Способ борьбы со смерзаемостью песков для бетонов

Разгрузка смерзшихся сыпучихматериалов из транспортных средств на заводах железобетонных изделий требуетвысоких трудозатрат, расходов электроэнергии, приводит к простоям вагонов.

И если разгрузка смерзшегосящебня еще может быть произведена без специальных механизмов, то разгрузкасмерзшегося песка не только требует оборудования — бурорыхлительных машин идр., но и в дальнейшем выгруженный песок не может быть сразу использован втехнологическом процессе.

В целях борьбы со смерзаемостьюв песок в местах его добычи или погрузки рекомендуется вводить добавку ЩСПК(адипинат натрия по ТУ 6-03-26-7-77 Минхимпрома), являющуюся отходомпроизводства капролактама.

С позиций физико-химическоймеханики материалов несмерзаемость песка с введенной добавкой ЩСПК объясняетсятем, что чистый кварцевый песок практически не адсорбирует воду на своейповерхности, ее адсорбируют загрязняющие песок примеси, преимущественно глина,причем чем «грязнее» песок, тем большей влагоудерживающей способностью онобладает. Введение в песок поверхностно-активного вещества существенно изменяетего водоудерживающие свойства — теперь уже ЩСПК, адсорбируясь на поверхностипеска, снижает сцепление его с примесями, препятствуя, тем самым, смерзанию.Кроме того, введение натриевых солей понижает температуру замерзания растворов.Сама добавка ЩСПК не замерзает при температуре –30 °C.

Были проведены две сериипараллельных экспериментов, оценивающих влияние добавки ЩСПК на смерзаемостьпеска по данным испытаний на прочность. Кубы, изготавливались из влажногопеска, уплотненного на стандартной виброплощадке с пригрузом, и замораживалисьв формах при температуре –20 °C.

Влажность песка устанавливаласькак его максимальная водоудерживающая способность. Для ее определения навескупеска помещали на сито с тканевой основой и заливали избыточным количествомводы. Воде позволяли стечь и устанавливали сито на стандартную виброплощадку.После вибрирования в течение 1 мин стандартным методом определяли влажностьпеска.

Анализ результатов испытаний показывает,что при введении в песок добавки ЩПСК в количестве 0,2 % от массы пескапримерно в 25 раз снижается прочность смерзшегося конгломерата.

Традиционно ЩСПК рекомендуется вкачестве пластифицирующей добавки, введение которой в бетонную смесь позволяетлибо сократить расход цемента, либо увеличить подвижность смеси. Рекомендуемоек введению количество ЩСПК составляет 0,5–0,9 % (в среднем 0,7 %) от массыцемента. Предполагая, в первую очередь, использовать песок, обработанныйдобавкой ЩСПК, в изделиях из песчаного бетона, в которых расход песка в 3–4 разапревосходит расход цемента, в пересчете на песок рекомендуемый расход добавкисоставляет около 0,2 % его массы. Указанная цифра совпадает с оптимальнымколичеством добавки, полученным в эксперименте по предотвращению смерзаемости.

Эксперимент, оценивающийэффективность предлагаемого метода борьбы со смерзанием песков, был проведен вусловиях открытого полигона при температуре воздуха –20 и –28 °C. Отсыпаны три массиваразмерами 1,5?1,0?0,6 м каждый. Песок представлял собой сыпучую массу безкомьев. Влажность песка, определенная стандартным методом, составляла 4,2 %.Первая партия с поверхности была равномерно залита водой через сито с отверстиями0,63 мм.Расход воды 24 лили 1,8 % от массы песка. Суммарная влажность, таким образом, составила 6 % —максимум для испытываемого песка Вяземского ГОК. Вторая партия песка былазалита 24 лраствора добавки ЩСПК. Введенное количество добавки составило 2,7 л или 0,2 % от массыпеска. Третья партия была разделена на два слоя по 0,3 м и залита двумя порциямианалогичного раствора по 12 лв каждой.

Через 2 сут. первая партияпредставляла единый смерзшийся монолит, при ударе о который лопатой откалывалисьтолько лещадки, то есть песок был совершенно непригоден для использования приизготовлении железобетонных конструкций.

Вторая и третья партиипредставляли собой сыпучую массу без смерзшихся комьев, использование которойне требовало какой-либо переработки.

Одновременно с отсыпкойуказанных партий были изготовлены и испытаны образцы-кубы из влажного песка, отобранногоиз указанных партий и уплотненного в формах на виброплощадке с пригрузом.Образцы также хранились на открытом воздухе (рис. 1).

Рис. 1. Влияние добавки ЩСПК на смерзаемость песка

Результаты испытаний показалитехническую возможность борьбы со смерзанием песков путем введения в нихдобавки ЩСПК (табл. 1).

№ образца	Прочность образца R, МПа
	Партия № 1	Партия № 2	Партия № 3
1	2,4	0,08	0,09
2	2,2	0,12	0,07
3	2,3	0,08	0,12
Rср	2,3	0,09	0,09

Таблица 1

Проведены эксперименты,оценивающие прочность образцов, изготовленных из песчаного бетона сиспользованием песков, обработанных добавкой ЩСПК (состав 1, кг/м3:Ц=510, П=1570, В=217, ЩСПК=3,1), и песков без обработки (состав 2, кг/м3:Ц=510, П=1550, В=230).

Приведенные составыцементно-песчаных смесей обладают одинаковой удобоукладываемостью — около 3 см ОК по ГОСТ 10181.

Результаты испытаний напрочность двух серий образцов каждого состава в возрасте 7 и 28 сут., неподвергавшихся термообработке, приведены в табл. 2.

№ состава	№ серии	Прочность образца, МПа
		R7		R28
		1	2	1	2
1	1 2	33,5 36,7	33,8 36,0	41,8 43,0	46,8 47,2
2	1 2	32,5 34,2	33,2 33,0	40,3 41,2	44,4 44,0

Таблица 2

Разработаны две технологическиесхемы обработки песка водным раствором ЩСПК для разной технологии погрузки свысокой степенью механизации процесса.

Применение добавки дляпредотвращения смерзания 1 тыс. м3 песка позволяет сократитьтрудозатраты на 14 человеко-дней, снизить расход электроэнергии на 500 кВт•ч.Дополнительный эффект от использования обработанного песка в песчаном бетоне — 120руб. на 1 м3песка, или 130 тыс. руб. на 1 тыс. м3 бетона.

По существу, в результатеобработки песка водным раствором ЩСПК получается новый продукт —пластифицированный, несмерзающийся песок, использование которого позволяетодновременно решить две задачи — облегчить разгрузку песка в зимнее время иулучшить качественные и экономические показатели бетона.