Влияние характеристик золы на прочность бетона

Характеристики зол ТЭС меняются в очень широких пределах. Все золы можно разделить на группы: 1) золы обычного или пониженного качества (далее - обычные золы) и 2) высокодисперсные золы. Золы 1 - ой группы имеют повышенную водопотребность и увеличивают водопотребность бетонной смеси; золы 2 - ой группы - пониженную водопотребность. Они не меняют либо уменьшают водопотребность бетонных смесей.

Прочность бетона на обычных золах изучалась во многих отечественных исследованиях, так как большинство российских зол относится именно к этой группе. В то время как дисперсность и п.п.п. зол в стандарте [68] нормируются, водопотребность не ограничивается. Типичная картина влияния такой золы на прочность бетона была уже представлена ранее (см. рис. 3.11).

Влияние водопотребности зол на прочность бетона изучалось в работе [18]. В чистом виде выделить эту характеристику зол не удается, так как повышение водопотребности вызывается как снижением их дисперсности, так и увеличением потерь при прокаливании. Характеристики использованных зол приведены в табл. 3.4.

Таблица 3.4

Характеристики использованных зол

Зола

Удельная поверхность, СМ'/г

П.п.п., %

Водопотребность,%

1 .Новоиркутской ТЭС

4700

2,0

37

2. Ангарской ТЭС - 1

3600

5.0

43

3. Новоиркутской ТЭС

3300

3,6

60

4. Усольского завода горного оборудования

2600

9,0

80

Примечание. Пробы зол 1 и 3 Новоиркутской ТЭС отобраны с разных полей электрофильтра.

Исходные бетонные смеси имели В/Ц = 0,5 (Ц = 380 кт/м3) и 0,8 (Ц = 230 кг/м3 бетона). Золы вводились взамен песка по объему, подвижность смесей сохранялась постоянной (ОК = 2-4 см). Это приводило к росту водосодержания бетонных смесей, тем большему, чем выше была водопотребность зол. Изменения прочности бетона в зависимости от расхода зол представлены на рис. 3.12 [18].

Зависимость прочности пропаренного бетона в 28 сут возрасте от расхода золы. Расход цемента

Рис. 5.12. Зависимость прочности пропаренного бетона в 28 сут возрасте от расхода золы. Расход цемента: а - 230 кг/м3; 6 - 380 кг/м3.1 - 4 - вид золы по табл. 3.4.

Во всех случаях, когда введение золы увеличивало прочность бетона, наблюдался хорошо выраженный максимум, определяющий ее оптимальное содержание.

Прочностной эффект зол был наибольшим после пропаривания [18] и снижался к 28-дневному возрасту (что наблюдалось и в других исследованиях). При этом сохранялась отмеченная ранее закономерность: и оптимальный расход золы, и величина эффекта увеличивались при уменьшении расхода цемента в бетоне. Для бетонов с золами 1-3 с водопотребностью 37-60% прочность при расходе цемента 230 кг/м3 возрастала на 82-42%, а при 380 кг/м3 на 18-0%. В бетоне с золой 4 прочность не изменялась при расходе цемента 230 кг/м3 и снижалась при 380 кг/м3 бетона.

От расхода цемента зависели и оптимальные дозировки зол. Они уменьшались при его увеличении в изученных пределах с 200 до 100 кг/м3 бетона.

Эффективность зол возрастала при снижении их водопотребности (или повышении дисперсности). Это же приводило к увеличению диапазона составов бетона, в которых зола оказывалась эффективной. Тем не менее, даже зола 3 с водопо- требностью 60% имела значительный прочностной эффект в бетоне с расходом цемента 230 кг/м3.

Таким образом, даже золы повышенной водопотребности дают определенный прочностной эффект в бетонах с низкими расходами цемента. Такой же вывод при изучении других минеральных добавок повышенной водопотребности делает С.А. Высоцкий [9].

Отрицательная зависимость оптимального расхода золы обычной дисперсности от расхода цемента наблюдалась, в не только в отечественных исследованиях [10,13,25], но также в ряде зарубежных работ, где использовались золы повышенной водопотребности [46,56]. Она имела место при введении в бетон и других минеральных добавок: молотого песка, активных природных добавок [9].

Прочность бетона на высокодисперсных золах с низкой водопотребностью исследовалась большей частью в зарубежных работах. В мировой практике использование таких зол является обычным и во многих случаях поддерживается стандартами.

Обстоятельный анализ влияния характеристик 26 зол низкой водопотребности (88 - 103% от водопотребности цемента) на прочность бетона выполнен в работе [45]. Содержание цемента составляло примерно 300 кг/м3, золы 120 кг/м3. Наилучшая корелляция с 28-дневной прочностью бетона наблюдалась для дисперсности зол (коэффициент корелляции 0,87). Для индекса активности и водопотребности зол он составил соответственно 0,64 и 0,63. Экономия цемента в зависимости от вида золы составляла 20 - 100 кг/м3. Таким образом, даже золы низкой водопотребности могут существенно отличаться по качеству и эффектам в бетоне.

Влияние дисперсности. Дисперсность принимается большинством исследователей в качестве основной характеристики зол. Тем не менее эффект повышения дисперсности оказывается по данным ряда работ не очень большим. Анализ результатов несколько затрудняется использованием различных методов ее оценки. В нашей стране это удельная поверхность золы, тогда как за рубежом чаще применяется остаток на сите 45 мкм.

В опытах А.М. Сергеева повышение дисперсности золы с 2000 до 7000 см2/г привело к увеличению прочности бетона на 12 - 18% [32]. В зарубежных исследованиях прочность бетона также повышалась: при росте удельной поверхности золы с 2000 до 4000 см2/г на 10% [28], при снижении остатка на сите 45 мкм с 33 до 3,7% на 7 - 12% [45]. Эффект еще более уменьшается, если сравнивать бетоны с золой при поегоянном водосодержании. Так, в работе [60] при росте удельной поверхности золы с 3170 до 4740 см2/г не наблюдалось заметной разницы в прочности бетонов (менее 5%). Следует отметить, что все приводимые результаты относятся к 28- суточному возраегу при нормальном твердении, ког да золы еще не проявляют заметной химической активности, а их эффект определяется в основном микронаполняющим действием.

При повышении возраста испытаний бетона прочностной эффект дисперсности золы увеличивается. Для 90-дневного возраста при росте удельной поверхности с 2000 до 4000 см2/г он составил уже 25% (против 10% в 28 - дневном возрасте) [28].

Эффект дисперсности может возрастать, если она повышается путем помола зол. В работе [32] в этом случае увеличение удельной поверхности с 4500 до 7000 с.м2/г привело к росту прочности цементно-песчаного раствора на 10 - 30%, по данным В.В. Сгольникова и В.В. Кинда [35] домол золы с исходной дисперсностью 2600 см2/г до 5000 см2/г повысил прочность бетона на 24%. Причинами роста прочности авторы считают не только увеличение дисперсности, но и разрушение спекшихся агрегатов зерен, содержавшихся в исходной золе и повышающих ее водопо- требность.

Влияние состава бетона на прочностной эффект высокодисперсных зол с низкой водопотребностью носит уже другой характер, чем для обычных зол. Л.И. Дворкин и И.Б. Шамбан по результатам исследований бетонов с золой Бурштын- ской ГРЭС (удельная поверхность 4000 см2/г, водопотребность 21%) предлагают принимать постоянные расходы такой золы для бетонов с разным расходом цемента. Для бетона нормального твердения они составили 150 - 200 кг/м3 (большие значения для более подвижных смесей) [14].

В методе подбора состава бетона с золой, предложенном английскими учеными, предварительный расход золы определяется расчетным путем. Для зол с остатком на сите 45 мкм менее 12,5%, 120 - 140 кг/м3, при остатке 12,5 - 20% - 100 - 120 кг/м3 [45]. В дальнейшем оптимальный расход золы уточняется экспериментально. К сожалению, из работы неясно, как определялся оптимальный расход золы. Возможны различные подходы, дающие разные величины оптимального расхода золы, что будет рассмотрено ниже (п. 3.4.9).

По-видимому, для высокодисперсных зол положение об оптимальном содержании дисперсных частиц в бетоне нарушается. Возможной причиной этого оказываются дополнительные эффекты таких зол в бетоне: улучшение микрогранулометрии смесей при заполнении пустот между зернами цемента мельчайшими частицами золы, а также возможное дефлокулирующее действие таких частиц на цементные агрегаты. Еще одним фактором может явиться улучшение сцепления золоцементного камня с заполнителями, так как высокодисперсные золы в связи с повышенной пуццолановой активностью уже к 28-дневному возрасту могут улучшать качество контактной зоны в бетоне вследствие трансформации Са(ОН)2 в гидросиликаты кальция [38].

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >