Использование вулкинического пепла в строительных растворах

Содержание

1. Введение…………………….………………………………………….3
2. Основная часть………………………………………………………....5
3. Заключение…………………………………………………………......7
4. Список литературы……………………………………………………..8
5. Приложения к работе…………………………………………………...9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Строительство – это очень дорогостоящий процесс, поэтому необходимо искать новые технологии и применять их на практике в качестве удешевления проектов. Это изыскание направлено на привлечение в строительные работы местных природных материалов. В данном случае в качестве претендента на использование в приготовлении отделочных растворов выступает вулканический пепел, как мелкий заполнитель растворной смеси.

В качестве материала, в состав которого можно внести изменения, мы использовали цементный раствор. Учитывая, что строительные растворы и бетоны являются композиционными материалами, мы можем варьировать процентным содержанием любого из составляющих смеси.

Целью нашей  работы было выявить прочность цементного раствора при замене различных компонентов.

 

Краткие сведения из теории

Месторождение вулканического пепла находится  в районе п. Уптар, недалеко от посёлка Сокол. Запасы залегают в линзах. Крупнейшая имеет размеры 500 Х 255 метров и мощность пласта залегания  от шести до семнадцати метров. Месторождение компактное.

Вулканический пепел пригоден для изготовления многих видов строительной продукции: пеплобетона, пеностекла, газобетона, местного вяжущего. Это превосходное сырьё для изготовления вспученного порошка и теплоизделий. Это чистое вулканическое стекло.

Данные химического анализа [1] показали следующее:

- вулканический  пепел в пределах месторождения  характеризуется высокой химической однородностью;

- по содержанию  основных окислов (железа, щелочей)  вулканический пепел соответствует  лучшим перлитам отечественных  и зарубежных месторождений;

- потери при  прокаливании соответствуют оптимальному  содержанию для хорошо вспучивающихся вулканических стёкол;

- повышенное  содержание окиси калия над  окисью натрия.

Положительные свойства вулканического пепла:

- высокая вспучиваемость;

- природная  раздробленность;

- зёрна мелкие.

Гранулометрический  состав пепла из этого месторождения  после рассева на стандартном наборе сит КСИ выглядит следующем образом (частные остатки на ситах равны):

- на сите с отверстием  > 2,5 мм – 1,57%

- на сите с отверстием  > 1,25 мм – 0,9%

- на сите с отверстием  > 0,65 мм – 0,7%

- на сите с отверстием  > 0,315 мм – 1,7%

- на сите с отверстием  > 0,140 мм – 67,46%

- на сите с отверстием  < 0,140 мм – 27,3%

Потери при грохочении составили 0,3%  от общей  массы навески.

Все включения, размером более 5 мм в диаметре, отсутствуют. Таким  образом, основная масса пепла имеет  фракции 0,08 и 0,14 мм.

В прошлом году испытывались отделочные растворы с  полной заменой мелкого заполнителя (песка) на вулканический пепел.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основная  часть

Прошлогоднее испытание не принесло желаемого результата, т.к. размеры частиц пепла очень близки к цементным и поэтому прочность данных растворов была не велика.

В своей работе мы решили испытывать цементный раствор  в соотношении цемента к песку 1:3 (иллюстрация 1), но в качестве добавок использовать вулканический пепел. В качестве мелкого заполнителя мы использовали песок 2-х видов: одна из проб была взята с побережья Охотского моря (морской), другая была взята с бывшего карьера, который находиться в районе п.Снежный.

Первоначально мы начали замещать цемент пеплом, в следующих процентных соотношениях: 3,5,8,10,12% (таблица 1). Для этого мы изготовили образцы-балочки размером 40×40×100 мм (иллюстрации:2,3,4,5). После набора цементным раствором определенной прочности, мы испытали образцы-балочки на изгиб и на сжатие с помощью специальных приборов (иллюстрации 6,7,8). В результате опыт показал, что прочность испытуемых образцов-балочек снижается по мере увеличения процентного содержания пепла от объема цемента, особенно это наблюдалось при использовании карьерного песка в сравнении с прочностью контрольных образцов (раствора без добавления пепла). Результаты первого опыта отражены на графике 1.

Следующим шагом было следующее: оставить цемент в постоянном соотношении, а начинать замещать пеплом песок в следующих процентных соотношениях: 5,10,15,25,35% (Таблица 2). Так же как и в предыдущем опыте, мы изготавливали образцы-балочки и испытывали их на изгиб и на сжатие.

В ходе испытаний мы получили различные результаты. Замещение карьерного песка пеплом не дало прироста прочности. Это объясняется тем, что в карьерном песке много различных примесей, которые отрицательно влияют на качество цементного раствора. А цементный раствор с 10-ти процентным содержанием пепла, в составе которого был морской песок, оказался прочнее, чем контрольный образец без добавления пепла. Результаты данного опыта отражены на графике 2.

