Влияние расхода цемента на эффективность золы в бетоне

Эффекг золы в бетоне определяется двумя факторами: ее количеством, обеспечивающим максимальную прочность и величиной повышения прочности. Последняя лучше всего характеризуется коэффициентом эффективности, который показывает «вклад» золы в прочность бетона в сравнении с тем же количеством цемента (прочностная трактовка К,).

Для зол обычной дисперсности К, снижается при увеличении расхода цемента. Это же может наблюдаться и для некоторых высокодисперсных зол. Так, в уже цитировавшейся работе [14] оптимальное количество золы Бурштынской ГРЭС было примерно постоянно для разных расходов цемента, а коэффициент эффективности золы снижался при его росте с 0,46 до 0,2 (табл. 3.2). В то же время имеются и данные о повышении эффективности таких зол в бетоне при увеличении расхода цемента [50,60].

Проведен анализ зависимости эффективности зол от расхода цемента в бетоне. Рассматривались только золы, не повышающие водопотребности бетонной смеси (чтобы исключить влияние этого фактора). В связи с этим использованы данные зарубежных исследований, где применение таких зол является обычной практикой.

Привлечены результаты, полученные на нортландцементах, эквивалентных российским маркам 400 или 500 или Б'ГЦ. В связи с тем, что К , снижается с ростом содержания МД, выбирались невысокие и по возможности близкие дозировки зол, обычно 0,2-0,3 от массы цемента. Возраст испытаний бетона - 28 суг при нормальном твердении. В тех случаях, когда в публикациях приведены только прочностные эффекты зол, К, рассчитывался либо по обычной «массовой» методике, а если данных для этого было недостаточно, способом, основанном на его «прочностной» интерпретации. Полученные зависимости приведены на рис. 3.13.

Зависимость коэффициента эффективности зол различной дисперсности в бетоне от В/Ц по данным

Рис. 3.13. Зависимость коэффициента эффективности зол различной дисперсности в бетоне от В/Ц по данным: 1,5 - |50|; 2,7 - |39|; 3 - |60|; 4 - |46|; 6,9 - |40|; 8 - |34|

В связи с тем, что данные о расходах цемента в части публикаций отсутствуют, а в качестве параметра состава бетона обычно приводится В/Ц, его величины использованы в качестве эквивалента расхода цемента и отложены на горизонтальной оси. В тех случаях, когда в исследованиях были приведены значения прочности бетона, они пересчитаны в В/Ц по формуле Боломея-Скрамтаева. Выявлению тенденции изменения К, с ростом расхода цемента это не препятствует. Большая часть представленных зависимостей получена при постоянном водосодержании бетонных смесей.

Как видно из представленных данных, К, зол при росте расхода цемента (снижении В/Ц) мог как уменьшаться, так и увеличиваться. При этом колебания его значений возрастали с увеличением содержания цемента в бетоне. Если при В/Ц=0,7 они составили 0,22-0,8, то при В/Ц=0,5 уже 0,2-1,2.

Информация о дисперсности и К, (при низких В/Ц) примененных зол представлена в табл. 3.5.

Таблица 3.5

Дисперсность и коэффициенты эффективности зол (при низких В/Ц)

№№ кривых на рис. 3.13

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Остаток на сите 45 мкм, %

7,4

22

15

-

20

12

22

-

32

К, при низких В/Ц

1 - 1,2

0,4

0,2

Дисперсность зол считается их важнейшей характеристикой. В то же время золы достаточно высокой дисперсности при больших расходах цемента значительно отличались по эффективности. Так, три золы с остатком на сите 45 мкм 7,4%, 15% и 22% имели при низких В/Ц коэффициент эффективности порядка 1-1,2, тогда как для трех других зол с близкой дисперсностью (остаток на сите 45 мкм 12%, 20% и 22%) он составлял приблизительно 0,4.

Более того, оба характера зависимости наблюдались в рамках отдельных исследований. Один из таких результатов уже был представлен на рис. 3.13 (кривые 2 и 7, соответственно для Б'ГЦ и обычного портландцемента при одной золе), другой приведен на рис. 3.14.

Можно отметить, что для высокоэффективной золы с п.п.п. 3,7% «прочностной вклад» был выше, чем цемента (К, > 1). При этом увеличение К, происходило несмотря на одновременный рост водопотребности бетонной смеси при повышении расхода цемента.

Таким образом, влияние дисперсности зол на их эффективность оказывается меньшим в бетонах с низкими расходами цемента, и увеличивается при большем его содержании. Это подтверждается данными, представленными как на рис. 3.12, 3.13 и 3.14, так и в табл. 3.2.

Некоторые исследователи настаивают только на одном характере зависимости К, золы от расхода цемента (или В/Ц) [39,60]. В то же время приведенные выше данные показывают, что она может быть как положительной, так и отрицательной. Достаточные объяснения этому в литературе отсутствуют. Сложность ситуации объясняется тем фактом, что характер зависимости не связан, по крайней мере достаточно тесно, с дисперсностью зол.

Одно из предлагаемых объяснений: повышение концентрации растворимых щелочей цемента в жидкой фазе бегонной смеси при снижении В/Ц, что увеличивает скорость растворения зольного стекла и пуццолановой реакции [39,60]. Возможным его подтверждением является существенно разный характер изменения К, в бетоне с одной и той же золой при использовании БТЦ и обычного портландцемента (кривые 2 и 7 на рис. 3.13) [39]. В то же время неясно, почему этот эффект имеет место в одних случаях и не проявляется в других.

Влияние расхода цемента на коэффициент эффективности зол (а) и водосодержание бетонной смеси (б) по данным |54|. Расход золы 60 кг/м

Рис. 3.14. Влияние расхода цемента на коэффициент эффективности зол (а) и водосодержание бетонной смеси (б) по данным |54|. Расход золы 60 кг/м3.

Золы с п.п.п.: 1 - 3,7%; 2 - 9.3%. 3 - контрольный бетон

Еще одним фактором, способным как-то объяснить обсуждаемый эффект, можно считать дефлокулирующее действие мельчайших фракций золы на цемент [49]. Разумеется также возникает вопрос, почему оно проявляется избирательно. Возможно, основную роль в этом могут играть сверхмелкие зерна, например < 1 мкм. Таких зерен в высокодисперсных золах может быть 2-8% [65].

В итоге можно утверждать, что хотя дисперсность зол для бетона является их важнейшей характеристикой, золы достаточно высокой дисперсности могут существенно отличаться по эффективности, особенно при высоких расходах цемента в бетоне. Имеющиеся в использованных публикациях данные не позволяют объяснить, что является причиной столь большой разницы в величинах К, высокодисперсных зол.

Практический вывод заключается, по-видимому, в том, что оценка зол по их прочностному эффекту в бетонах с разными расходами цемента, например, при использовании К„ позволяет более корректно оценить их эффективность и определить область рационального применения в бетоне, чем такие характеристики зол, как дисперсность, п.п.п. и водопотребность.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >