Смесь для железнения бетона: Укрепляем бетон методом железнения: советы и способы

Укрепляем бетон методом железнения: советы и способы

Бетон с полным правом можно назвать одним из наиболее важных строительных материалов. Стал он таким по причине своей невероятной прочности,  позволяющей выдерживать колоссальные нагрузки. Но даже в случае с ним постоянное воздействие внешних факторов способно в значительной степени повлиять на бетонную поверхность. И одним из способов избежать этого является железнение. И о нем, как показывает практика, знают далеко не все. Что ж, сегодня мы постараемся восполнить данный пробел в познаниях.

Содержание:

• 1 Внешние факторы, оказывающие разрушительные воздействия на бетон
• 2 Что представляет собой железнение бетона
• 3 Сухие способы обработки бетонной поверхности
  • 3.1 Сухой цемент
  • 3.2 Цемент с добавками
• 4 Мокрое железнение цементом и смесями
• 5 Полимеры в железнении бетонных поверхностей
• 6 Советы, которые окажутся полезными
• 7 Затирочные машины

Внешние факторы, оказывающие разрушительные воздействия на бетон

• Механические нагрузки. Бетон можно назвать одним из самых прочных строительных компонентов, но и у него есть срок годности. А так как подобный материал используется для самых ответственных с точки зрения нагрузок направлений, то воздействие на него очень сильное и со временем разрушает структуру данного искусственного камня;
• Природные воздействия. Перепады температуры, влага, осадки и тому подобное. Проникая в поры бетона, вода может разрушать его структуру во время превращения в лед. Бетон буквально разрывается изнутри. Кроме того влага разрушает и арматурные элементы внутри железобетонных конструкций и изделий;
• Некоторые химические соединения также могут вызвать значительные неприятные последствия.

Что представляет собой железнение бетона

Если говорить простым языком, то это процесс втирки в свежую бетонную поверхность различных компонентов. Последние могут различаться весьма и весьма сильно. В самом примитивном варианте это может быть сухой цемент, в самых современных – сложные растворы, придающие бетонной поверхности самые различные свойства. Собственно, это все, что необходимо знать о процессе железнения, и ниже мы будем перечислять его способы, а также давать советы по тому, как правильно работать в этом направлении.

Сухие способы обработки бетонной поверхности

Данные процедуры проводятся прежде всего с целью обработки горизонтальных поверхностей, так как с вертикальных такая смесь просто упадет. Собственно, это и является самым главным недостатком, так как зачастую железнению необходимо подвергать именно стены. Используют в этом случае, как чистый цемент, так и смеси из различных материалов.

Сухой цемент

Самый простой способ, позволяющий повысить прочность пола за счет увеличения процентного количества цемента в поверхностном слое бетона. В качестве недостатка можно выделить  малую адгезию – цемент не пропитывает бетон на должную глубину и в должной степени, вследствие чего со временем начинает просто отслаиваться. Сам процесс делится на несколько этапов:

• На свежий бетонный слой посыпается цемент примерно до высоты в 3 миллиметра. Примерно на квадратный метр у нас выходит 5 килограммов бетона. При этом для достижения лучшего результата нужно просеивать его через сито;
• Дождитесь, когда цементный слой полностью впитает в себя влагу с поверхности бетона. Узнать это можно до появления кашеобразной консистенции. После чего при помощи кельмы или лопатки начинается втирка цемента в бетонную поверхность;
• Добиваемся того, чтобы верхний слой был абсолютно сухим и при этом имел темно-серый цвет.

Ходить по такому бетону можно уже через сутки, однако свою максимальную прочность он наберет спустя 4-7 суток.

Цемент с добавками

Лучшего результата можно добиться путем втирания в бетонную поверхность смеси цемента с кварцевым песком, жидким стеклом, алюминатом натрия, базальтом или полимерными волокнами. Последнее не только укрепляет поверхностный слой, но и, к примеру, снижает впитываемость влаги. Так что использовать его идеально для «мокрых помещений, таких как санузел или кухня. Что же касается алюмината натрия, то его ввод в смесь для железнения позволяет не только повысить влагостойкость, но и кардинальным образом снижает количество образующейся и скапливающейся на поверхности пыли. Прочность же увеличивается за счет прочных заполнителей на основе минералов или нержавеющей стали.

Мокрое железнение цементом и смесями

Способ привлекателен тем, что позволяет добиться большей прочности, а также может быть использован как на горизонтальных, так  и на вертикальных поверхностях. Заключается в нанесении жидкой смеси цемента и песка в соотношении 1 к 1 на бетонную поверхность с последующим втиранием. При этом в раствор может быть добавлено известковое тесто в объеме примерно 10 процентов. Не исключается введение уже упомянутых выше жидкого стекла или алюмината натрия. Как только поверхность высохла, ее можно покрыть полимерным слоем.

