый путём обжига легкоплавкой глины. Имеет форму овальных или (реже) круглых гранул. Производится также в виде песка — керамзитовый песок.
В зависимости от режима обработки глины можно получить керамзит различной насыпной плотности (объемным весом) — от 250 до 600 кг/м³ и выше.
Обжиг глины производится в металлических барабанах-печах, диаметром 2-5 метров и длиной до 70 метров. Барабаны устанавливаются под небольшим углом, глиняные гранулы засыпаются в верхнюю часть печи, под воздействием силы тяжести они скатываются к нижней части, где установлена форсунка для сжигания топлива. Время пребывания гранул в печи около 45 минут. Иногда используют двухбарабанные печи, где барабаны отделены друг от друга порогом и вращаются с разными скоростями. Подобные печи позволяют использовать менее качественное сырье, хотя на выходе качество керамзита не отличается или выше полученного в однобарабанных печах.
Используется как утеплитель в виде засыпки, а также для изготовления лёгкого бетона — керамзитобетона. Керамзит также используется в сельском хозяйстве игидропонике; применяется в домашнем цветоводстве и в качестве составной части грунта в террариумах.
Легко набирает, но плохо отдает воду — за счет керамической твердой корки вокруг очень пористой гранулы — что хорошо для гидропоники, но плохо для утеплителя, и неотапливаемых промерзающих керамзитобетонов. Как утеплитель рекомендуется использовать только в роли засыпки, без бетонирования. Часто используется в декоративных целях. В домашних условиях керамзит используют при выращивании домашних растений, он не даёт испаряться влаге, тем самым контролируя водный баланс растения.
Координационное число и коэффициент компактности.
Координационное число (в химии и кристаллографии) — характеристика, которая определяет число ближайших частиц (ионов или атомов) в молекуле или кристалле.
В химии понятие координационного числа появилось с развитием химии комплексных соединений. Под ним подразумевается число лигандов (атомов, молекул, ионов), которые образуют первую координационную (внутреннюю) сферу комплексообразователя.
Понятие координационного числа применяется и для характеристики центрального атома в молекулах, преимущественно для тех случаев, когда число химических связанных ближайших атомов не равно численному значению валентности.
Понятие координационного числа применяется также при описании структуры жидкостей и аморфных тел. В этом случае координационное число — мера ближнего порядка, среднее число ближайших соседей атома.
В кристаллохимии координационное число — характеристика, которая определяет число ближайших равноудаленных одинаковых частиц (ионов или атомов) в кристаллической решётке. Прямые линии, соединяющие центры ближайших атомов или ионов в кристалле, образуют координационный многогранник, в центре которого находится данный атом.
Коэффициент компактности показывает, как выбранная объемно-пространственная структура дома влияет на его теплопотери. Эта величина широко применяется в европейском, в частности, в немецком, нормировании для оценки теплотехнических характеристик домов.
По своей сути, коэффициент компактности очень прост – это kedes=Aesum/Vh. При этом Aesum – это сумма площадей ограждающих конструкций дома (наружных стен, площадей над жилыми помещениями и под ними), по которым проходит граница тепло/холод, т.е. сумма площадей, через которые происходят потери тепла; Vh – это строительный объем (кубатура) теплых помещений, который заключен в ограждающих конструкциях дома.
Расчетный показатель компактности здания kedes, 1/м, для жилых зданий (домов), как правило, не должен превышать следующих значений:
- 0,9 для двухэтажных домов и одноэтажных домов с мансардой;
- 1,1 для одноэтажных домов.
М
Метаморфические горные породы
Метаморфические горные породы образовались в результате изменения изверженных или осадочных пород в толще земной коры под действием высоких давлений и температур, а также сдвигов. Из метаморфических пород для производства заполнителей используются гнейсы — метаморфизированные граниты. От гранитов гнейсы отличаются слоистым строением. Если слоистость (сланцеватость) сильно выражена, то при дроблении такой породы образуются пластинчатые зерна, что нежелательно.
Метаморфизированные кремнистые песчаники — кварциты, представляют высокопрочную горную породу из сросшихся между собой кристаллов кварца. Кварциты стойки к воздействию щелочей кислот. Однако сцепление их с цементным камнем недостаточное.
Мраморы образовались в результате перекристаллизации известняков, составлены кристаллами кальцита, часто с примесью доломита. Имеют высокий предел прочности (до 300 МПа), разнообразную окраску, при дроблении образуют зерна с шероховатой поверхностью, обеспечивающей хорошее сцепление с цементным камнем в бетоне.
Те или иные из перечисленных горных пород, пригодных для получения высококачественных заполнителей, имеются во многих районах страны. Выявленные запасы огромны, но систематическая геологическая разведка продолжается и имеет целью, главным образом, обнаружение месторождений нерудных ископаемых как ложно ближе к районам применения, крупным стройкам, базам индустриального строительства.
При разработке месторождений природного сырья необходимо предварительно оценить возможные экологические последствия. Сырье необходимо добывать бережно, стремиться к его полному и экономному использованию, а после выработки месторождения производить работы по максимально возможному восстановлению ландшафта и рекультивации земель.
Метод волны удара.
Оценка качества бетона при испытании методом волны удара основывается на измерении скорости распространения в нем продольных волн, вызванных механическим ударом. Определение коэффициента сжатия методом волны удара аналогично импульсному и основывается на использовании зависимости коэффициента сжатия. Метод состоит в том, что по исследуемому элементу конструкций наносят удар (или серию ударов) ручным или электрическим молотком.
Сила удара должна быть такой, чтобы в конструкции возник звуковой импульс, но не произошло даже местного нарушения структуры бетона. Звуковой импульс распространяется в бетоне с определенной скоростью. На поверхности исследуемой конструкции устанавливают последовательно на заданном расстоянии (базе измерений) два ‘звукоприемника. Принятый первым приемником звуковой импульс превращается в нем в электрический сигнал, который после усиления включает микросекундомер. Дойдя до второго звукоприемника, звуковая волна таким же образом выключает микросекундомер, который зафиксирует время прохождения звуковым импульсом расстояния между двумя звукоприемниками.
Прочность определяют на основании зависимости коэффициента сжатия по тарировочной кривой либо по таблицам. При испытании методом волны удара звукоприемники располагают таким образом, чтобы база измерения была не менее четырех толщин покрытия, а расстояние от первого звукоприемника до места удара была не менее трех его толщин.
Метод пластической деформации.
В большинстве случаев позволяют определять влияние на прочность бетона возможных колебаний дозировки воды, песка и цемента. Тарировочные зависимости могут быть использованы в тех случаях, когда содержание щебня или вид его изменяются незначительно и они существенно не отражаются на Асж бетона.
Методы, основанные на использовании стрельбы или взрыва, аналогичны методам вида М-1-1, но позволяют определять прочность в относительно более глубоких слоях бетона. Это дает возможность избежать влияния наружного слоя бетона, Асж которого отличается от Асж нижележащих слоев. Однако такие методы испытания менее доступны.
Методы, основанные на отрыве закладных частей от бетона, из-за отмеченных ранее особенностей не следует рекомендовать для контроля АСж. Их целесообразно использовать в тех случаях, когда основной характеристикой, определяющей качество бетона, является величина его сцепления с арматурой.
Методы, основанные на оценке прочности бетона на разрыв, в большей мере, чем ранее приведенные, дают возможность учитывать свойства компонентов бетона, в частности крупного заполнителя. Определяя прочность бетона путем испытания его на отрыв и скалывание с помощью стержней (конуса), можно выявить влияние на прочность бетона не только свойств растворной составляющей, но и прочности щебня, а также величины его сцепления с раствором. Эти методы неудобны тем, что приходится делать отверстия в бетоне. В тонкостенных конструкциях по этой причине применять их нецелесообразно; более удобен метод испытания путем отрыва дисков.
Для методов упругого отскока рекомендуется та же область применения, что для методов пластической деформации. Несмотря на то что особенности этих методов еще недостаточно изучены, они представляются более перспективными по сравнению с методами, определяющими твердость растворной части путем вдавливания. Резонансный метод контроля качества бетона в настоящее время применяют в основном при испытании лабораторных образцов. Весьма чувствительные к различного рода структурным изменениям бетона, эти методы особенно эффективны при различных лабораторных исследованиях.
Ультразвуковой метод целесообразно применять главным образом в тех случаях, когда оценка прочности бетона связана с контролем степени его однородности и выявлением возможных дефектов структуры и трещин, особенно с условиях массового производства сборного железобетона.
При изготовлении изделий и конструкций из одних и тех же материалов и при одном и том же режиме твердения импульсный ультразвуковой метод обеспечивает приемлемую точность определений. Так же, как и резонансный метод, его целесообразно использовать при изучении воздействия попеременного замораживания и оттаивания, коррозионной среды и других подобных факторов на свойства бетона. При помощи этого метода можно вести непрерывный контроль за нарастанием прочности бетона при автоматизации технологической схемы производства, а также исследовать свойства бетона в ранее построенных сооружениях.
Метод волны удара в основном характеризуется теми же особенностями, что и импульсный ультразвуковой, которому в настоящее время он пока уступает в точности определения А. Рекомендуемая область применения — контроль качества бетона в покрытиях и некоторых массивных сооружениях.
Для определения прочности бетона нельзя выбрать и рекомендовать какой-либо один определенный метод и прибор. Выбор метода представляет собой инженерную задачу, связанную с учетом таких условий, как вид изделия, вид бетона, его марка, необходимое количество испытаний и т. п. В ряде случаев, как это будет показано ниже, возникает необходимость совместно применять несколько методов. Следовательно, оптимальный метод выявляется с учетом конкретных условий. При зависимости от причины, вызвавшей снижение прочности, тот или иной метод может оказаться эффективным или неэффективным. Также приведены рекомендации по этому вопросу.
Методы, основанные на испытании на отрыв и скалывание.
Механические методы определения прочности бетона путем испытания на отрыв и скалывание подразделяются на два вида: основанные на зависимости между Rcж и величиной сцепления металла с бетоном (методы Г. Л. Перфильева, П. И. Глужге и др.) и на определении Rст по испытаниям бетона на разрыв и скалывание (методы П. И. Глужге, И. В. Вольфа, ЦНИЛ Главкиевгорстроя, Е. М. Селиванова и др.).
Метод Г. Л. Перфильева состоит в том, что в бетонируемую конструкцию заделывают арматурные стержни, свободные концы которых выступают над поверхностью бетона (на 15—20 см). Выдергивая стержни из затвердевшего бетона и определяя при этом с помощью динамометра усилия, вычисляют Rcж в зависимости от величины сцепления арматуры с бетоном.
