Використання фракціонованих пісків
Дослідженнями вітчизняних та зарубіжних вчених показано, що саме пісок як заповнювач, питома поверхня і порожнеча якого, в першу чергу, визначає витрата цементного тіста і, отже, цементу в бетоні, має бути перероблений. В даний час немає єдиної думки про те, якими мають бути критерії якості піску для виготовлення залізобетонних конструкцій. Найприйнятнішими вважаються піски, що відповідають стандарту, а найкращими з них — великі піски, причому основним показником, що використовується для оцінки якості, є модуль крупності. У той же час різними дослідженнями неодноразово вказувалося, що при однаковому модулі крупності питома поверхня пісків може відрізнятися в 15-18 рази і що модуль крупності не може служити надійною оцінкою якості піску. Приблизність критеріїв, що використовуються, відсутність прив'язки якості піску до класу бетону і технічним можливостям формуючого обладнання не дають можливості оптимізувати склад піску, а використання необроблених пісків призводить до значного перевитрати цементу і зниження якості бетону. За використання необроблених наповнювачів доводиться платити двічі: по-перше, за випадковий гранулометричний склад, наявність домішок та ін. та ін Пісок має також випадкову вологість, яку, через відсутність експресних методів визначення її в потоці, доводиться встановлювати органолептично оператору бетонозмішувального вузла. Все це призводить до підвищення вартості бетону у зв'язку ззбільшенням витрати цементу на 10-20%. В окремих випадках, наприклад, при виготовленні конструкцій з піщаного бетону, перевитрата цементу (порівняно з використанням піску оптимального граносостава) становить 80-140 кг/куб. м, або до 30%. Але й для масових випадків у важких бетонах збільшення витрати цементу в середньому на 15% — неприпустима величина. Одним із наслідків застосування піску без додаткової обробки є постачання змерзлого піску, розвантаження якого призводить до серйозних труднощів для заводів — використання бурозихальних машин та ін. Крім того, груди піску, що змерзли, не можуть бути безпосередньо використані в технологічному процесі. Перевитрата цементу в межах 15% при використанні необроблених річкових, кар'єрних пісків неодноразово підтверджувалась теоретичними та експериментальними роботами вітчизняних та зарубіжних учених, а також практикою бетонних робіт за кордоном, де це положення відображено у нормативних документах за технологією бетону. Як відомо, в переважній більшості випадків за кордоном на заводи та будівництва поставляються мити сухі фракціоновані (розділені на 4-5 фракцій) піски, що дозволяє для кожної марки бетону і кожної зручності бетонної суміші використовувати оптимальний фракційний склад заповнювачів. Відповідно, бетонозмішувальні вузли заводів забезпечені ємностями для зберігання окремих фракцій піску та щебеню, трактами подачі, керованою комп'ютерною системою дозування. Причинами, з яких в Україні не використовуються фракціоновані піски, є, з одного боку, неготовність споживачів прийняти, обробити та ввести в бетонну суміш кілька окремих фракцій піску, з іншого — неготовність кар'єрів випускати фракціоновані піски через відсутність попиту, а також серійного.обладнання їх класифікації. Насправді таке обладнання вже давно розроблено (наприклад, інститутом ВНДІПІстромсировина), апробовано та добре себе зарекомендувало у дослідно-промислових установках. По суті, в даний час склалася ситуація замкнутого кола, коли заводи, щоб прийняти окремі фракції заповнювача, потребують реконструкції, а кар'єроуправління, ГЗК через відсутність замовлень не набувають відповідного обладнання для виробництва фракціонованих пісків. Складність проблеми погіршується тим, що використання зазначеного обладнання ефективне лише за значних обсягів переробки заповнювача, а це означає необхідність постачання фракціонованого піску, як мінімум, на 3—4 заводи. Якщо взяти до уваги стан промисловості нерудних матеріалів і при поставці фракціонованого піску відмовитися від принципу диференціації гранулометричного складу для кожного виду бетону, а обмежитися деякими усередненими характеристиками піску, то для більшості бетонів, що використовуються в будіндустрії, можна вказати грансклад піску, за витратами цементу оптимальному. Одержання пісків зазначеної гранулометрії може бути організовано на кар'єрі таким чином, що пісок з необхідним співвідношенням фракцій видається як готовий продукт, а «зайві» фракції піску в розділеному вигляді накопичуються на картах намиву, звідки поставляються споживачам інших видів бетонів і розчинів, наприклад для кладочних розчинів, оздоблювальних матеріалів, пінобетонів. Слід зазначити, що отримання пісків фіксованого гранулометричного складу певному кар'єрі має і додатковий економічний аспект. Навряд чи варто переробляти пісок, що в основному складається з «непотрібних» для необхідного бетону фракцій.Таким чином, реальним виходом із положення є приготування фракціонованого піску, що складається з суміші певних фракцій, на кар'єрі і постачання вже готового піску споживачеві. Тоді споживач працює в рамках існуючого технологічного процесу і не потребує встановлення додаткового обладнання. Зрозуміло, що кар'єр, який має встановити обладнання з переробки піску (бункера, пульповоди, класифікатори, згущувачі, зневоднювачі), має компенсувати витрати збільшенням вартості піску. Орієнтовне збільшення вартості фракціонованого піску становить 20-25% вартості митого піску, або додатково близько 12 руб./куб. м. Вартість зекономленого цементу для московського регіону не нижче 40 руб. / Куб. м, а окремих випадках ця цифра може перевищувати 80 руб./куб. м. Крім того, істотною є можливість стабілізації технологічного процесу виробництва бетону. Класифікація піску може супроводжуватися використанням зневоднюючих речовин, що дозволяють отримувати пісок з фіксованою вологістю, що не перевищує 3%. Використання піску з фіксованою вологістю дозволяє відмовитися від орієнтовних методів оцінки водозмісту бетонної суміші та встановити вагове дозування води. Це, своєю чергою, призведе до додаткової економії цементу. Було розроблено розрахунковий апарат, що дозволяє оцінити якість використовуваного піску за його гранулометричним складом, формою зерен, кількістю домішок та ін. у куб. м бетонної суміші. Оскільки крім зазначених вище характеристик піску витрата цементу визначається маркою (класом) бетону тазручноукладальністю бетонної суміші, то залежності, що оцінюють якість піску, були побудовані як функція гранулометрії піску для конкретної марки бетону і зручності бетонної суміші, і тоді вони представлені у формі квадратного багаточлена або у вигляді номограм (симплекс-діаграм), що дозволяють врахувати весь комплекс факторів, що впливають витрата цементу. При розробці розрахункового апарату істотно зниження кількості факторів, що використовуються для оцінки якості піску, так і можливість надійного їх визначення. Наприклад, включення до факторів питомої поверхні піску істотно спростило б розрахунковий апарат. Однак відсутність лабораторної бази для визначення питомої поверхні піску і приблизність цієї оцінки (за Товаровим) не дозволяє включити в розрахунковий апарат як фактор цей показник. Показано, що як фактори слід прийняти результати розсіву піску по стандартних ситах - операція, що постійно виконується на заводах збірного залізобетону, - а також міцність бетону (марку, клас) і зручність бетонної суміші (ОК, жорсткість) - характеристики, які надійно можуть бути визначено у лабораторії заводу. Ранжуванням факторів, що оцінюють властивості піску, встановлено, що кількість цементного тесту в бетоні злитої структури (із заповненням надлишком міжзернового простору заповнювача) на 82-90% визначається гранулометрією піску. Вплив інших чинників набагато менш значуще. Так, вплив коефіцієнта форми (Кф) піску, що залежить, в основному, від його генези, було проаналізовано та оцінюється за витратою цементу не більше ніж у 1% при Кф, що змінюється від 1,0 до 1,5. Розрахунковий апарат, що встановлює залежність цементу від марки (класу) бетону, зручноукладальності бетонної суміші та гранулометрії піску,дозволяє вирішити дві основні завдання: оцінити якість передбачуваного використання піску (найчастіше паралельно з рішенням транспортної завдання) і встановити гранулометрію «оптимального піску» для конкретного виробництва. Наявність розрахункового апарату дозволяє також вирішити ряд проміжних завдань, наприклад, оптимізувати склад піску поставкою його з двох кар'єрів з подальшим перемішуванням в процесі приготування бетонної суміші, оцінити доцільність отримання фракціонованого піску на конкретному кар'єрі та ін. Висновки: 1. Розроблений розрахунковий апарат, що дозволяє пісків, що використовуються під час виробництва бетону, а також встановити оптимальний гранолуметричний склад піску. 2. Показано, що оптимальний грансклад залежить від марки бетону і зручності бетонної суміші. 3. У зв'язку з неготовністю заводів ЗБВ та ДБК до приймання та переробки пісків, розділених на фракції, пропонується організувати отримання піску одного усередненого гранскладу, близького до оптимального, безпосередньо на кар'єрі та використовувати його при виробництві бетонів основних будівельних марок. 4. фракції, що не увійшли в обсяг зазначеного піску, пропонується розмістити окремо на картах намиву для відправки виробникам інших видів бетонів і розчинів. 5. У процес класифікації пропонується включити операцію зневоднення, що дозволяє одержати пісок з фіксованою низькою вологістю, а також виключити його замерзання. 6. Використання фракціонованого піску для більшості конструкцій дозволяє застосувати його як єдиний заповнювач у важкому бетоні. 7. Постачання фракціонованого піску дозволяє скоротити витрату цементу у важкому бетоні не менше ніж на 50 кг/куб. м (для піщаних бетонів не менше ніж на 100 кг/куб. м) при одночасному покращенніструктурні характеристики матеріалу.