Важно! Использовать жидкое железнение можно только после двух недель заливки бетона. В этом случае удастся обеспечить максимально качественное затвердение.

В жидких смесях, проникающих гораздо глубже, часто находятся вещества, вступающими в реакцию с карбонатом кальция и известью, содержащимися в бетоне. В связи с этим проявляются свойства, которых просто не удастся добиться с использованием обычно цементной стяжки.

Полимеры в железнении бетонных поверхностей

Специально созданные составы, позволяющие обеспечивать максимально высокий результат. На данный момент присутствуют на рынке в достатке и активно представлены в профильных магазинах. В сети немало инструкций и видео по работе со смесями, но добиться хорошего результата можно просто следуя инструкции на упаковке.

При этом преимуществом также является и возможность работы в любых погодных условиях, при любой температуре и влажности. Главное, чтобы эти условия позволяли проводить сами работы по заливке бетона и создания железобетонных конструкций.

Особенностью применения таких смесей являются необходимость обрабатывать уже затвердевший, но при этом все еще влажный на ощупь. Другими словами – необходимо поймать нужный момент.

Сам процесс же напоминает нанесение сухой смеси – на пол высыпается тот же сухой полиуретан, после чего происходит его разравнивание. После высыхания образуется прочное полимерное покрытие, обеспечивающее бетону наибольшую защиту и значительно продляя срок его службы.

Советы, которые окажутся полезными

• Обрабатывать можно и старые бетонные поверхности. Главное – чтобы эта самая поверхность была должным образом подготовлена: очищена от пыли и грязи, а также отваливающихся фрагментов;
• Сухие смеси могут содержать частицы разного размера. Если они крупные, то такой продукт может неравномерно впитать влагу, что значительно усложняет работу и снижает качество нанесения. В то же время мелкие частицы, подобные кварцу, снижают прочность сцепления с бетонной поверхностью;
• Покупая готовые смеси, лучше изучить представленных на вашем рынке производителей и не экономить на имени и качестве. В противном случае никакого укрепления вы можете не получить, так как состав останется целиком на совести производителя.

Затирочные машины

В том случае, если вам необходимо обработать большую поверхность, то указанные выше инструменты, полутерки и терки, как и любые другие механические способы могут оказаться слишком трудозатратными. В этом случае лучше воспользоваться специальными затирочными машинами. На рынке представлено множество моделей, отличающихся своими техническими характеристиками и ценой. Для снижения затрат можно взять уже бывшую в употреблении технику, но нужно внимательно проверить ее состояние.

Единственный недостаток таких машин – ими удобно обрабатывать лишь плоские масштабные поверхности. Углы и различные рельефные участки бетона все равно придется подвергать железнению вручную.

Повышение прочности бетонных поверхностей методом железнения

Бетон широко используется для строительства зданий и сооружений, заливки площадок и дорожек. Со временем под воздействием внешних факторов верхний слой материала разрушается. Чтобы защитить конструкции и продлить срок их службы применяют железнение бетонных поверхностей цементом.

СодержаниеСвернуть

• Цели железнения
• Смеси для железнения бетона
• Виды и особенности технологий
• Сухой способ
• Мокрый способ
• Специфика применения
• Заключение

Цели железнения

Поверхность необработанного бетона изобилует порами и микротрещинами, в которые проникает влага. Циклы замораживания и оттаивания, механические воздействия заставляют бетон крошиться, образуя пыль. При проникновении влаги, химически активных веществ в толщу конструкции может начаться коррозия армирующих элементов.

Железнение бетона цементом позволяет:

• повысить прочность и износостойкость верхнего слоя конструкции;
• увеличить водоотталкивающие свойства материала;
• предотвратить коррозию арматуры в железобетоне;
• избавиться от пыления бетона;
• многократно продлить срок службы конструкции.

Данная технология упрочнения поверхности бетона используется для повышения эксплуатационных свойств бетонных полов и цементной стяжки, стен, открытых площадок, отмостки. Железнение бетонных дорожек и самостоятельно изготовленной тротуарной плитки дает возможность продлить сроки их безремонтной эксплуатации.

Смеси для железнения бетона

Конечный результат во многом зависит от выбранной технологии (сухое или мокрое железнение) и используемых материалов. В классическом варианте при сухой технологии применяют портландцемент высоких марок, при мокрой – тот же цемент в смеси с песком.

Но сегодня производители предлагают широкий выбор готовых смесей в виде мелкодисперсного порошка, в состав которых, помимо портландцемента, может входить:

• перемолотый мрамор, гранит, кварц или корунд;
• модификаторы, регулирующие скорость высыхания обработанных мокрым способом поверхностей.

При выборе готовой смеси важно учитывать, что твердые включения (каменная мука) добавляют поверхности бетона прочности, но несколько снижают адгезионные свойства наносимого материала.

Для железнения по сухому методу может использоваться специальный полимерный состав – порошок из полиуретана. В результате его втирания во влажную поверхность недавно уложенного бетона образуется прочное, химически стойкое полимерное покрытие.

Виды и особенности технологий

В процессе застывания бетонной смеси, залитой в опалубку, тяжелые компоненты раствора оседают – в результате плотность верхнего слоя материала уменьшается. Чтобы повысить плотность и улучшить эксплуатационные характеристики бетонной поверхности, необходимо дождаться начального набора прочности материала и выполнить железнение – обработку сухой смесью или раствором на основе портландцемента.

Для работы на небольших поверхностях и в труднодоступных местах используется ручной инструмент (кельма, пластиковая терка и т.д.). На больших площадках и в просторных помещениях используют затирочные машины.

Качественно затертая поверхность готова к эксплуатации после полного набора прочности бетоном. Она не пылит, не впитывает влагу, легко очищается.

Сухой способ

Сухое железнение применяется только для горизонтальных поверхностей. Для работы используют портландцемент в смеси с мелким песком 1:1 или готовый состав с выбранными наполнителями. Можно в состав ввести специальный сухой пигмент для декоративного эффекта.

Железнение выполняют, когда бетон уже схватился, но поверхность осталась влажной.

Ход работ:

• поверхность бетона очищается от мусора;
• по всей площади слоем до 3 мм при помощи сита насыпается подготовленная сухая смесь;
• после того, как смесь пропитывается влагой и превращается в цементное тесто, поверхность разглаживается и уплотняется с помощью кельмы, лопатки, полиуретановой терки или затирочной машины.

Затем поверхность следует накрыть пленкой до полного отвердения монолита.

Мокрый способ

Мокрый способ железнения универсален – состав можно наносить на горизонтальные, вертикальные и наклонные поверхности. Раствор можно приготовить из фабричной смеси для железнения по инструкции производителя, либо самостоятельно.

Пропорции раствора для железнения просты: чистый мелкий песок и портландцемент высокой марки смешиваются в равных долях. Чтобы повысить пластичность смеси, можно ввести в нее известковое молочко – до 10% от общей массы. Если требуется повысить водоотталкивающие свойства бетона и сделать поверхность гладкой, в раствор добавляют жидкое стекло и алюминат натрия, для окрашивания – сухой пигмент.

Сухие компоненты перемешивают, затем в емкость порциями добавляют чистую воду до получения однородного раствора консистенции густой сметаны. Замешивание производят при помощи перфоратора с насадкой-миксером либо в небольшой бетономешалке.

Работы по мокрому железнению выполняют на этапе, когда залитый бетон успел схватиться и в нем уже не осталось излишков влаги. На очищенную поверхность наносится раствор для железнения слоем до 5 мм и аккуратно разглаживается при помощи лопатки или кельмы. После затвердевания состава поверхность полируют, дополнительно ее можно покрыть полиуретановым лаком или краской по бетону.

Если предстоит обрабатывать вертикальные или наклонные поверхности, густоту раствора подбирают с таким расчетом, чтобы слой толщиной в 3-5 мм хорошо держался и не стекал вниз.

Специфика применения

Железнение бетонных поверхностей востребовано в промышленном, общественном и частном строительстве.

Железнение цементной стяжки делает ее прочнее, обеспыливает, гидроизолирует. На такую стяжку можно укладывать любое напольное покрытие.

Железнение бетонного пола позволяет создать устойчивое к истиранию, воздействию влаги и агрессивных веществ покрытие. Такие полы используются в промышленных цехах, хозяйственных помещениях.

Железнение отмостки, монолитных бетонных дорожек и площадок, свежеизготовленной тротуарной плитки делает твердые покрытия устойчивыми к атмосферным воздействиям. Уплотненный верхний слой приобретает водоотталкивающие свойства, лучше противостоит механическим нагрузкам.

Железнение стен из бетона обычно применяется при обустройстве искусственных водоемов, бассейнов, резервуаров. Технология помогает гидроизолировать монолитные конструкции.

Железнение поверхности штукатурки предотвращает ее растрескивание, придает поверхности водоотталкивающие свойства. Данный прием используется для гидроизоляции стен в мокрых помещениях, подвалах.

Заключение

Выбрав подходящий способ железнения, можно своими силами улучшить качество стяжки или оштукатуренных стен в доме, сделать долговечную отмостку вокруг постройки, эстетичные дорожки и площадки на участке.

При самостоятельной подготовке смеси важно соблюдать пропорции компонентов. Обработка монолитного бетона улучшает его эксплуатационные характеристики и значительно продлевает срок службы.

Какая форма железа обеспечивает лучшую однородность смеси для бетона?

Категория: Ускорители — радиационная защита

Специалист в соответствующей области ответил на следующий вопрос:

Q

применение для экранирования, есть ли преимущества в использовании магнетита/гематита (удельный вес железной руды = 4,7) по сравнению со стальным ломом (стальная дробь, штамповки и т.

д., удельный вес = 7,0)? Будет ли один обеспечивать лучшее затухание, чем другой? Помимо затрат, есть ли преимущества у железной руды по сравнению со сталью? Это будет гамма-лучевой линейный ускоритель для лечения рака.

A

Обычно бетон, используемый для экранирования, имеет плотность около 2,35 г см ^-3 . Железо или заполнители, содержащие железо, такие как магнетит (Fe ₃ O ₄ ) или гематит (Fe ₂ O ₃ ), добавляют в бетон для увеличения его плотности. Эффективный атомный номер бетона также увеличивается, и комбинированным эффектом является увеличение затухания. Плотность железа 7,85 г см ^-3 . Фотонное сечение железа в г см ^-2 больше, чем у бетона, за исключением узкой полосы около 1 МэВ (1,6 x 10 ^-13

Дж). Таким образом, для всех практических целей масштабирование плотности конкретных десятых слоев для первичного барьера терапевтического линейного ускорителя является приемлемым и консервативным для высокоэнергетического тормозного излучения (> 5 МВ). Он не консервативен для более низких энергий. Таким образом, форма железа, добавляемого в бетон, не влияет на затухание высокоэнергетического тормозного излучения, если оно однородно смешано с бетоном. Поэтому вопрос, который вы действительно должны задать подрядчику по бетону, заключается в том, какая форма железа обеспечивает лучшую однородность смеси. Чем меньше кусочки железа, тем легче добиться однородного распределения.

Смешивание и заливка бетона высокой плотности — это искусство, и им должны заниматься только те, кто имеет опыт в этом процессе. Например, если процедуры смешивания и заливки не контролируются должным образом, заполнители высокой плотности могут осесть на дно. Есть несколько поставщиков, которые специализируются на производстве изделий из бетона высокой плотности.

Ниси Элизабет Ипе, доктор философии, CHP

«Спросите экспертов» публикует ответы, используя только СИ (Международную систему единиц) в соответствии с международной практикой. Чтобы преобразовать их в традиционные единицы, мы подготовили таблицу преобразования. Вы также можете просмотреть диаграмму, чтобы помочь представить информацию о радиации, представленную в этом вопросе и ответе, в перспективе. Пояснения терминов радиации можно найти здесь.

Ответ опубликован 28 января 2009 г. Информация, размещенная на этой веб-странице, предназначена только для общей справочной информации. Конкретные факты и обстоятельства могут повлиять на применимость описанных здесь концепций, материалов и информации. Предоставленная информация не заменяет профессиональную консультацию, и на нее нельзя полагаться в отсутствие такой профессиональной консультации. Насколько нам известно, ответы верны на момент публикации. Имейте в виду, что со временем требования могут измениться, новые данные могут стать доступными, а интернет-ссылки могут измениться, что повлияет на правильность ответов. Ответы – это профессиональные мнения эксперта, отвечающего на каждый вопрос; они не обязательно отражают позицию Общества физики здоровья.

Экспериментальное исследование свойств бетона, смешанного с хвостами железной руды

На этой странице

АннотацияВведениеВыводыБлагодарностиСсылкиАвторское правоСтатьи по теме

природного песка и максимально использовать промышленные отходы. Во-первых, сырье для смешивания было проанализировано, и было определено тестовое соотношение. Во-вторых, были проверены удобоукладываемость и механические свойства образцов бетона с различным количеством железорудных хвостов в качестве замены. Результаты показывают, что оптимальным является 35-процентное замещение природного заполнителя железорудными отходами. Наконец, были проведены испытания на водонепроницаемость, морозостойкость и стойкость к карбонизации образцов бетона с оптимальным количеством железорудных хвостов. Определялись характеристики сжатия образцов после испытания на прочность. Изменение механических свойств образцов получали после просачивания, замораживания-оттаивания и карбонизации. Полученные данные показали, что характеристики бетона с 35% заменой железорудных хвостов в основном эквивалентны характеристикам природного песчаного бетона. Следовательно, его можно использовать в инженерных приложениях.