В качестве стержней применяют круглую арматурную сталь. При бетонировании стержни заглубляют в бетон па 15 см. На расстоянии 5 см от поверхности бетона арматуру изолируют паклей или резиновыми трубками, чтобы не сказывалось влияние поверхностного слоя бетона. Таким образом, сцепление стержня с бетоном имеется на участке 10 см. Стержни выдергивают из бетона с помощью станка рычажно-эксцентрикового типа или домкрата, снабженного динамометром.
Для оценки прочности бетона экспериментальным путем устанавливают зависимость между Rcж и величной сцепления арматуры с бетоном для определенных условий.
Метод П. И. Глужге для определения прочности бетона по сцеплению со стальным стержнем . В бетонируемую конструкцию закладывают стальные стержни, к которым прикрепляют стальной трос. Количество стержней берется в зависимости от числа участков бетона, где предполагается определять прочность. Чтобы не произошло сцепления стального троса с бетоном, между стержнями трос пропускают через специальные трубки. Таким образом, это приспособление представляет собой колонну труб, заделанных в толщу бетона. С помощью троса выдергивают поочередно стальные стержни и динамометром определяют величину их сцепления с бетоном.
Метод Е. Поля состоит в том, что вместе с бетонным изделием бетонируется стальной стержень из круглой стали на глубину, равную около 2/3 толщины изделия. Длина стержня 18—20 см, диаметр 26 мм. На его выступающем конце имеется насадка в виде трех-, четырех- или шестиугольника для крепления на стержне рычага длиной от 0,5 до 1 м. При испытании к рычагу постепенно прикладывают вращательное усилие (через динамометр или путем подвешивания грузов) до начала вращения стержня. Прочность бетона рассчитывают как функцию максимального вращательного (крутящего) момента.
На измерении усилия, необходимого для поворота заделанного в бетон прямоугольного стержня, основано также действие прибораопробованного на Минском ДСК № 2. Однако по данным треста Оргтехстрой МПС этот прибор не дает стабильных показателей.
Методы гравиметрического анализа.
Гравиметрическим анализом называют метод количественного химического анализа, основанный на точном измерении массы определяемого вещества или его составных частей, выделяемых в виде соединений точно известного постоянного состава. Гравиметрические определения можно разделить на три группы: методы осаждения, отгонки и выделения.
Методы осаждения основаны на осаждении определяемого компонента в виде малорастворимого химического соединения, фильтровании, прокаливании до постоянной массы и последующем определении массы полученного вещества. При этом различают осаждаемую форму – форму, в виде которой определяемое вещество осаждают, и гравиметрическую форму – форму, в виде которой определяемое вещество взвешивают.
Методы отгонки основаны на отгонке определяемого компонента в виде летучего соединения с последующим определением массы отогнанного вещества (прямое определение) или массы остатка (косвенное определение).
Методы выделения основаны на количественном выделении определяемого компонента из анализируемого раствора путем химической реакции с последующим определением массы выделенного вещества. Этот принцип положен в основу электрогравиметрического метода анализа, в котором определяемый компонент выделяется из раствора в результате электрохимических реакций, протекающих на электродах.
Среди гравиметрических методов анализа наиболее широко применяют метод осаждения.
Методы количественного анализа.
Методы количественного анализа можно разделить на три большие группы: химические, физические, физико-химические.
Химические методы основаны на использовании количественно протекающих, различных по типу химических реакций: обменных, осадительных, окислительно-восстановительных и реакций комплексообразования. К химическим относятся гравиметрический и титриметрический (объемный) методы анализа.
Гравиметрический метод анализа основан на измерении массы определяeмoгo компонента после его выделения в виде гравиметрической формы. Метод характеризуется высокой точностью, но длителен и трудоемок. В фармацевтическом анализе его применяют в основном для определения влажности и зольности лекарственных препаратов.
Титриметрический метод анализа основан на введении в точно измеренный объем раствора анализируемого вещества точно отмеренного объема раствора известной концентрации - титранта. Титрант вводится до тех пор, пока анализируемое вещество полностью прореагирует с ним. Этот момент называют конечной точкой титрования и устанавливают с помощью специaльныx химических индикаторов или инструментальными методами.
Методы рентгеноструктурного анализа
Рентгеноструктурный анализ. Он с успехом применяется для изучения криссталического состояния полимеров. Ценные сведения дает рентгеноструктурный анализ и при исследовании аморфных и жидких тел.Рентгенограммы таких тел содержат несколько разных дифракционных колец, интенсивность которых быстро падает с увеличением по ширине, форме и интенсивности этих колец можно делать заключения об особенности ближнего порядка в той или иной конкретной жидкой или аморфной структуре. Наиболее полный и постоянно обновляемый определитель фаз – картотека ASTM. Рентгено – флюооресцентный анализ – основан на сборе и последующем анализе спектра, полученного путем воздействия на исследуемый мат – л рентгеновским получением данных. Количественный фазовый метод – определение количества какой – либо одной или ряда фазо и многофазных композициях, основан на том, что интенсивность данной фазы пропорциональна объемной доле данной фазы и смеси. Хим. состав строит-х мат-лов позволяет судить о прочности, огнестойкости, биостойкости и других св –вах мат – лов. Рентгеноструктурный анализ – это метод исследования строения тел, использующий явление дифракции рентгеновских лучей, метод исследования структуры вещ – ва по распределению в пространстве и интенсивности рассеянного на анализруемом объекте рентгеновского излучения.
Методы структурного анализа
Структуру строительного материала изучают на трех уровнях: макроструктура — строение материала, видимое невооруженным глазом; микроструктура — строение, видимое через микроскоп; внутреннее строение вещества, изучаемое на молекулярно-ионном уровне (физико-химические методы исследования — электронная микроскопия, термография, рентгеноструктурный анализ и др.).
Для глубоких микроструктурных исследований применяют электронные микроскопы, в которых с помощью дифракции пучка электронов получают увеличение исследуемого вещества в десятки тысяч раз.
Существует метод исследования изменений, происходящих в структуре материала, замедленной микрокиносъемкой. При исследовании микроструктуры строительных материалов обычными методами исследователь наблюдает состояние вещества лишь на данный момент. Для наблюдения за изменением состояния и свойств вещества (например, за ростом минералов цемента и др.) потребовался бы длительный промежуток времени. Путем замедленной микрокиносъемки можно зафиксировать различные моменты структурообразования материала (например, твердение цементного теста) и демонстрировать их затем на экране. Полученные сведения можно использовать для регулирования протекания процесса.
Методы упругого отскока.
Метод упругого отскока основан на использовании зависимости величины (высоты) отскока условно упругого тела при ударе его о поверхность бетона от прочности этого бетона.
В результате удара движущейся массы о поверхность бетона происходит перераспределение начальной кинетической энергии таким образом, что одна ее часть поглощается бетоном при проявлении пластических деформаций, а другая часть передается ударной массе в виде реактивной силы, преобразующейся в кинетическую энергию отскока. Чтобы начальная энергия удара распределялась таким образом, масса бетона должна быть бесконечно большой по сравнению с массой ударника, что должно исключить затрату энергии на перемещение бетонной массы.
Метод упругого отскока заимствован из практики определения твердости металла. Для испытания бетона применяют приборы, называемые склерометрами, представляющие собой пружинные молотки со сферическими штампами. Молоток устроен так, что система пружин допускает свободный отскок ударника после удара по бетону или по стальной пластинке, прижатой к бетону. Прибор снабжен шкалой со стрелкой, фиксирующей путь ударника при его обратном отскоке. Энергия удара прибором должна быть не менее 0,75 Н-м; радиус сферической части на конце ударника – не менее 5 мм. Проверку (тарировку) приборов проводят после каждых 500 ударов.
При проведении испытаний после каждого удара берут отсчет по шкале прибора (с точностью до одного деления) и записывают в журнал. Требования к подготовке участков для испытаний, к расположению и количеству мест удара, а также к экспериментам для построения тарировочных кривых такие же, как в методе пластической деформации
Методы хроматографического анализа
Хроматография – процесс, основанный на многократном повторении актов сорбции и десорбции вещества при перемещении его в потоке подвижной фазы вдоль неподвижного сорбента. Разделение сложных смесей хроматографическим способом основано на различной сорбируемости компонентов смеси. В процессе хроматографирования так называемая подвижная фаза (элюент), содержащая анализируемую пробу, перемещается через неподвижную фазу. Обычно неподвижная фаза представляет собой вещество с развитой поверхностью, а подвижная – поток газа или жидкости, фильтрующейся через слой сорбента. При этом происходит многократное повторение актов сорбции – десорбции, что является характерной особенностью хроматографического процесса и обуславливает эффективность хроматографического разделения.
Качественный хроматографический анализ, т.е. индетификация вещества по его хроматограмме, может быть выполнен сравнением хроматограических характеристик, чаще всего удерживаемого объема (т.е. объема подвижной фазы, пропущенной через колонку от начала ввода смеси до появления данного компонента на выходе из колонки), найденных при определенных условиях для компонентов анализируемой смеси и для эталона.
Количественный хроматографический анализ проводят обычно на хроматографе. Метод основан на измерении различных параметров хроматографического пика, зависящих от концентрации хроматографируемых веществ – высоты, ширины, площади и удерживаемого объема или произведения удерживаемого объема на высоту пика.
Н
Назначение заполнителей, классификация
Основными признаками классификации заполнителей являются происхождение, крупность зерен, характер формы зерен и плотность.
По происхождению заполнители делят на:
- природные (попутно добываемые породы и отходы обогащения);
- из отходов промышленности;
- искусственные.
По крупности зерен:
- крупные (5 мм);
- мелкие (<5 мм).
По характеру формы зерен:
- заполнители, имеющие угловатую неправильную форму;
- заполнители, имеющие округлую форму зерен.
В зависимости от плотности:
- плотные (свыше 2 г/см3);
- пористые (до 2 г/см3).
Классификационной характеристикой заполнителя может быть насыпная плотность, которая для крупных пористых заполнителей не должна превышать 1200 кг/м3, а для пористых песков – 1400 кг/м3.
Сами заполнители подразделяют в соответствии с основным назначением: для тяжелых, легких, мелкозернистых бетонов, для специальных бетонов.
Насыпная плотность заполнителя, плотность зерен заполнителя, пустотность заполнителя
Насыпной плотностью заполнителя называют отношение его массы ко всему занимаемому объему, включая пространство между зернами. Определяют насыпную плотность следующим образом. Высушенный до постоянной массы заполнитель насыпают с высоты 100 мм в предварительно взвешенный мерный сосуд до образования над верхом сосуда конуса. Затем, не сдвигая сосуд (во избежание уплотнения заполнителя), линейкой срезают конус и сосуд с заполнителем взвешивают. Насыпная плотность — важная характеристика заполнителей, особенно пористых, основная маркировка которых производится по этому показателю. Для крупных пористых заполнителей насыпная плотность не должна превышать 1200 кг/м3, а для пористых песков – 1400 кг/м3.
Плотность зерен заполнителя представляет собой отношение массы пробы сухого щебня или гравия к суммарному объему его зерен. Объем зерен заполнителя определяют по разнице в результатах взвешивания пробы на воздухе и в воде. Зерна заполнителя насыщают водой перед взвешиванием в воде.
,
где - масса пробы заполнителя в сухом состоянии;
- масса пробы заполнителя после насыщения водой;
– результат взвешивания пробы в воде;
- плотность воды, равная 1 г/см3.
Пустотностью или межзерновой пустотностью называется выраженное в процентах отношение объема межзерновых пустот ко всему объему, занимаемому заполнителем в свободной засыпке. Если известна насыпная плотность заполнителя (н), плотность его зерен (з), то пустотность можно определить по формуле:
Неразрушающие методы испытания прочности бетона
При использовании этого метода непосредственно измеряемой величиной является не прочность, а какой-либо физический показатель, связанный с измеряемой величиной корреляционной зависимостью.
Корреляционной называется зависимость, в которой каждому значению измеряемой величины может соответствовать несколько значений искомой величины. Другими словами, на соотношение измеряемый показатель - показания прибора (прочность) оказывают влияние несколько свойств материала, не все из которых поддаются четкой и однозначной математической, а, следовательно, и приборной интерпретации.
Для установления этой корреляционной зависимости, а, значит, и для определения прочности бетона предварительно устанавливают градуировочную (тарировочную) зависимость между прочностью бетона и косвенной характеристикой. Градуировочную зависимость устанавливают для бетонов одного проектного возраста и приготовленных из одинаковых материалов по результатам испытаний на прочность образцов-кубов.
Основных методов НК, основанных на построении индивидуальных градуировочных зависимостей, несколько:
1. Метод пластической деформации основан на измерении размеров отпечатка, который остался на поверхности бетона после соударения с ней стального шарика. Метод устаревший, но до сих пор его используют из-за дешевизны оборудования. Наиболее широко для таких испытаний используют молоток Кашкарова.
2. Метод упругого отскока заключается в измерении величины обратного отскока ударника при соударении с поверхностью бетона. Типичным представителем приборов для испытаний по этому методу является склерометр Шмидта и его многочисленные аналоги. Метод упругого отскока, как и метод пластической деформации, основан на измерении поверхностной твердости бетона.
3. Метод ударного импульса заключается в регистрации энергии удара, возникающей в момент соударения бойка с поверхностью бетона.
4. Метод отрыва со скалыванием и скалывания ребра конструкции заключается в регистрации усилия, необходимого для скалывания участка бетона на ребре конструкции, либо местного разрушения бетона при вырыве из него анкерного устройства.
Это самые точные из методов НК прочности, поскольку для них допускается использовать универсальную градуировочную зависимость, в которой изменяются всего два параметра: 1) крупность заполнителя, которую принимают равной 1 при крупности менее 50 мм и 1,1 при крупности более 50 мм; 2) тип бетона - тяжелый либо легкий.
К недостаткам этого метода следует отнести его высокую трудоемкость и невозможность его использования в густоармированных участках, а также то, что он частично повреждает поверхность конструкции.
5. Метод отрыва стальных дисков заключается в регистрации напряжения, необходимого для местного разрушения бетона при отрыве от него металлического диска. В настоящее время метод используется крайне редко.
6. Ультразвуковой метод заключается в регистрации скорости прохождения УЗ волн. По технике проведения испытаний можно выделить сквозное УЗ прозвучивание, когда датчики располагают с разных сторон тестируемого образца, и поверхностное прозвучивание, когда датчики расположены с одной стороны.
Метод сквозного УЗ прозвучивания позволяет, в отличие от всех остальных методов НК прочности, контролировать прочность не только в приповерхностных слоях бетона, но и прочность тела бетона конструкции.
О
Обогащение пористых заполнителей
Обогащение пористых заполнителей состоит в повышении их однородности по плотности и прочности, улучшении формы зерен, уменьшении содержания пыли. Описанные принципы обогащения заполнителей из плотных пород могут быть использованы для пористых заполнителей. Однако специфические свойства легких пористых заполнителей требуют осуществления обогащения другими способами.
Вместо отсадки в водной среде можно использовать отсадку в воздушной среде. Для этого имеются пневматические отсадочные машины, работающие следующим образом. Воздух, подаваемый вентилятором, периодически направляется системой клапанов то в одну, то в другую камеру машины, создавая пульсацию слоя материала на решеге. В результате многократного разрыхления восходящим потоком воздуха материал расслаивается, тяжелые зерна оказываются внизу, более легкие — вверху, откуда и отбираются. Одновременно материал очищается от пыли. Аналогичен способу разделения заполнителей в тяжелых водных суспензиях способ сепарации пористых заполнителей в пневмосуспензии. Установка работает следующим образом. Воздух через фильтр непрерывно нагнетается в слой песка, отчего последний «кипит». Подбором песка соответствующей плотности и крупности получают требуемую плотность пневмосуспензии, в которой часть зерен крупного пористого заполнителя тонет, другая часть всплывает. Разделенный на два класса крупный пористый заполнитель отбирается вместе с песком, от которого затем отделяется грохочением. Песок возвращается в установку.
Менее надежен, но проще способ разделения в воздушном потоке. Если ссыпать материал поперек воздушного потока, создаваемого вентилятором, то поток в большей степени отклонит сравнительно мелкие или более легкие зерна. При предварительном фракционировании заполнителя по крупности таким образом можно произвести классификацию по плотности зерен. Перечисленные способы сухой классификации можно применять при разделении пористого заполнителя на два класса для повышения его однородности или для выделения из заполнителя тяжелых включений. В пемзе, например, часто содержится примесь тяжелых зерен вулканического стекла (обсидиана), при удалении которых повышаются качество заполнителя и эффективность его использования.
Зерна пористых заполнителей при дроблении нередко получаются слишком остроугольными, далекими от подобия шару или кубу. Из-за этого пустотность щебня доходит до 60%, что вызывает повышенный расход цемента. Удобоукладываемость бетонных смесей при прочих равных условиях ухудшается.
По форме зерен щебень из пористых горных пород подразделяется на четыре группы со следующими ограничениями массовой доли зерен пластинчатой (лещадной) формы: обычный — не более 30 %; улучшенный — не более 20; кубовидный — не более 15; окатанный не более 10%. Для получения окатанного щебня Форма зерен пористого щебня может быть улучшена также при использовании для дробления исходной породы специальных барабанных дробилок.
Определение деформативности строительных материалов
При выборе материала и обосновании целесообразности применения в строительной конструкции учитывают его способность сопротивляться реальным нагрузкам без нарушения сплошности и размеров. Наиболее важными для строительных материалов являются механические свойства, характеризующие их отношение к внешним силовым воздействиям. В группу механических входят деформативные и прочностные свойства, определяющие соответственно способность материалов сопротивляться деформированию и разрушению под действием в основном внешних сил. Эти свойства непосредственно зависят от структуры материала, сцепления между частицами и особенностей теплового движения частиц.
Деформативные свойства. Силовое воздействие на материал вызывает удаление, сближение или сдвиг атомов. Способность материала восстанавливать форму и объем (твердые материалы) или только объем (жидкие и газообразные материалы) после прекращения действия сил называется упругостью. Для кристаллических материалов упругость вызывается силами притяжения между элементами, образующими пространственную решетку. Раздвинутые под воздействием механических усилий элементы решетки после снятия их стремятся возвратиться в первоначальное положение.
Свойство материала получать значительные упругие деформации под действием сравнительно небольших нагрузок и восстанавливать в основном размеры и форму после разгрузки называется эластичностью. Высокоэластичные материалы (резина, поролон и др.) после снятия нагрузки восстанавливают первоначальные размеры и форму практически мгновенно.
При превышении некоторого предельного значения напряжения, развиваемого в материале, называемого пределом упругости, обнаруживается необратимая (пластическая) деформация. Хрупкие материалы разрушаются, когда напряжение в них не достигает предела упругости.
В упругой области деформация материала пропорциональна действующему напряжению (закон Гука).
Модуль упругости определяет прочность межатомных связей, он взаимосвязан с рядом механических и физических свойств: прочностью, твердостью, температурой плавления и др. Значения модуля упругости у каждого строительного материала свое.
Материалы, подвергнутые воздействию внешних сил, обладают способностью к самопроизвольному снятию внутренних напряжений. Это объясняется явлением релаксации — постепенным рассеиванием упругой энергии деформированного материала, переходом ее в теплоту. Период релаксации для твердых тел очень велик по сравнению с временем наблюдения, а для жидкостей, наоборот, мал. Его выражают отношением вязкости тела к модулю упругости.
Свойством, противоположным упругости, является пластичность—способность материалов изменять под влиянием нагрузки без разрушения форму и размеры и сохранять их после прекращения воздействия нагрузки. Пластичность — важнейшее технологическое свойство, определяющее формуемость материалов. Характерными примерами пластичных материалов являются высококонцентрированные суспензии извести, цемента, гипса, глины и других минеральных веществ в воде, широко применяемых для изготовления строительных изделий. Пластичность таких суспензий тесно связана со свойствами тонких слоев воды, прилегающих к поверхности твердых частиц дисперсной фазы. С повышением температуры пластичность материалов возрастает. Она возрастает также с уменьшением скорости деформирования, с переходом от ковалентной к металлической связи. Для пластичных материалов по мере нагружения наступает период, когда пластические деформации продолжают развиваться несмотря на постоянное напряжение.
Текучесть — важнейшее свойство структурированных дисперсных систем, таких как цементное тесто, бетонная смесь, битумы, полимеры и др. Вязкость таких систем в отличие от обычных жидкостей редко именяется под действием внешних сил. Для твердых материалов важным механическим свойством является ползучесть—медленное нарастание во времени пластической деформации материалов при силовых воздействиях, меньших чем те, которые могут вызвать остаточную деформацию пр и испытаниях обычной длительности. Скорость ползучести резко уменьшается с понижением температуры и уменьшением напряжения. Деформация ползучести материалов во многих случаях нежелательна, так как она может вызвать, например, увеличенные прогибы. При проектировании конструкций это надо учитывать.
Определение дисперсности строительных материалов.
Дисперсность — характеристика размеров твердых частиц и капель жидкости. Многие строительные материалы (гипсовые вяжущие, цемент, глины, пигменты и т. п.) находятся в тонкоизмельченном (дисперсном) состоянии и обладают большой суммарной поверхностью частиц. Величина, характеризующая степень раздробленности материала и развитости его поверхности, называется удельной поверхностью.
Физико-химические свойства поверхностного слоя дисперсных частиц сильно отличаются от свойств этого же вещества «в массе». Причина этого в том, что атомы (молекулы) вещества, находящиеся внутри материала, уравновешены действием окружающих атомов (молекул), в то время как атомы (молекулы) на поверхности вещества находятся в неуравновешенном состоянии и обладают особым запасом энергии. С увеличением удельной поверхности вещества возрастает его химическая активность (например, цемент с удельной поверхностью 3000...3500 см2/г через 1 сут твердения связывает 10... 13 % воды, а с удельной поверхностью 4500...5000 см2/г — около 18 %).
Количественная хар-ка дисперсности – степень дисперсности:
Д=1/а, где Д – величина обратная размеру частиц(а).
Монодисперсные системы- если все частицы системы дисперсной фазы имеют одинаковые размеры; полидисперсные- разные размеры.
В зависимости от размера частиц дисперсные фазы различают:
1. грубодисперсные (менее 0,1 мкм)
2. накладно-дисперсные (0,1-0,001 мкм)
3. молекулярно-дисперсные (менее 0,001 мкм).
Методы определения дисперсности:
1)оптическая система
2)светорассеяние
3)нефелометрия (хим. Анализ)
4)ситовой анализ.
Методы дисперсионного анализа делят на прямые и косвенные. К прямым относится непосредственное измерение размеров частиц с помощью какой-либо шкалы. В эту группу входят микроскопический и ситовой анализы, методы клина и механического измерения простым или автоматизированным микрометром. К группе косвенных методов относятся такие, в которых размеры частиц или другие характеристики дисперсности определяют по какому-либо признаку, связанному непосредственно с размерами частиц или их формой В эту группу входят седнментацнонный анализ, методы счета и колибровки частиц в электрическом поле, все методы измерения удельной поверхности и многие другие. Большинство методов дисперсионного анализа по своей природе являются косвенными. Вторая группа многочисленнее первой и имеет более важное значение для практики.
Определение прочности строительных материалов.
Прочность – это способность материала сопротивляться разрушению, а также необратимому изменению формы (пластической деформации) при действии внешних нагрузок. прочность зависит не только от самого материала, но и от вида напряженного состояния (растяжение, сжатие, изгиб и др.), от условий эксплуатации (температура, воздействие окружающей среды и т. д.).Методы определения прочности
В настоящее время существуют следующие методы определения прочности, с помощью которых производится контроль качества строительных материалов, изделий и конструкций:
Первый способ носит название разрушающего метода и состоит в выявлении предельных несущих способностей с испытанием контрольных образцов до их полного разрушения. Эти образцы должны быть изготовлены из того же материала и по той же технологии производства, что и испытуемые строительные конструкции (для вновь возводимых объектов), либо могут быть отобраны непосредственно из готовых строительных конструкций (для существующих объектов).
Разрушающий метод является наиболее точным и результаты, полученные в процессе его выполнения, максимально приближены к реальным физическим характеристикам материалов. К сожалению, далеко не всегда его, возможно, применить на практике, поэтому наибольшее распространение в обследовании получил другой метод.
Второй способ связан с производством испытаний неразрушающими методами и позволяет сохранить эксплуатационную пригодность рассматриваемого объекта без нарушения его несущей способности, что наиболее приемлемо при обследовании зданий и сооружений, находящихся в эксплуатации.
Виды неразрушающего контроля
Неразрушающий контроль построен на косвенном определении свойств и характеристик материалов и может быть классифицирован по следующим видам:
- метод проникающих сред, основанный на регистрации индикаторных жидкостей или газов, находящихся в материале конструкции;
- механические методы испытаний, связанные с анализом местных разрушений, а также изучением поведения объектов в резонансном состоянии (методы скалывания ребра, отрыва со скалыванием, упругого отскока, ударного импульса, пластических деформаций); неразрушающее определение прочности бетона чаще всего выполняется с помощью данных методов;
- акустические методы испытаний, связанные с определением параметров упругих колебаний с помощью ультразвуковой нагрузки и регистрацией эффектов акустоэмиссии;
- магнитные методы испытаний (индукционный, магнитопорошковый и т.д.);
- радиационные испытания, связанные с использованием нейтронов и радиоизотопов;
- радиоволновые методы, построенные на эффекте распространения высококачественных и сверхчастотных колебаний в излучаемых объектах;
- электрические методы, основанные на оценке электроемкости, электроиндуктивности и электросопротивления изучаемого объекта.
Определение химического и фазового состава строительных материалов.
Строительные материалы характеризуются химическим, минеральным и фазовым составами.
Химический состав строительных материалов определяет деление их на органические (древесные, битум, пластмассы и т.п.), минеральные (бетон, цемент, кирпич, природный камень и т.п.) и металлы (сталь, чугун, алюминий). Химический состав позволяет судить о других технических характеристиках (биостойкость, прочность и т.п.). Химический состав некоторых материалов (неорганические вяжущие, каменные материалы) часто выражают количеством содержащихся в них оксидов. Оксиды, химически связанные между собой, образуют минералы, которые определяют минеральный состав материала.
Минеральный состав показывает, какие минералы и в каком количестве содержатся в материале. Этот состав непосредственно определяет свойства материала. Например, большее содержание в портландцементе такого минерала, как алит, ускоряет твердение, повышает прочность цементного камня.
Фазовый состав (по агрегатному состоянию) пористого материала характеризует количество твердого вещества (твердой фазы), образующего стенки пор («каркас» материала), и пор, заполненных воздухом (газовой фазой) и (или) водой (жидкой фазой). Соотношение между указанными фазами определяет баланс внутренних сил взаимодействия структурных элементов и во многом свойства материала.
Фазой называют одновременно составные части системы, имеющие одинаковый состав, кристаллическое строение и св-во , одно и тоже агрегатное состояние и отделенные от других составных частей пов-тями раздела.
Фазовым анализом наз-ся – наличие фаз в исследуемом образце, их идентификация( качественный анализ) и определения относительного содержания фаз (кол-ый анализ).
В настоящее время существует большое кол-во методов фазового анализа: хим, термический, дифракционный и др.. По ширине применения первое место занимает Ренгеноструктурный анализ. Он с успехом применяется для изучения кристалл. Состояния полимеров. Ценный анализ дает ренгеностр-ый анализ и при исследовании аморфных и жидких тел. Ренгеногр. таких тел содержат несколько разных дифрактующих колец интенсивность которых падает с увелечением по ширине, форме и интенсивности этих колец можно делать заключение об особенностях ближнего порядка в этой или иной конкретной жидкой или аморфной структуре.
Рентено-флюорфесцентный анализ (РФА) - основан на сборе и последующем анализе спектра, получаемого путем воздействия на исследуемый материал ренгеновским получением.
Количественный фазовый анализ – основа на определении кол-ва какой либо одной или ряда фаза и многофазных композициях.
Ренгентноструктурный анализ – это метод исследования строения тел, использующий яв-ся дифракции ренгеновских лучей, метод иссл-ия стр-ры вещ-ва по распределению в пространстве и интенсивности рассеянного на анализируемом обьекте ренгеновского излучения.
Спектральный анализ – физ-ий метод качественного количественного определения атомного и молекулярного состава вещ-ва, основанный на исследовании его спектра.
Инфракрасная спектроскопия – включает получение исследования и применения спектров испускания в инфракрасной области спектра.
Осадочные горные породы
Осадочные горные породы образовались в природе как результат разрушения первичных пород. Под действием воды, ветра, переменных температур, химической и биохимической коррозии горные породы постепенно разрушались, распадались, образуя материал для новых, вторичных отложений.
Обломочные осадочные породы образовали залежи песка и гравия-самых доступных, дешевых и широко применяемых заполнителей для бетонов. Это рыхлые породы, представляющие собой скопление обломков материнской горной породы, чаще всего зерен кварца как наиболее стойких. Кварцевыми называют пески с содержанием кварца более 60%. Пески с содержанием зерен полевого шпата до 50% называют кварцево-полевошпатовыми, а при большем содержании таких зерен — полевошпатовыми.
Большинство эксплуатируемых месторождений песка и гравия аллювиального происхождения. Они образованы речными отложениями. Зерна песка и гравия в речных (а также морских, озерных) отложениях имеют более или менее окатанную форму. Песок и гравий горные (овражные) ледникового происхождения не отсортированы, залегают в виде песчано-гравийных смесей и часто загрязнены глинистыми примесями. Более окатанными являются обычно крупные зерна гравия, мелкие же зерна могут иметь шероховатую поверхность. Среди окатанных зерен много менее прочных карбонатных (из обломков известняков). Эоловые залежи песков, образованные ветрами (дюнные, барханные и т. п.), в бетонах применяются ограниченно. Эти пески слишком мелки, а их зерна имеют очень гладкую, полированную поверхность, что ухудшает их сцепление с цементным камнем.
Обломочные горные породы могут быть сцементированными. Так, песчаники образовались в результате уплотнения песков и склеивания их цементирующими веществами, принесенными просачивающимися водами. Отдельные разновидности песчаников прочны (предел прочности до 150 МПа) и применяются для производства заполнителей.
Значительное место в производстве заполнителей для бетона отводится карбонатным осадочным породам — известнякам и доломитам.
В природе встречаются известняки главным образом органогенного происхождения. Они представляют собой продукты жизнедеятельности и отмирания различных организмов в водных бассейнах, скопившиеся, уплотнившиеся и частично кристаллизовавшиеся в течение длительных геологических процессов. Плотные кристаллические известняки имеют плотность до 2700 кг/м3 и предел прочности при сжатии до 200 МПа. Основной породообразующий минерал известняков — кальцит СаС03. Известняки стойки при воздействии щелочей в среде портландцементного камня отличаются хорошим сцеплением с ним в бетоне. Имеют преимущественно светло-серый или желтоватый цвет.
Доломит составлен одноименным минералом CaC03-MgC03. Эта горная порода также может быть весьма плотной и прочной. Распространены доломитизированные известняки с различной степенью замещения карбоната кальция карбонатом магния.
П
Песок. Зерновой состав. Содержание примесей
Строительный песок может быть как природный, так и искусственный. Оба этих вида песка успешно используются в качестве заполнителей для бетонов, ведь песок никогда не вступает в реакцию ни с вяжущим, ни с водой. Таким образом, песок образует скелет и уменьшают усадку растворов и бетонов при их твердении. Природный песок — мелкая смесь зерен различных минералов размером от 0,15 до 5 мм, образованная при разрушении твердых горных пород. Пески по видам залегания бывают горные (овражные), речные, морские и дюнные. Для кладочных растворов и бетонов лучше всего подходят горные и речные пески с небольшим количеством илистых и глинистых примесей. Современный искусственный песок представляет собой продукт дробления гранитов, известняков, мрамора, туфа, шлака и других горных пород. Отметим, что такие пески часто используются в декоративных растворах и для фактурного слоя наружных панелей.
Зерновой состав песка определяют путем просеивания его в сухом состоянии через набор сит с размерами отверстий — 10, 5 и 2,5 мм и сетками № 1,25; 0,63; 0,315, и 0,14. Вначале высушенную до постоянной массы пробу песка просеивают сквозь сита с отверстиями 10 и 5 мм, определяют остатки на этих ситах и вычисляют процентное содержание частиц крупностью 5—10 мм и более 10 мм. Затем из пробы песка, прошедшего сито с отверстиями 5 мм, берут материала 1000 г (т) и просеивают его последовательно сквозь сито с отверстиями 2,5 мм и сита с вышеуказанными сетками. После просеивания определяют остатки на ситах. Проведя рассев и определение массы, вычисляют частные и полные остатки на ситах в процентах и модуль крупности песка.
По зерновому составу природные пески подразделяют на крупный, средний, мелкий и очень мелкий. В соответствии с требованием ГОСТ 10268—62 зерновой состав песка для тяжелого бетона должен отвечать кривой просеивания, находящейся в пределах, указанных на графике зернового состава песка.
Наличие в песке пылевидных, глинистых и илистых примесей (частиц размером менее 0,05 мм) определяется обычно 1) отмучиванием, состоящим в отмывке песка водой по определенной стандартной методике. Навеску сухого песка в сосуде заливают водой и выдерживают 2 ч, периодически перемешивая. 2) Допускается ускоренное определение содержания отмучиваемых частиц пипеточным методом, который также состоит в промывке песка водой, но отличается тем, что измеряется не потеря в массе пробы песка, а содержание пылевидных и глинистых частиц, перешедших в воду.
Согласно ГОСТ 8736—85, содержание отмучиваемых примесей в природном песке не должно превышать 3% (по массе), в обогащенном— 2%, а в дробленом допускается 5%. Содержание глины в комках допускается не более 0,5%i в обогащенном — не более 0,25%.
Песок из отсевов дробления. Обогащение и фракционирование.
Песок из отсевов дробления – неорганический сыпучий материал с крупностью зерен до 5 мм, получаемый из отсевов дробления горных пород при производстве щебня и из отходов обогащения руд черных и цветных металлов и неметаллических ископаемых и других отраслей промышленности.
Способы переработки отсевов дробления горных пород для получения товарной продукции - искусственных фракционированных песков - существенно зависят от способа получения отсева:
1) Переработка отсевов горных пород, полученных посредством измельчения в центробежно-ударных дробилках не требует дополнительного дробления, поскольку материал, получаемый на центробежно-ударных дробилках уже обладает высоким качеством:
лещадность не бо-лее 10-15%,
высокая прочность,
стабильный гранулометрический состав.
Данный способ переработки отсевов дробления является наиболее экономичным и удобным поскольку для получения высококачественных строительных песков материал должен пройти только стадию разделения на фракции.
Для этих целей используются грохоты - для разделения фракций материала крупностью > 5мм - и воздушные классификаторы для получения фракций крупностью < 5 мм.
2) Переработку отсевов дробления, полученных в конусных дробилках, также можно проводить посредством разделения материала на фракции. Однако такой материал имеет невысокие потребительские свойства:
низкая прочность,
высокая лещадность.
Для получения строительных песков высокого качества перед фракционированием материал необходимо предварительно гранулировать в центробежно-ударной дробилке при низких скоростях удара, что позволит повысить качество получаемого материала при этом не переизмельчив его.
3) И, наконец, третий, самый неблагоприятный случай, когда при переработке горных пород отсевы дробления складируются в отвалах. Как правило, такой материал обладает высокой влажностью.
Следовательно, перед переработкой таких отсевов материал должен пройти сложные и энергоемкие процессы сушки, требующие значительных дополнительных расходов.
Однако вместе с тем, если проводить классификацию материала по границе разделения более 1 мм, переработка отсевов вполне осуществима и без сушки.
Пластические деформации бетона
Пластические деформации бетона обусловлены свойствами цем камня. Заполнители, как правило, при эксплуатационных нагрузках деформируются упруго, а не пластически.
Заполнители в бетоне тормозят развитие пластических деформаций цем камня и тем в большей степени, чем больше насыщен бетон заполнителем и чем выше модуль упругости заполнителя. Более жесткий заполнитель воспринимает большую долю нагрузки, разгружая цем камень. Менее жесткие пористые заполнители не могут в такой степени сдерживать пластические деформации цем камня. Поэтому ползучесть легкого бетона больше, чем ползучесть тяжелого бетона той же прочности.
Приготовление бетонной смеси
Бетонная смесь состоит из вяжущего, заполнителя и воды, отдозированных в требуемом количестве и тщательно перемешанных в бетоносмесителе.
При приготовлении бетонной смеси, необходимо чтобы обеспечивалось точное дозирование компонентов бетона и тщательное их перемешивание для получения однородной бетонной смеси.
В зависимости от свойств заполнителя выбирается способ их дозирования. При применении заполнителей из плотных горных пород дозирование должно осуществляться преимущественно по массе. При применении пористого заполнителя (керамзит. гравий) целесообразней дозировать заполнители по объему.
При определении способа перемешивания также необходимо учитывать свойства заполнителей. При использовании плотных высокопрочных заполнителей перемешивание осуществляют в смесителях принудительного действия или в гравитационных, а при использовании пористых заполнителей – только в гравитационных.
Интенсивность и продолжительность перемешивания для получения однородной бетонной смеси зависят также и от крупности заполнителей, формы зерен, шероховатости их поверхности. Чем больше суммарная площадь поверхности зерен заполнителя, тем продолжительней перемешивание.
С крупностью и зерновым составом заполнителей связан выбор методов формования бетонных изделий. При виброобработке для крупнозернистых смесей эффективней низкочастотные вибрации с большой амплитудой колебаний. А для мелкозернистых – высокочастотные, с меньшей амплитудой.
Природные пористые заполнители
В качестве сырья для заполнителя, применяемого в лёгких бетонах, используется множество различных пористых горных пород. Такие заполнители также обладают прочностью, пусть и меньшей по сравнению с заполнителем, изготовленным из плотной горной породы. Вместе с тем, их прочности вполне достаточно для получения лёгкого бетона. В зависимости от размера зёрен пористого заполнителя его делят на два вида: щебень и песок. К песку относят заполнитель, размер зёрен которого не превышает 5 мм.
В том случае, если размер фракций заполнителя составляет более 5 мм, его именуют щебнем. Существуют принятые разделения щебня на фракции в зависимости от их размера: 5-10, 10-20, 20-40 мм. Кроме того, возможен выпуск так называемых прерывистых составов щебня 5-20 или 5-40 мм.
Также пористые заполнители маркируют по их насыпной плотности. Марке 500 соответствует заполнитель, насыпная плотность которого составляет 400-500 кг/м3, марке 600 заполнитель с насыпной плотностью до 600 кг/м3 и т.д. Согласно установленному ГОСТу 22263-76, различают следующие марки щебня по объёмной насыпной массе: 300, 350, 400, потом через каждые сто до 1200, а также для песка от 500 до 1400 через каждые 100.
Кроме того, существуют установленные стандарты марок щебня по прочности, они выдвигают определённые требования к прочности щебня в рамках проведения тестирования на сдавливание в металлическом цилиндре.
Наиболее информативным является испытание прочности пористого заполнителя непосредственно в бетоне. В соответствии с ГОСТ 22263-76 у щебня различных марок, в зависимости от насыпной плотности, определены минимально возможные марки прочности. Это подтверждает взаимосвязь всех характеристик заполнителей с выбором направления, в котором он будет применяться.
Можно наблюдать взаимосвязь плотности и размера заполнителя, так, например, чем меньше размер фракций зёрен, тем выше будут показатели плотности фракций и насыпной плотности. Происходит это от того, что при раздроблении снижается пористость материала, который разрушается, прежде всего, по самым большим порам. Скорость, с которой происходит повышение плотности во время дробления, напрямую зависит от размера содержавшегося в материале пор, а также от того насколько равномерно они распределены по материалу.
Для оптимального применения того или иного пористого заполнителя, в зависимости от прочности, существуют установленные стандарты. Если у крупнопористых пород разница по плотности между песком и щебнем является весьма значительной, то для мелкопористых пород она будет минимальной. Дробление пористой породы увеличивает плотность и соответственно прочность зёрен породы.
При применении щебня из пористой горной породы в конструкционно-теплоизоляционном бетоне, показатель коэффициента размягчения должен быть более 0,6, а в конструкционных бетонах более 0,7. По происхождению, природные пористые заполнители делятся на осадочные и вулканические.
Производство щебня
Щебень - это неорганический зернистый сыпучий материал с зернами размером свыше 5 мм, получаемый дроблением в карьере горных пород, гравия и валунов, или путем переработки промышленных отходов.
Производство щебня включает следующие технологические процессы: добычу камня, дробление и сортировку (грохочение).
Добыча камня осуществляется в основном в карьерах. Разработке месторождений каменных пород предшествуют вскрышные работы, состоящие в удалении растительного слоя и песчано-глинистых пород. В состав вскрышных работ может входить и удаление непригодного камня верхней зоны (зоны выветривания). Эти работы выполняют буровзрывным способом с вывозкой камня в отвал. После обнажения каменного массива и подготовки уступа специальными буровыми машинами и станками в массиве бурят скважины, закладывают в них взрывчатые вещества и производят одновременно массовый взрыв. В результате взрыва уступ заполняется рваным камнем разной крупности и глыбами. Крупные глыбы взрывают вторично, после чего рваную породу разрабатывают мощными экскаваторами. Камень грузят в транспортные средства, доставляющие его на дробильно-сортировочный завод. В некоторых случаях первичное дробление камня целесообразно осуществлять непосредственно в карьере и доставлять на дробильно-сортировочный завод уже не крупный камень, а частично дробленый.
