Определение прочности отдельных гранул керамзита

Одним из основных показателей качества искусственного заполнителя (керамзитового гравия, стеклопор и др.) является его прочность. Поэтому при оптимизации состава шихты и параметров технологической обработки сырцовых гранул ещё на стадии лабораторных исследований важно иметь надежную информацию о влиянии тех или иных факторов на прочность заполнителя. Для определения прочности керамзита при сдавливании в цилиндре по ГОСТ 9758–86 требуется 2 литра гранул.

С целью оперативной оценки прочностных характеристик зерен заполнителя используют методы определения прочности отдельных гранул.

Применявший ранее способ определения прочности отдельных гранул (раскалывание) не гарантирует получения достоверных результатов в связи с несоответствием схемы приложения нагрузки при испытании характеру работы заполнителя в бетоне. Метод объемного сжатия в среде гидропластмассы, разрабо­танный в
НИИкерамзит, позволяет получить сопоставимые результаты, но при этом требует специального аппаратного оформления, дефицитных материалов и дополнительных операций при испытании мелких гранул.

В БрГУ разработан универсальный способ определения прочностных характеристик отдельных гранул керамзита любых фракций.

По предлагаемому способу прочность пористого заполнителя определяют сдавливанием гранулы в стальном составном цилиндре в среде мелкого песка. Для этого цилиндр со съемным дном и внутренним диаметром 75 мм заполняют до половины кварцевым песком фракции 0,315... 0,63 мм. (Возможно исполь­зование стандартного прибора для определения дробимости щебня (гравия).) На слой песка укладывают гранулу керамзита и запол­няют цилиндр песком доверху, вставляют в него плунжер и устанавливают его на нижнюю плиту гидравлического пресса. При испытании нагрузку увеличивают непрерывно и равномерно со скоростью 4...6 мм/мин до разрушения гранулы. При ее разрушении раздается треск (щелчок) и стрелка манометра отклоняется в обратную сторону.

Прочность при объемном сжатии гранулы керамзита R_сж (МПа) вычисляют по формуле

,

где F – разрушающая нагрузка, кгс; S – площадь поверхности гранулы, через которую передается нагрузка, см².

Рабочую площадь гранулы керамзита рассчитывают как площадь полусферы по формуле

где d – диаметр гранулы керамзита, см.

Прочность заполнителя рекомендуется вычислять как сред­нее арифметическое значение результатов шести параллельных определе­ний для гранул одного состава.

Для обеспечения шарообразной формы обожженных зерен заполнителя не рекомендуется формовать сырцовые гранулы традиционным методом в виде цилиндриков с помощью металлической формы. Следует вручную накатывать шарики массой 5 г, которые затем обжигать по принятой технологии.

Оценка прочности отдельных гранул керамзита, полученных в лабораторных условиях методом объемного сжатия образцов в среде песка, проста и может быть использована как для раз­работки рекомендаций по корректированию прочностных характеристик заполнителя, так и для оперативного контроля качества глинистого сырья различных слоев месторождения в условиях заводской лаборатории.

Предлагаемый способ опробован в БрГУ для предварительной оценки прочностных характеристик керамзита из сырья нескольких месторождений, а также стеклопора на основе жидкого стекла из микрокремнезёма. В условиях Тайшетского комбината стройиндустрии при помощи предлагаемого метода разработан и внедрен состав керамзитовой шихты с корректирую­щей добавкой на основе отходов местной промышленности, позволяющий повысить прочность керамзита на 40...50 % и получить заполнитель марки 350...400, полностью соответст­вующий требованиям ГОСТ 9757–90 по прочности.

Строительный гипс

Гипс – быстротвердеющее и быстросхватывающееся воздушное вяжущее. Гипсовые вяжущие вещества подразделяются на строительный и высокопрочный гипс и ангидритовое вяжущее. Их изготовляют из природного гипсового камня, представляющего собой в основном двуводный гипс CaS0₄ · 2Н₂О, ангидрита CaS0₄ и некоторых отходов химической промышленности, содержащих преимущественно двуводный и безводный сульфаты кальция. В природном гипсе обычно присутствуют примеси глины, песка, известняка и некоторых других веществ. Повышенное количество примесей снижает качество строительного гипса. Особенно недопустимо содержание примесей в сырье для производства формовочного, технического и медицинского гипса.

Строительный гипс получают термической обработкой и помолом природного гипса по реакции

CaS0₄ · 2Н₂0 ® CaS0₄ · 0,5Н₂О + 1,5Н₂0.

Эта реакция протекает сравнительно быстро при температуре 140...190 °С.

Марки гипсовых вяжущих (ГВ) различают в зависимости от предела прочности на сжатие (R_сж) половинок стандартных балочек размером 40×40×160 мм в возрасте 2 часа после их испытания на изгиб (R_изг) (табл. 2.5). Прочность гипсовой отливки в воздушно-сухом состоянии увеличивается примерно вдвое.

Таблица 2.5

Марка гипсовых вяжущих в зависимости от R_изг и R_сж

Марка	Rизг	Rсж	Марка	Rизг	Rсж
Г-2	1,2		Г-10	4,5
Г-3	1,8		Г-13	5,5
Г-4			Г-16
Г-5	2,5		Г-19	6,5
Г-6			Г-11
Г-7	3,5		Г-25

Гипсовые вяжущие в зависимости от сроков схватывания различаются по индексам (табл. 2.6).

Таблица 2.6

Характеристика гипсовых вяжущих по срокам схватывания

Вид ГВ	Индекс	Сроки схватывания, мин
Быстротвердеющие	А	2…15
Нормальнотвердеющие	Б	6...30
Медленнотвердеющие	В	Не менее 30

В зависимости от степени помола различают ГB грубого помола при максимальном остатке на сите с сеткой № 02 – 23 %, среднего помола – до 14 % и тонкого помола – до 2 %. Изготовитель должен определять удельную поверхность ГВ тонкого помола не менее одного раза в месяц и сообщать её потребителю.

Гипсовые вяжущие, применяемые для изготовления строительных изделий и производства строительных работ, должны быть марки не ниже Г-5 и при просеивании через сито с сеткой № 02 иметь остаток не более 12 %. Для изготовления гипсовых строительных изделий рекомендуются ГВ марок Г-5...Г-7 всех сроков схватывания и степени помола; для тонкостенных изделий и декоративных деталей – тех же марок, кроме медленнотвердеющих ГВ грубого помола; для производства штукатурных работ, заделки швов и специальных целей – Г-2...Г-25 нормального и медленного твердения, среднего и тонкого помола.

Строительный гипс получают нагреванием природного гипса при нормальном давлении. В этих условиях образуется b модификация полуводного гипса (b-CaS0₄ · 0,5Н₂О), обладающая повышенной водопотребностью при затворении воды (60...80 %). По этой причине затвердевший гипсовый камень имеет высокую пористость и низкую прочность. При нагревании же двуводного гипса под давлением получают полуводный гипс в виде a модификации (a-CaS0₄ · 0,5Н₂О), образующийся в форме коротких плотных кристаллов с несколько большей плотностью и имеющий значительно меньшую водопотребность при затворении (40...45 % воды). Это позволяет получить затвердевший гипсовый камень с большой плотностью и прочностью.

Гипс, как воздушное вяжущее, характеризуется низкой водостойкостью. Коэффициент размягчения гипса не превышает 0,5.