1. Введение

Поскольку Китай продолжает увеличивать инвестиции в строительство инфраструктуры, спрос на бетон резко возрос. Это приводит к нехватке природного песка в некоторых районах и ряду экологических проблем из-за нерациональной чрезмерной эксплуатации. С другой стороны, добыча полезных ископаемых не только уничтожает и занимает много земельных ресурсов, но и создает множество серьезных экологических и социальных проблем, а большое количество отходов, таких как хвосты, требует утилизации [1–5]. Необходимо срочно решить проблему нехватки природного песка и полностью использовать промышленные отходы. Таким образом, весьма важно энергично разрабатывать бетон железорудных хвостов для строительства.

В последние годы отечественные и зарубежные ученые добились определенного прогресса в приготовлении и испытании бетона с хвостами железных рудников. Чжао и др. [6] провели эксперименты в помещении для изучения рабочих характеристик и механических свойств бетона с железорудными отходами и проанализировали результаты испытаний с микроаспекта. Экспериментальные результаты, установленные Alwaeli и Nadziakiewicz [7], показали, что экранирующий эффект бетона с различным содержанием стальной крошки от гамма-излучения превосходит обычный бетон с природным песком. Оноуэ и др. В работе [8] исследованы усталостные свойства шлакобетона и получены уравнения для расчета его усталостной долговечности по теории механики усталости. Серия лабораторных экспериментов по механическому поведению бетона, приготовленного из заброшенных хвостохранилищ железной руды в Ираке, была проведена Исмаилом и Аль-Хашми [9].], и результаты показали, что его характеристики превосходят обычный бетон и демонстрируют более высокую прочность на сжатие и прочность на изгиб. Чжан и др. [10] всесторонне проанализировали условия утилизации и полезности хвостов железной руды в Китае. Тиан [11] экспериментально определил основные характеристики бетона с железорудными отходами и перечислил большое количество успешных применений готового бетона в городском строительстве. Он и др. [12] и Давраз и Гундуз [13] приготовили высокопрочный бетон C60 с использованием хвостов железной руды, характеристики которого превосходят обычный бетон.

Много достижений было сделано в исследованиях по утилизации хвостов железной руды. Однако результаты смешивания количества железорудных хвостов с механическими характеристиками бетона не многочисленны. Таким образом, в этом исследовании были протестированы модифицированные характеристики бетона с различными количествами смешивания железорудных хвостов, чтобы найти оптимальные.

2. Собственность сырья

2.1. Хвосты железной руды

Хвосты железной руды были собраны на медно-железном руднике в городе Цзыбо. Частицы выглядят как мелкие серые гранулы, а модуль крупности находится в пределах 1,9.~ 2,3. Сравнение размера частиц между собранными хвостами железной руды и природным песком из реки Вен показано на рисунке 1.

Химические компоненты собранных хвостов железной руды, полученные в результате фазового анализа, показаны в таблице 1. рудные хвосты в основном такие же, как природный песок. Это указывает на то, что его можно использовать для приготовления бетона.

2.2. Цемент

Был принят обычный портландцемент P.O 42.5, произведенный в Тайане, и его химические компоненты и индексы свойств показаны в таблице 2.

2.3. Крупный и мелкий заполнитель

Крупный и мелкий заполнитель, используемый в этом тесте, представляет собой гравий размером от 5 до 25 мм в районе Тайань и средний песок, собранный в реке Вэнь. Кривые гранулометрического состава щебня и среднего песка показаны на рисунке 2.

2.4. Минеральная добавка

Добавление добавки, летучей золы, в сырье является важным способом получения высокоэффективного бетона. Аморфное активное вещество Al ₂ O ₃ в ископаемых отходах летучей золы может химически реагировать с Ca(OH) ₂ . Эта форма воздействия напрямую приводит к образованию гелевой составляющей и снижению пористости бетона [14]. В результате можно улучшить характеристики липкости, текучести, водоудерживающей способности и прокачиваемости свежего бетона. Кроме того, выбор общедоступной летучей золы также может защитить окружающую среду и вторично использовать химические отходы. В этом испытании использовалась летучая зола первичного сорта, поставляемая электростанцией в провинции Шаньдун, и ее химический состав указан в таблице 3.

2.5. Water Reducer

Введен поликарбоксильный высокоэффективный понизитель воды СМ-IV, технические показатели которого приведены в табл. 4. Этот понизитель воды способен снижать уровень хлористого железа и является экологически чистой добавкой [15]. Кроме того, это также может улучшить скорость усадки бетона.

