ВЛИЯНИЕ КРУПНОСТИ ПЕСКА НА ПРОЧНОСТЬ РАСТВОРА

Песок характеризуется следующими паспортными характеристиками:

•              модуль крупности;

•              насыпная плотность;

•              содержание глинистых и пылевидных частиц [1 - 5].

Роль мелкого заполнителя в формировании структуры искусственного конгломерата особенно проявляется в тощих составах. Когда на прочность искусственного камня оказывает влияние зерновой состав заполнителя, определяющий плотность укладки зерен и число контактов их друг с другом в монолите. Мелкие пески имеют в единице объема большое количество контактов, чем более крупные пески, но «каждое зерно в них скрепляется с другими меньшим числом связей [1, 3]. В результате чего структура получается менее прочной и жесткой.

Рассмотрим, как влияют крупность песка на прочностные свойства раствора.

Для оценки влияния крупности песка на прочностные характеристики цементно-песчаного раствора формовались образцы размером 70,7 Х 70,7 Х 70,7 мм из растворной смеси, содержащей: портландцемент – 500 г, вода – 210 мл, песок – 1500 г. Образцы твердели 28 суток при температуре плюс 20 – 22 оС, первые сутки в ванне с гидрозатвором и оставшиеся (2, 6 и 27) сутки в воде.

Для контрольного состава использовался стандартный монофракционный песок, соответствующий требованиям ГОСТ 6139-2003 [6], который имел: полный остаток на сите № 09 – 0,5 %, полный остаток на сите № 0,5 – 98 %; влажность – 0,2 %, потери при прокаливании – 0,5 %; количество глинистых и илистых частиц – 0,8 %.

В качестве вяжущего в работе использовался портландцемент производства ООО «Искитимцемент» (Новосибирская область) марки ЦЕМ II/А-Ш 32,5. Минеральный состав его, % мас.: С3S -60, C2S – 16, C3A – 7,3, C4AF – 14. Удельная поверхность его составила 300 м2/кг. Химический состав цемента, % мас: SiO2 – 20,7; Al2O3 – 6,3; Fe2O3 – 4,6; CaO – 65,4; MgO – 1,3; SO3 – 0,4; п.п.п.- 0,5.

Для исследования влияния крупности песка на прочность раствора песок фракционировали путем отсеивания крупной или мелкой фракции. Для дальнейших исследований принимался песок с модулем крупности: 0,27; 0,80; 0,99; 1,33; 1,87; 2,40; 2,94. Результаты испытаний представлены в таблице и на рисунке.

Таблица 1

Влияние крупности песка на прочность раствора

Анализ экспериментальных данных показал, что прочность при сжатии контрольного состава, изготовленного на стандартном монофракционном песке составляет 405,5 кгс/см2. Увеличение модуля крупности песка путем отсеивания мелкой фракции привело к увеличению прочности при сжатии раствора в возрасте 28 суток:

•                   при модуле крупности 1,33 на 4,9 %,

•                   при модуле крупности 1,87 на 6,6 %,

•                   при модуле крупности 2,4 на 8,6 %,

•                   при модуле крупности 2,94 на 11,0 %,

•                   при модуле крупности 3,47 на 14,0 %.

Уменьшение модуля крупности песка путем отсеивания крупной фракции привело к снижению прочности при сжатии раствора:

•                   при модуле крупности 0,80 на 7,5 %,

•                   при модуле крупности 0,27 на 28,4 %.

Данное снижение прочности при сжатии при снижении модуля крупности песка объясняется большой удельной поверхностью мелких частиц и, следовательно, большим необходимым расходом воды, идущем на увлажнение этих частиц. При этом при стандартной консистенции растворной смеси количество воды при уменьшении модуля крупности песка, а, следовательно, и среднего диаметра частичек, увеличивается на 38 %. Данные частички в реакцию с водой не вступают и после твердения раствора и испарения воды, не вступившей в реакцию с портландцементом образуются поры, которые и приводят к снижению прочности.

Увеличение количества воды из-за повышенного содержания мелких частиц в песке, значительно увеличивает вероятность образования трещин на ранних стадиях твердения раствора. Этот фактор чрезвычайно важен при устройстве растворных слоев.

Кроме того, по снижению прочности при сжатии можно косвенно судить и о снижении других физико-механических показателей, таких как, прочность при изгибе, морозостойкость, прочность сцепления с основанием.

Список литературы

1.          Волков В.Г., Елшин И.М., Харин А.И., Хрусталев М.Н. обогащение и фракционирование при родных песков для бетона гидравлическим способом. – М.: Стройиздат, 1964

2.          Гордон С.с. Пески для бетонов. - М.: Госстройиздат, 1957

3.          Монгуш С.Ч. Влияние свойств мелких заполгнителей на качество бетона / Вестник тувинского государственного университета 2011 №3 с.4-8

4.          Баженов Ю.М. Высокопрочный мелкозернистый бетон для армоцементных конструкций. Гос стройиздат. – М.: 1963

5.          Бегларян В.С. Производство заполнителей бетона из песчано-гравийных смесей. – М.: Стройиздат, 1973

6.          ГОСТ 6139 - 2003. Песок для испытаний цемента. Технические условия. - М.: Госстрой России, ФГУП ЦПП, 2004