Применяют в основном вибрационные грохоты. Для крупного камня исп. также неподвижные колосниковые грохоты.
Наиболее широкое применение для крупного и среднего дробления камня нашли щековые дробилки. Камень, поступающий в зазор между неподвижной и подвижной щеками, дробится при периодическом сужении зазора.
В конусных дробилках камень поступает в кольцевой зазор между внутренним и внешним конусами, причем внутренний дробящий конус совершает круговое качание, в результате чего ширина зазора непрерывно меняется.
Молотковые дробилки ударного действия находят применение при окончательном дроблении. При их использовании выход щебня кубовидной формы значительно больше, чем в дробилках других типов, а зерен пластинчатой и игловатой формы - меньше.
Число стадий дробления зависит от заданной степени измельчения камня.
Для регулирования крупности, а следовательно, и количества материала, направляемого на дробление, применяют грохочение. В зависимости от технологического назначения осуществляют следующие виды грохочения: предварительное, поверочное (контрольное), окончательное (товарное).
Предварительное грохочение используют для отделения мелких классов из материала, поступающего на дробление. Благодаря этому улучшаются условия работы дробилок и повышается их производительность.
Поверочное (контрольное) грохочение служит для выделения отдельных классов из продуктов дробления, направляемых на доработку— повторное дробление по замкнутому циклу. Замкнутый цикл целесообразен на последней стадии дробления. Помимо увеличения выхода нужных фракций при замкнутом цикле дробления улучшается форма зерен щебня.
Окончательное (товарное) грохочение имеет целью получение товарных фракций щебня для отправки потребителю
Прочность заполнителя
Прочность исходной породы определяют в том случае, когда заполнитель получают дроблением горных пород.
Действующие стандарты предусматривают косвенное определение прочности заполнителей посредством условных механических испытаний. Так, для щебня из естественного камня, гравия и щебня из гравия предусмотрено определение дробимости при сжатии (раздавливании) в стальном цилиндре. Однофракционный щебень или гравий засыпают в стальной цилиндр с внутренним диаметром 150 мм. Сверху в цилиндр вставляют стальной пуансон и через него на гидравлическом прессе сдавливают засыпанный в цилиндр заполнитель. После этого пробу высыпают из цилиндра и взвешивают, затем просеивают через сито с размером отверстий, вчетверо меньшим, чем наименьший номинальный размер зерен испытуемой фракции заполнителя; для фракции 5... 10 мм используют сито с отверстиями 1,25 мм; для фракции 10... 20 мм — 2,5 мм; для фракции 20 ... 40 — 5 мм. Таким образом удаляют из пробы надробившуюся мелочь, а остаток на сите взвешивают и определяют дробимость по формуле
,
где - масса всей испытанной пробы;
- масса остатка на контрольном сите после испытания.
Для пористых заполнителей используют аналогичную методику испытаний сдавливанием в цилиндре, хотя оценка результатов испытания производится иначе. Пористый щебень или гравий однофракционного состава засыпают в цилиндр с внутренним диаметром на высоту 100 мм, разравнивают и затем вставляют в цилиндр специальный пуансон с рисками, фиксирующими положение пуансона по отношению к цилиндру. Затем на гидравлическом прессе пробу заполнителя сдавливают через пуансон сжимающей нагрузкой до момента погружения пуансона на 20 мм (до верхней риски) и отмечают показание стрелки манометра пресса. Таким образом определяют нагрузку, необходимую для сдавливания пробы заполнителя на 1/5 часть занимаемого пробой объема.
Прямые и косвенные методы исследования.
Прямые методы
При прямых измерениях используется зависимость аналитического сигнала от природы анализируемого вещества и его концентрации. В спектроскопии, например, длина волны спектральной линии определяет свойство природы вещества, а количественной характеристикой является интенсивность спектральной линии.
Поэтому при проведении качественного анализа фиксируют сигнал, а при проведении количественного анализа – измеряют интенсивность сигнала.
Между интенсивностью сигала и концентрацией вещества всегда существует зависимость, которая может быть представлена выражением:
I = K C,
где I – интенсивность аналитического сигнала;
K – константа;
C – концентрация вещества.
В аналитической практике наибольшее распространение получили следующие методы прямого количественного определения:
- метод градуировочного графика;
- метод молярного свойства;
- метод добавок.
Все они основаны на использовании стандартных образцов или стандартных растворов.
Метод косвенных измерений
Косвенные измерения применяются при титровании анализируемой пробы кондуктометрическим, потенциометрическим и некоторыми другими методами.
В этих методах в процессе титрования измеряется интенсивность аналитического сигнала – I и строится кривая титрования в координатах I – V, где V – объем добавленного титранта в мл.
По кривой титрования находится точка эквивалентности и проводится расчет по соответствующим аналитическим выражениям:
Qв-ва = Т г/мл V мл (экв)
Виды кривых титрования весьма многообразны, они зависят от метода титрования (кондуктометрическое, потенциометрическое, фотометрическое и т.д.), а также от интенсивности аналитического сигнала, зависящего от отдельных влияющих факторов.
Р
Радиоизотопный метод.
Радиоизотопные методы позволяют определять среднюю плотность уплотненной бетонной смеси или бетона в изделиях и конструкциях.
Применяемые источники у-излучений характеризуются следующими основными физическими величинами:
-интенсивностью излучений, представляющей собой количество энергии, переносимой излучением через единицу площади за единицу времени, Вт/м3;
-плотностью потока, определяющейся количеством квантов, проходящим через единицу площади за единицу времени, гамма-квант/сХм2 ;
-активностью источника излучения, представляющего собой число происходящих в нем распадов за единицу времени, распад/с и кюри (в единицах СИ 1 кюри = 3,7-1010 распад/с);
-периодом полураспада, представляющим собой время, в течение которого в источнике распадается половина имевшихся в нем радиоактивных ядер.
Определение средней плотности бетона (в пределах 400—2500 кг/м3) радиоизотопным методом можно осуществить способом прямого (сквозного) просвечивания или способом рассеянного излучения. Первый способ применяют при испытании конструкций толщиной до 50 см при свободном доступе к противоположным сторонам. Второй — используют для конструкций с односторонним доступом. При этом толщина конструкции должна быть не менее 50 см.
Измерение средней плотности бетонной смеси можно производить в процессе вибрирования и в свежеотформованных изделиях. При этом можно применять преобразователи зондового и поверхностного типов. При использовании преобразователей зондового типа металлические детали, включая арматуру более 8 мм, должны находиться не ближе 100 мм от оси, соединяющей центры источника и детектора излучения.
Разновидности люминесцентного анализа
Люминесцентным анализом называется обнаружение и исследование различных объектов с помощью явлений люминесценции. Наиболее важной задачей люминесцентного анализа является определение химического состава исследуемых веществ и установление процентного содержания в них отдельных компонентов. Анализ такого вида носит соответственно название качественного и количественного химического люминесцентного анализа.
Качественный химический люминесцентный анализ основан на том, что люминесцентные свойства являются характерным признаком излучающего вещества, тесно связанным с его составом, общим состоянием и структурой его молекул.
Количественный химический люминесцентный анализ основан на использовании определенной зависимости между интенсивностью люминесценции и концентрацией люминесцентного вещества. В большинстве случаев условия анализа подбираются так, чтобы осуществлялась пропорциональность между интенсивностью свечения и концентрацией вещества.
К люминесцентному анализу относится также изучение структуры и колебательных частот молекул по спектрам излучения, создающее фундамент для качественного люминесцентного анализа.
С помощью люминесцентного анализа можно обнаруживать и выявлять различные объекты и их детали, изучение которых оказывается невозможным при обычных условиях наблюдения и освещения. Люминесцентный анализ такого рода получил название люминесцентного анализа обнаружения или сортового люминесцентного анализа. Люминесцентный анализ необычайно чувствителен. С его помощью можно обнаружить в пробе присутствие вещества с концентрацией ~10-10 – 10-11 г/г. Важным преимуществом люминесцентного анализа являются его простота и скорость, во много раз превосходящие скорость химического анализа. Следует отметить, что необычайно высокая чувствительность люминесцентного анализа одновременно создает и серьезные трудности его проведения, существенно ограничивая области его применения. Присутствие в образце даже ничтожных количеств люминесцирующих примесей обусловливает появление нового свечения, которое накладывается на люминесценцию основного вещества, искажая как спектральный состав, так и интенсивность его излучения. Наиболее распространенным и хорошо разработанным является люминесцентный анализ, основанный на возбуждении фотолюминесценции. При анализе кристаллических неорганических веществ (минералов, алмазов и др.) применяют катодное и рентгеновское возбуждения. В отдельных случаях в аналитических целях используют явления хемилюминесценции и радиолюминесценции.
Разновидности спектрального анализа
Под спектральным анализом понимается физический метод анализа химического состава вещества, основанный на исследо вании спектров испускания и поглощения атомов или молекул. Эти спектры определяются свойствами электронных оболочек атомов и мо лекул, колебаниями атомных ядер в молекулах; кроме того они зависят от взаимодействия ато мов и молекул с окружающей средой. В соответствии с этим спектраль ный анализ использует широкий интервал длин волн — от рентгеновых до микрорадиоволн.
Элементарный и изотопнвй спектральный анализ.
Предполагает качественное и количественное определения элементного и изотопного состава пробы по спектрам испускания, расположенным в диапазоне от ближней инфракрасной до рентгеновской области. Примером может служить определение водорода, азота и кисло рода в газовых смесях, которое может проводиться по молекулярным спектрам двухатомных молекул Н2, N2, О2.
Молекулярный спектральный анализ.
Предполагает качественное и количественное определение, молекулярного состава пробы по молеку лярным спектрам поглощения и испускания. Эти методы применяются для промышленного контроля молекулярного состава проб, например при производстве, красителей. Молекулярные спектры очень сложны, так как возможны различ ные электронные и коле бательные переходы с изменением колебательных состояний ядер ато мов, входящих в состав молекулы и измене ния вращательных состояний молекулы. Эти спектры расположены в различных областях длин волн (частот). Элек тронные спектры, усложняющиеся колебательной и вращательной структурой, представляют собой систему характерных полос, которые располагают ся от вакуумной ультрафиолетовой до ближней инфракрас ной области.
Абсорбционный анализ по спектрам поглощения.
При проведении такого типа анализа проба берется в газообраз ном, жидком или твердом состоянии, помещается между источником сплошного спектра и спектральным при бором. Спектр поглощения анализируется при помощи спектрометра или спектрофотометра. В соответствии со способами регистрации спектра поглощения и используемыми областями спектра различаются следующие методы абсорбционного молекулярного спектрального анализа: визуальный, фотографическая спектрофотометрия, фотоэлектрическая спектрофотометрия, спектрофотометрия в инфракрасной области спектра.
Эмиссионный молекулярный спектральный анализ.
Широко используются комбинационный тип данного анализа. Исследуемое вещество в жидком виде или в виде раствора поме щается в специальной стеклянной кювете и освещается светом силь ных ртутных ламп. Возникающее в веществе комбинационное свечение анализируется при помощи светосильного спектрального прибора. Спектр комбинационного рассеяния обычно наблюдается от голу бой, иногда зеленой и редко от желтых линий ртутного спектра. Зеленая и желтая линии используются главным образом для анализа проб, которые сильно рассеивают свет (мутные жидкости, твердые порошки).
Положение комбинационных линий относительно возбуждающей ртутной линии, их интенсивности, полуширины и степень поляризации характеризуют спектр комбинационного рассеяния данной молекулы. По таким спектрам можно проводить качественный и количественный анализы молекулярных соединений.
Разрушающие методы испытания прочности бетона.
В основу метода положено испытание до разрушения контрольных образцов, изготовленных из того же бетона и по той же технологии, что и строительная конструкция. При этом принято условие, что прочность бетона в контрольных образцах такая же, что и в конструкции. Данным методом определяется прочность на сжатие Rс и на растяжение Rbt. В России и странах СНГ в качестве контрольных образцов используются кубы размером 100x100x100 мм, 150x150x150 мм, 200x200x200 мм и баночки, размером 100x100x400 мм или 150x150x600 мм. В зарубежных странах в качестве контрольных образцов используются цилиндры 100x100x400 мм.
Образцы для испытания (кубы и цилиндры) могут быть выпилены непосредственно из строительной конструкции. В этом случае определяется прочность бетона непосредственно в конструкции. Однако в процессе выпиливания возникают микроразрушения на поверхности образцами полученная прочность может быть занижена.
Резонансный метод.
Резонансный метод основан на измерении параметров резонатора при внесении в него исследуемого материала. Измеряя частоты резонатора, определяют диэлектрическую проницаемость, а измеряя ее добротность, определяют коэффициент потерь.
Для этого с помощью звука или ультразвука в контрольном бетонном образце не очень больших размеров возбуждают колебания и продолжают постоянно менять звуковую или ультразвуковую частоты до тех пор, пока они не совпадут с резонансной частотой бетонного образца. Этот момент определяют по максимальному показанию на индикаторе. По резонансной частоте изгибных или продольных колебаний можно расчетным способом определить динамический модуль упругости, а по резонансной частоте крутильных колебаний - динамический модуль кручения или сдвига.
Метод пригоден для лабораторных испытаний контрольных образцов толщиной до 60 см, но непригоден для контроля строительных деталей в самом сооружении. Из-за незначительных затрат на оборудование этот метод относительно прост и недорог. С помощью ряда измерений можно регистрировать преимущественно изменения в бетоне, вызванные старением, воздействием мороза, агрессивной воды или растворов и т.д.
С
Современные методы исследования и контроля строительных материалов.
Многие характеристики при определении свойств строительных материалов обычными сп-ми получают после разрушения образца мат-ла или изделия. Испытание мат-ов разрушающими материалами сложны и не всегда обьективны. Особенно сложно испытывать в конструкциях. Между тем многие основания хар-ки мат-ов можно получить без разрушения, т.е адеструктивными методами, исп-я современные способы исследования основанные на достижениях физики, радиоэлектроники и др. К ним отн-ся: ультразвуковые, вибрационные, радиоизотопные, электрические и др методы.
Ультразвуковой импульсный метод основан на определении хар-к распространения импульсов упругих волн ультразвуковой частоты в теле. С помощью их опр-ся скорость распространения упругих волн, а также дополнительные акустические хар-ки, связанные с неупругими св-ми мат-ла и его влажностью.
Бетоноскоп УК-14ПМ позволяет:
-получить инфо о пустотах и трещинах в строит-х конструкциях
-обнаружить возникающие и развив-ся в процессе нагрузки трещины
-оценивать св-ва бетона в процессе его застывания непосредственно на строит. площадках.
УД2 140 предназначен для:
-для обнаружения дефектов
- измерения коэф. Дефектов
-измерения амплитуд сигналов от деф-ов
- измерению скорости распр-ия продольных и поперечных узк в различных материалах
- накопления и сохранения рез-ов контроля с целью последующей их перезаписи в компьютер.
Представление о составе и строении мат-ов можно получить методом петрографического анализа с помощью оптической и электрической микроскопии.
В оптической микроскопии исп-ют пол-ые микроны работающие в проходящем и отр-ом естественном и поляр. в сети.
Для исследования образцов в проходящем свете приг-ют спец-ые шлифы толщиной 20-30 мк. Поляризованные микроскопы дают увелечение в 90-1000раз. Также увелечение частиц в-ва не всегда достаточно.
Дифференциальный термографический анализ. Основан на измерении разности температур эталлогого исследуемого в-в. Этим анализом определяют температуры фазовых превращений по наличию эндо и экзотермических эффектов при структурообразованию мат-ов.
Электрометрический анализ основан на изменении электропроводности мА-ов от различных факторов, позволяет опр-ть процессы, происх-щие при формировании мат-ла.
Дилатаметрический анализ позволяет опр-ть изменение обьема исследуемого в-ва в период его структурообразования.
Структура заполнителя
Зерна заполнителя состоят из вещества, которое может иметь структуру аморфную или кристаллическую и, кроме того, плотную или пористую.
Аморфная структура материала определяет его изотропность, то есть свойства данного материала во всех направлениях одинаковы. Кристаллы - анизотропны, что проявляется в неравномерности температурных деформаций и в других нежелательных эффектах. Но если кристаллы мелки и располагаются в материале беспорядочно, то зерна заполнителя практически можно считать изотропными. Поэтому из кристаллических каменных пород для заполнителей лучше использовать мелкозернистые. Пористые материалы также могут быть изотропными и анизотропными. В этом случае анизотропность может быть связана с направленностью пор, например древесина, структура ее волокнистая; свойства материала вдоль волокон и поперек отличаются.
Изотропные материалы различают ячеистые и зернистые. Ячеистая структура характеризуется тем, что в сплошной среде твердого материала поры распределены по всему объему в виде отдельных замкнутых ячеек, зернистая структура — совокупность склеенных между собой зерен твердого материала.
Примерами заполнителей с ячеистой структурой могут служить природная пемза или искусственные пористые заполнители, которые получают вспучиванием исходного сырья. К заполнителям с зернистой структурой относятся щебень из пористого известняка, ракушечника, туфов, кирпичный щебень и т. д.
Сцепление цементного камня с поверхностью зерен заполнителей
Прочность бетона зависит не столько от прочности заполнителей, сколько от прочности сцепления цементного камня с поверхностью зерен заполнителя. При отсутствии сцепления цементного камня с заполнителями последние практически не участвуют в сопротивлении действию нагрузки.
На прочность сцепления влияет:
-форма зерен заполнителя. Щебень в качестве крупного заполнителя лучше гравия, т. к. имеет более благоприятную для сцепления форму зерен и развитую шероховатую поверхность, его используют для получения высокопрочных бетонов.
- чистота поверхности зерен заполнителей. Природные заполнители бывают загрязнены. Глинистые примеси, обволакивающие зерна тонкой пленкой, мешают сцеплению. Поэтому их следует предварительно промывать.
- пористость зерен зап-ля. Пористость з. з. положительно влияет на сцепление. Благодаря отсосу воды пористым заполнителем в бетонной смеси цементное тесто проникает в открытые поры, т. е. происходит срастание цем камня с заполнителем. Водопоглощение препятствует образованию у поверхности заполнителя водных пленок, мешающих сцеплению.
- хим. и мин. состав заполнителя.
Если сцепление ц камня с заполнителями в бетоне невелико, то разрушение бетона под нагрузкой начинается с зоны контакта, трещины разрушения проходят по цементному камню и поверхности зерен заполнителя, огибая их.
Если сцепление надежно, то разрушение бетона происходит по сквозным трещинам, пронизывающим как цементный камень, так и заполнитель.
Сырьевая база для получения заполнителей
Изверженные горные породы. С и свойства зависят от условий, в которых застывала магма. Глубинные изверженные породы отличаются зернисто-кристаллической структурой, тогда как излившиеся породы имеют стекловатую или порфировую структуру. По химическому составу изверженные породы подразделяются на кислые (Si02 более 65%), средние (55 ... 65%) и основные (менее 55%).
К кислым относятся граниты — глубинные породы зернисто-кристаллической структуры. Граниты имеют плотность 2600 ... 2700 кг/м3. Предел прочности при сжатии, как правило, более 100 МПа, часто достигает 200 ... 250 МПа.
К средним изверженным породам относятся глубинные породы (диорит, сиенит) и их излившиеся аналоги (андезит, трахит). Диорит и сиенит отличаются от гранитов отсутствием кварца. Предел прочности при сжатии диорита — до 250 МПа, сиенита — до 180 МПа.
К основным горным породам с малым содержанием кремнезема относятся порода габбро и излившиеся базальт и диабаз. Предел прочности при сжатии до 300 ... 500 МПа. Отличаются большой плотностью (более 3000 кг/м3).
Обломочные осадочные породы образовали залежи песка и гравия. Кварцевыми называют пески с содержанием кварца более 60%. Пески с содержанием зерен полевого шпата до 50% называют кварцево-полевошпатовыми, а при большем содержании таких зерен — полевошпатовыми.
Большинство эксплуатируемых месторождений песка и гравия аллювиального происхождения. Они образованы речными отложениями. Песок и гравий горные (овражные) ледникового происхождения не отсортированы, залегают в виде песчано-гравийных смесей и часто загрязнены глинистыми примесями. Эоловые залежи песков, образованные ветрами (дюнные, барханные и т. п.).
Значительное место в производстве заполнителей для бетона отводится карбонатным осадочным породам — известнякам и доломитам.
В природе встречаются известняки главным образом органогенного происхождения. Они представляют собой продукты жизнедеятельности и отмирания различных организмов в водных бассейнах. Плотные кристаллические известняки имеют плотность до 2700 кг/м3 и предел прочности при сжатии до 200 МПа. Основной породообразующий минерал известняков — кальцит СаС03.
Метаморфические горные породы образовались в результате изменения изверженных или осадочных пород в толще земной коры под действием высоких давлений и температур, а также сдвигов. Метаморфизированные кремнистые песчаники — кварциты, представляют высокопрочную горную породу из сросшихся между собой кристаллов кварца. Мраморы образовались в результате перекристаллизации известняков, составлены кристаллами кальцита, часто с примесью доломита.
Зерна крупнее 10 мм допускаются не более 0,5%, а крупнее 5 мм в природном виде не более 10%, в дробленном – до 15%, в обогащенном – до 5%. Согласно ГОСТ 10-268 модуль крупности песка должен находиться в пределах 1,5-3,25, причем для бетонов с пределом прочности 20 МПа и выше модуль крупности должен быть не менее 2, а для бетонов с пределом прочности 30 МПа и больше не мене 2,5.
Т
Теплопроводность бетона
Теплопроводность – одно из важнейших свойств бетона, применяемого в ограждающих конструкциях.
Теплопроводность зависит от:
- плотности. Чем легче бетон, тем меньше его теплопроводность, т. к. уменьшение плотности бетона связано с повышением пористости. Теплопроводность бетона в значит. мере определяется видом используемого заполнителя. С точки зрения теплоизоляции предпочтительны заполнители, в составе которых больше стекла (нап-р – шлаковая пемза, получаемая быстрым охлаждением поризованного расплава)
- от зернового состава заполнителя. Гранулометрический состав заполнителя оказывает существенное влияние на теплопроводность бетона. Меньшую теплопроводность обеспечивает мелкозернистый заполнитель, т. к. эффективная теплопроводность воздуха зависит от размера пор.
- от влияния воды, влажности. Теплопроводность воды во много раз больше тепло-ти воздуха, поэтому, если поры бетона вместо воздуха заполняет вода, то его теплопроводность резко увеличивается, теплопотери через увлажненные ограждающие конструкции возрастают, а в зимний период возможно их промерзание.
Технологическая схема по переработке горных пород, относящихся к типу 1-1
I — прочные однородные абразивные горные породы, включающие 1-1—изверженные горные породы (граниты, диориты, сиениты, базальты и др.) с пределом прочности на сжатие до 300 МПа, чистые или незначительно загрязненные легкопромывистыми включениями;
Технологическая схема по переработке горных пород, относящихся к типу 1-2
I — прочные однородные абразивные горные породы , 1-2— метаморфические и абразивные осадочные горные породы (песчаники) с прочностью на сжатие до 300 МПа и большим содержанием мелкой фракции 0 ... 150 (200) мм в исходной горной массе, загрязненные легко- и среднепромывистыми включениями
Технологическая схема по переработке горных пород, относящихся к типу II
II = прочные однородные малоабразивные осадочные породы с Rсж до 200 МПа незначительно загрязненные легко- и среднепромывистыми включениями
Технологическая схема по переработке горных пород, относящихся к типу III
III – неоднородные по прочности малоабразивные горные породы, содержащие слабые разности, загрязненные средне- и труднопромывистыми включениями
Технологическая схема по переработке горных пород, относящихся к типу IV-1
IV – сырье для производства песка, гравия и щебня из гравия, IV-I – валуно-гравийно-песчаная и гравийно-песчаная породы с содержанием гравия и валунов с Rсж до 150 МПа 50% и менее, загрязненные средне- и труднопромывистыми включениями до 10-12%
Технологическая схема по переработке горных пород, относящихся к типу IV-2
IV – сырье для производства песка, гравия и щебня из гравия, IV-II – валуно-гравийно-песчаная и гравийно-песчаная горные породы с содержанием гравия и валунов с Rсж до 300 МПа 50% и более, загрязненные легкопромывистыми включениями до 5%
У
Ультразвуковой импульсный метод.
Для испытания бетона ультразвуковым импульсным методом применяют ультразвуковой прибор, в корпусе которого смонтированы генератор импульсов, усилитель и индикатор.
Ультразвуковой метод используют для контроля прочности тяжелого, легкого и силикатного бетона классов В-5…В-50. В зависимости от условий проведения испытаний и вида конструкции может применяться сквозное или поверхностное прозвучивание.
Наибольшее влияние на зависимость между прочностью и скоростью ультразвука оказывает крупный заполнитель. Прочность бетона, начиная с некоторого значения, больше зависит от шероховатости поверхности крупного заполнителя, чем от его размеров и упругих свойств. Скорость ультразвука, наоборот, не зависит от шероховатости заполнителя, но в значительной степени зависит от его размеров и особенно модуля упругости. Поэтому, используя зависимости между прочностью и скоростью, полученные для бетонов с другими заполнителями, можно получить завышенные или заниженные значения прочности испытуемого бетона.
На прочность бетона влияет также продолжительность и режим его твердения. При увеличении давления автоклавной обработки прочность бетона сильно увеличивается.
Преимущества и недостатки ультразвукового импульсного метода. Главное преимущество ультразвукового метода — возможность быстрого и надежного контроля прочности бетона всех изделий, выпускаемых заводом железобетонных конструкций. Можно организовать непрерывный контроль нарастания прочности в процессе термовлажностной обработки. Ультразвуковой метод в отличие от механических позволяет также определять свойства бетона не в поверхностном слое, а по всей толщине изделия, что существенно повышает надежность контроля прочности.
Недостаток применения ультразвука для оценки прочности бетона в изделиях и конструкциях — сильное влияние некоторых технологических факторов на зависимость между прочностью и скоростью ультразвуковых волн, что несколько обесценивает точность метода, особенно при испытании конструкций из бетона с неизвестными свойствами. Импульсным методом нельзя, например, контролировать прочность крупных массивных изделий и конструкций.
При испытании высокопрочных бетонов классов выше В50 и бетонов на пористых заполнителях классов ниже В5 ультразвуковой метод существенно уступает по точности механическим методам. Кроме того, для ультразвуковых методов испытаний используют сложную радиотехническую аппаратуру, наладка и ремонт которой в полевых условиях затруднительны и требуют специалистов высокой квалификации. Однако ультразвуковой импульсный метод контроля прочности бетона — более технологичный, быстрый и удобный, чем существующие механические методы.
Щ
Щебень. Обогащение
Для обогащения щебня используют те же методы, которые применяются для гравия.
Особое значение для щебня имеет обогащение по принципу избирательного дробления. Этот метод основан на следующем. Степень измельчения дробимого камня зависит не только от вида дробилки, ее настройки и режима работы, но и от прочности камня. Если через дробилку, работающую в постоянном режиме, пропускать камень разной прочности, то чем меньше прочность, тем мельче будет продукт дробления. Поэтому если после дробления отсеять из продукта мелкую фракцию, то оставшийся надрешетный продукт окажется более однородным и прочным. Здесь выявляется еще одно важное достоинство промежуточного рохочения: оно позволяет, отделяя непрочную фракцию, обогащать конечную продукцию. Эффективность избирательного дробления особенно высока при использовании дробилок ударного действия, в которых камень на лету дробится ударом. Иногда с этой целью применяют специальные молотковые, роторные дробилки, дезинтеграторы и др.
Помимо обогащения по прочности возможно обогащение получаемого щебня по форме зерен. Для отделения зерен пластинчатой и игловатой форм применяют щелевые и специальные колосниковые грохоты, дающие определенный эффект при небольших затратах. Была предложена и внедрена также «грануляция» щебня дополнительной обработкой в молотковой дробилке или в дробилках других типов, работающих «в режиме грануляции»- при соответствующей настройке и неполной загрузке. За счет разламывания преимущественно зерен пластинчатой и игловатой форм щебень при «грануляции» приближается к кубовидному.
Промывка щебня производится, когда содержание пыли в нем превышает пределы, допускаемые стандартами. Осуществляется она, как правило, в процессе мокрого грохочения разбрызгиванием воды над грохотами.
Перспективным методом обогащения является сухое обеспыливание щебня потоком воздуха, которое также можно совместить с процессом грохочения.
Щебень из доменного шлака
Щебень для бетона можно получить из доменных шлаков текущего выхода или дроблением и сортировкой шлаков из старых отвалов.
Шлаки в отвалах неоднородны по составу и свойствам. В зависимости от условий остывания степень их кристаллизации различна. Неодинакова их пористость и прочность. В связи с этим целесообразна выборочная разработка старых отвалов или обогащение шлака после дробления на щебень.
Универсальная технологическая схема переработки доменных лаков для получения 250... 300 тыс. м3 щебня в год. По этой схеме для дробления шлаков используют ековые дробилки со сложным движением щеки, которые позвояют получить-щебепь фракций 5 ... 20, 20 ... 40 и 40 ... 70 мм содержанием зерен кубической формы более 90%- Двойная ектромагнитная сепарация позволяет освободить щебень от меаллических включений. Отсевы дробления (0 ... 5 мм), составяющие порядка 40%, разделяют грохочением на ситах со щелеидными пустотами на две фракции 1,25 ... 5 мм (песок) и 0 ...,25 мм. Последнюю можно использовать в качестве мелкой сотавляющей к гранулированному шлаку или в виде пульпы к раславу доменного шлака при получении граншлака. При использовании огненно-жидкого доменного шлака текуще-выхода его сливают на специальные литейные площадки или в траншеи, где шлак при медленном остывании кристаллизуется. силу неравномерного охлаждения образуются трещины, поэтому лажденпый массив доступен непосредственной разработке экска-тором с последующим дроблением.
В зависимости от химического и минералогического составов которые шлаки могут подвергаться распаду. Иногда кусковой
лак самопроизвольно превращается в порошок. Исследованиями тановлено, что основной причиной возможного разрушения является образование в шлаке неустойчивых силикатов кальция, етерпевающих затем объемные деформации. Такое разрушение зывают силикатным распадом.
Предварительная оценка пригодности доменного шлака для про-
водства щебня производится по данным химического анализа.
едполагается, что шлак будет иметь устойчивую структуру
Для стабилизации в шлаки, склонные к распаду, вводят некоторые добавки, растворяющиеся в расплаве и направляющие кристаллизацию в желаемом направлении с образованием устойчивых минералов.
По показателю дробимости при сжатии (раздавливании) в цилиндре щебень из доменного шлака подразделяется на четыре марки: Др45 — для бетона с пределом прочности ниже 20 МПа, Др35 — для бетона с пределом прочности 20 ... 30 МПа, Др25 — для бетона с пределом прочности 30 ... 40 МПа, Др15 — для бетона с пределом прочности 40 МПа и выше.
Таким образом, на щебне из доменного шлака можно получать высокопрочные бетоны для разнообразных конструкций. Шлаковый щебень в районах сосредоточения