3. Тест для определения оптимального количества смешивания хвостов железной руды

3.1. Удобоукладываемость образцов с различным количеством смешиваемых железорудных хвостов

Пусть насыпная плотность бетона С30 составляет 2400 кг/м ³ , а отношение масс железорудных хвостов к природному песку составляет α . Здесь в качестве эталона был выбран бетон без хвостов железной руды. На основе эталонной бетонной смеси были разработаны четыре различных смеси (25%, 35% и 45%) путем изменения количества железорудных хвостов. Объем каждого образца составляет 1 м ³ . Доля смешивания каждого образца была определена с использованием общего метода расчета [16], как указано в таблице 5. Были испытаны осадки в трех различных положениях для каждой серии. Результаты показаны на рис. 3.9.0007

Как показано на рис. 3, осадка и текучесть бетона, смешанного с хвостами железной руды, уменьшились по сравнению с обычным бетоном при тех же условиях (вода, состав смеси, добавка и т. д.). Это явление возникает из-за того, что частицы хвостов железной руды являются грубыми и окклюзированы крупным заполнителем, поэтому сцепление хвостовых смесей значительно увеличивается. Кроме того, железорудные хвосты обладают более высоким водопоглощением, чем природный песок. Поэтому хвостохранилища слабы с точки зрения ликвидности. Согласно тесту на величину удерживания осадок в течение 1 ч, потеря осадок имела линейную зависимость с увеличением доли железистого хвостового песка. Величина потерь бетона с долей 45% за 1 час составила 12%, что указывает на то, что бетон с железным хвостом из песка показал улучшенные характеристики при агломерации. В эксперименте цементное тесто легко отделялось от заполнителя из-за слабой текучести хвостовых смесей. Неправильная пропорция смеси может вызвать сегрегацию и привести к снижению водоудерживающей способности. Во всех случаях осадки превышают 150 мм и, таким образом, могут использоваться на практике. Таким образом, железный хвостовой песок может обеспечить удобоукладываемость при транспортировке и заливке, когда его доля ниже 45%.

3.2. Прочность на сжатие образцов с разным содержанием хвостов железной руды

Механические свойства образцов бетона с разным содержанием хвостов железной руды были испытаны в соответствии с национальным стандартом GB/T 50081-2002. Как показано на рисунке 4, стандартные кубические образцы сжимаемого бетона (150 × 150 × 150  мм ³ ) были изготовлены в соответствии с различным количеством хвостов железной руды. Для каждого вида пропорции было установлено по девять опытных образцов, всего было проведено три групповых опыта.

Образцы для испытаний отверждались в течение 3, 7 и 28 дней в стандартных условиях (20°C ± 2°C, относительная влажность 95%). Затем на электрогидравлической машине для опрессовки испытали прочность на сжатие испытуемых образцов (см. рис. 5). Результаты представлены на рисунке 6.

Результаты прочности на сжатие на рисунке 6 показывают, что каждая группа аналогична. Чтобы интуитивно сравнить свойства сжатия при различных пропорциях замещения, было получено среднее значение тестовых значений трех групп. Кривая изменения прочности на сжатие с возрастом показана на рис. 7.

Сравнение рисунков 6 и 7 показывает, что при одинаковых экспериментальных условиях, с увеличением доли железорудных хвостов, прочность на сжатие хвостовых смесей при 3 d сначала увеличивалась, а затем уменьшалась после первого восстановления. В частности, когда замена природного заполнителя хвостами в количестве бетонной смеси составляла 35%, прочность на сжатие 3d была выше, чем у контрольной смеси; лучшие пропорции были 25%, 35% и 45%. Точно так же с увеличением доли железорудных хвостов прочность на сжатие хвостовых смесей на 7 d увеличивалась, а затем уменьшалась после первого восстановления. Тем не менее, прочность на сжатие хвостовых смесей 25%, 35% и 45% через 7 дней была ниже, чем у контрольной смеси, поскольку поверхностная активность железорудных хвостов низкая. После добавления хвостов железной руды в бетон потребовалось больше суспензии для заполнения архитектуры, в результате чего прочность на сжатие хвостовых смесей при 7 d стала ниже, чем у контрольной смеси. Однако с увеличением времени прочность на сжатие быстро возрастала. Разрушение образцов указывает на то, что хвостовая смесь и контрольная смесь аналогичны и представляют собой клин верхней и нижней симметрии. После повреждения образца наблюдались видимые внутренние дефекты, такие как устьица. С увеличением доли число устьиц увеличивалось, но закономерность была слабой.

С увеличением содержания железорудных хвостов прочность на сжатие хвостовых смесей при 28 d снижалась, а затем, после первого восстановления, увеличивалась. В частности, когда замена природного заполнителя хвостами в бетоне составляла 35%, показатели прочности на сжатие в течение 28 дней были лучше, а долговременная прочность на сжатие была немного выше, чем у контрольной смеси. Свойства бетона с заменой природного заполнителя хвостами на сжатие на 45 % были плохими в основном из-за того, что избыток железорудных хвостов приводит к увеличению вредных пустот в бетонной смеси. При недостаточном перемешивании в бетоне легко возникает явление послойного выделения, развитие прочности связи между пастой и заполнителем происходит неравномерно, и общая прочность бетона на сжатие снижается [17].

3.3. Оптимальное количество смешивания хвостов железной руды

При сравнении и анализе данных испытаний количество смешивания 35% является наиболее подходящим из всех пропорций. При содержании добавки более 45 % начальная прочность хвостовой смеси была ниже, чем у контрольной смеси, а ее длительная прочность на сжатие значительно снизилась. Таким образом, он не подходит для использования в качестве бетона C30 в строительстве.

4. Дальнейшие испытания на долговечность свойств бетона с оптимальным количеством смешивания хвостов железной руды

Для оценки долговечности бетона, смешанного с 35% хвостов железной руды, были проведены три испытания на сопротивление пенетрации, морозостойкость и стойкость к карбонизации.

4.1. Исследование сопротивления проницаемости

В соответствии со стандартом JGJ/T193-2009 для испытания бетона на сопротивление проникновению были изготовлены цилиндрические образцы диаметром и высотой 150 мм. Было создано четыре группы, каждая из которых включала шесть особей. Одна группа (КС-0), считавшаяся контрольной смесью, не смешивалась с хвостами. Остальные три группы (КС-1, КС-2 и КС-3) представляли собой бетоны с содержанием 35% хвостов железной руды. Как показано на рис. 8, образцы были помещены на тестер проницаемости для испытания бетона на проникновение.

Давление воды повышали до 0,1 МПа каждые 8 ч до тех пор, пока на поверхности трех образцов бетона не проявилось просачивание. Затем испытание было остановлено. Измеренные данные испытаний бетона против инфильтрации показаны в Таблице 6.

Как показано в Таблице 6, степень непроницаемости бетона с 35% железными остатками и бетона с природным песком в основном одинакова. Включение железных хвостов не повлияло на непроницаемость бетона. Однако степень водонепроницаемости бетона с включением железных шлаков не высока, и его водонепроницаемость может использоваться только как добавка. В инженерных целях бетон необходимо добавлять в добавки к бетону для улучшения водонепроницаемости.

4.2. Исследование морозостойкости

Испытание на морозостойкость для долгосрочной работы и долговечности рядового бетона проводилось на основе национального стандарта GB/T50082-2009. Были использованы четыре группы бетонных образцов куба. Их длина, ширина и высота составляли 100 мм, и в каждой группе по два образца (один использовался в испытании на морозостойкость, а другой – на сжатие после замораживания и оттаивания). Точно так же одна группа (КД-0) была выбрана в качестве эталонного образца, а остальные три группы (КД-1, КД-2 и КД-3) содержали 35% хвостов железа. Испытание на замораживание-оттаивание проводили в низкотемпературном боксе −40 DW/200 (см. рис. 9).), а выявление потери качества проводили через каждые 25 циклов замораживания-оттаивания. Кривая потери качества для четырех групп при количестве циклов замораживания-оттаивания 200 показана на рисунке 10.

Результаты показывают, что потеря массы бетона, содержащего 35% хвостов железной руды, выше, чем у эталонного бетона. Морозостойкость бетона снизилась до 16,2% из-за песка железных шламов. Связующие свойства некоторых минералов в песке железных шлаков ослабевают при низких температурах, и часть песка на поверхности осыпается. Четыре экспериментальные кривые показывают, что масса образцов бетона увеличилась в начале испытания на замораживание-оттаивание, поскольку в образцах бетона появились микротрещины и внутрь попала вода. мелкие агрегаты осыпались с поверхности образцов. Затем масса образцов уменьшилась, но их потеря массы во всех испытаниях не превышала 3 %. После замораживания-оттаивания был проведен эксперимент по сжатию, результаты показаны на рис. 11. Прочность на сжатие образцов бетона снизилась более чем на 60% после 200 циклов замораживания-оттаивания. Потери хвостовых смесей больше, чем потери контрольной смеси. Прочность на сжатие бетона с железорудными отходами после замораживания-оттаивания составила примерно 90% от эталонного бетона; следовательно, прочность на сжатие хвостосмесей после замораживания-оттаивания имела некоторую степень дисконта [18]. При использовании в зданиях с требованиями к антифризу бетон необходимо смешивать с воздухововлекающим агентом для повышения эффективности антифриза.