В связи с этим нам потребовалось провести дополнительные испытания, чтобы подтвердить результаты, полученные в предыдущем опыте. Были проведены испытания еще шести образцов-балочек следующих типов: с 10-ти и 15-ти% содержанием пепла от объема морского песка, и три контрольных образца без добавления пепла (Таблица 3).

Полученные  результаты подтвердили результаты предыдущего опыта, где выяснилось что 10-ти процентное содержание вулканического пепла от объема песка увеличило прочность цементного раствора при сжатии по сравнению с контрольными образцами на 62 кгс/см².

Отсюда можно сделать следующие выводы:

- во-первых, с добавлением вулканического пепла в размере 10% от

объема песка  увеличивается прочность при сжатии цементного раствора;

        - во-вторых, снижается стоимость изделия, т.к. не требуется переработка вулканического пепла, т.е. грахочение и промывка.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

При полученном положительном результате испытаний на сжатие образцов имеет смысл продолжить исследование в этом направлении и выявить следующие свойства растворной смеси с использованием вулканического пепла: подвижность, расслаиваемость, водоудерживающая способность, водоотделение растворной смеси, водопоглощение, морозостойкость затвердевшего раствора. Так же необходимо провести испытания с песком разных фракций.

И ещё необходимо заметить, что использование вулканического пепла в строительном производстве позволит кроме получения весьма ощутимой экономии управлять прочностью, а значит управлять качеством строительных растворов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  литературы

1. ГОСТ 28013-98 «Растворы строительные. Общие технические условия».
2. ГОСТ 31189-2003 "Смеси сухие строительные. Классификация".
3. ГОСТ 6426 - 52 «Песок природный для кладочных и штукатурных растворов».
4. СП 82-101-98 «Приготовление и применение растворов строительных».
5. Л.А.Агейкина, В.Н. Дорогой, Объяснительная записка к обзорной карте месторождений строительных материалов Магаданской области, Москва 1975г.
6. http://www.allbeton.ru/
7. http://www.glossary.ru/
8. http://www.ctroygrupp.ru/
9. http://www.stroytechnolog.ru/lib/slovar/vulcanopepel.html

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложения  к работе

Приложение 1

Таблица 1: Результаты испытаний образцов раствора при замене цемента пеплом

замена цемента  пеплом (карьерный песок)
№ п.п	% содержания  пепла	отношение в  граммах: цемент-пепел-песок	изгиб P,кгс	сжатие P,кгс	изгиб R,кг/см2	с коэф. 1,5	сжатие R,кг/см2	с коэф 1,5
1	3	165-5,1-345	30	2560	7,03	10,545	102,4	153,6
2	5	161,5-8,5-345	24	2120	5,625	8,438	84,8	127,2
3	8	156,4-13,6-345	32	2060	7,5	11,25	82,4	123,6
4	10	153-17-345	27	2140	6,33	9,495	85,6	128,4
5	12	149,6-20,4-345	32	2200	7,5	11,25	88	132
замена цемента  пеплом (морской песок)
1	3	165-5,1-345	57	5100	13,36	20,04	204	306
2	5	161,5-8,5-345	61	6000	14,3	21,45	240	360
3	8	156,4-13,6-345	55	4800	12,89	19,34	192	288
4	10	153-17-345	43	4640	10,078	15,117	185,6	278,4
5	12	149,6-20,4-345	57	4160	13,36	20,04	166.4	249,6
Контрольный  -  без добавления пепла (карьерный песок)
1	0	170-0-345	27	2140	8,67	13,005	99,2	148,8
Контрольный  -  без добавления пепла (морской песок)
1	0	170-0-345	69	7520	16,17	24,255	300,8	451,2

 

 

 

Таблица 2: Результаты испытаний образцов раствора при замене песка пеплом

замена песка  пеплом (карьерный песок)
№ п.п	% содержания  пепла	отношение в  граммах: цемент-пепел-песок	изгиб P,кгс	сжатие P,кгс	изгиб R,кг/см2	с коэф. 1,5	сжатие R,кг/см2	с коэф 1,5
1	5	170-17,25-327,75	23	1900	5,39	8,08	76	114
2	10	170-34,5-310,5	16	920	3,75	5,625	36,8	55,2
3	15	170-51,75-293,25	22	1040	5,16	7,73	41,6	62,4
4	25	170-86,25-258,75	26	1860	6,09	9,14	74,4	111,6
5	35	170-120,75-224,25	31	2060	7,27	10,9	82,4	123,6
замена песка  пеплом(морской песок)
1	5	170-17,25-327,75	57	6700	13,36	20,04	268	402
2	10	170-34,5-310,5	57	8000	13.36	20,04	320	480
3	15	170-51,75-293,25	66	6540	15,47	23,2	261,6	392,4
4	25	170-86,25-258,75	64	6300	15	22,5	252	378
5	35	170-120,75-224,25	60	5720	14,06	21,09	228,8	343,2