4.3. Исследование стойкости к карбонизации

Код испытаний для гидравлического бетона (DL/T 5150-2001) был применен в тесте на карбонизацию. Аналогично испытанию на морозостойкость одна группа (КТ-0) образцов бетона была выбрана в качестве эталонной, а три группы (КТ-1, КТ-2 и КТ-3) образцов бетона содержали железорудные хвосты. В каждой группе по два экземпляра. Образцы бетона помещали в резервуар для карбонизации при 23°C с 22% CO 9 .0021 2 концентрация и относительная влажность 70%. После карбонизации образцов бетона образцы раскалывали и на поверхность излома распыляли 1,0% раствор фенолфталеина в этаноле. Многоточечное расстояние измеряли с каждой стороны, и среднее значение принимали за глубину карбонизации. Степень карбонизации бетона при 3, 7 и 28 d показана на рисунке 11.

Как показано на рисунке 12, с возрастом карбонизации глубина карбонизации образцов бетона изменялась нелинейно. Скорость роста карбида уменьшилась в основном из-за того, что образовавшийся CaCO ₃ в начале процесса карбонизации образовывал слой защитной мембраны на поверхности карбонизации и в определенной степени препятствовал проникновению CO ₂ . Следовательно, скорость карбонизации уменьшилась. Однако после того, как летучая зола частично заменила цемент, Ca(OH) ₂ , образовавшийся при гидратации цемента, прореагировал с SiO ₂ и Al ₂ O ₃ в летучей золе и произвел гидратированный кальций. Таким образом, стойкость бетона к поздней карбонизации частично снижается из-за того, что вторичная реакция бетона, смешанного с летучей золой, потребляет большое количество Ca(OH) 9 . 0021 2 и уменьшил значение рН [19]. Напротив, скорость карбонизации хвостовых смесей была ниже, чем у контрольной смеси на ранней стадии. При возрасте карбонизации более 7 д скорость карбонизации хвостовых смесей была выше, чем у контрольной смеси. С увеличением времени глубина карбонизации двух групп была выше, чем у контрольной смеси. Среднее значение трех групповых тестов в основном равно среднему значению контрольной смеси; 28 d глубина карбонизации менее 20 мм. Эти результаты испытаний показывают, что показатели устойчивости к карбонизации хорошие на ранней стадии, а замена природного заполнителя хвостами не связана с устойчивостью к карбонизации. Хвостовые смеси 35 % удовлетворяют требованиям по стойкости к карбонизации, предъявляемым инженерным проектированием.

После испытания на карбонизацию мы использовали другой образец в эксперименте на сжатие. Результат показан на рис. 13. По сравнению с показанным на рис. 4, прочность на сжатие образца после эксперимента по карбонизации увеличилась примерно на 5%. Основная причина заключается в том, что бетон поглощал CO ₂ из воздуха в процессе карбонизации и образовывал CaCO ₃ , чтобы сделать поверхность бетона более плотной. При испытании на сжатие предельная деформационная способность образца значительно уменьшилась. После карбонизации хрупкость образца бетона увеличилась.

Для простого бетона карбонизация является относительно благоприятной. Однако для железобетона коррозия арматуры является более серьезной, поскольку щелочность бетона после карбонизации снижается. Понятно, что в спецификации на минимальную толщину защитного слоя стали есть регламент: когда глубина карбонизации больше толщины защитного слоя, прочность стального стержня в бетоне резко снижается, что влияет на общую прочность железобетона [ 20].

5. Выводы

На основе предыдущих исследований была проведена детальная оценка модифицированных характеристик бетона с различным содержанием железорудных хвостов, чтобы решить проблему нехватки природного песка и в полной мере использовать промышленные отходы. Сделаны следующие выводы: (1) Были проведены испытания на удобоукладываемость и механические свойства образцов бетона с различным количеством железорудных отходов. Установлено, что закон набора прочности хвостовых смесей в основном эквивалентен закону набора прочности природного песчаного бетона по прочности на сжатие в возрасте 3, 7 и 28 дней. С увеличением коэффициента замещения железорудных хвостов подвижность смеси ухудшается, водоудерживающая способность смеси ниже, чем у эталонного бетона, и может возникнуть явление выделения воды. Прочность на сжатие бетона без железных хвостов достигает наибольшего значения в возрасте 7 дней, в то время как 35-процентное замещение достигает максимума в возрасте 3-х и 28-ми дней. , сопротивление проницаемости хвостовых смесей равно сопротивлению контрольной смеси. Его морозостойкость немного ниже, чем у контрольной смеси, а его стойкость к карбонизации эквивалентна таковой у контрольной смеси. (3) В целом хвосты железной руды можно использовать в качестве частичной замены природного песка для приготовления бетона. Это уменьшает количество природного песка, решает проблему загрязнения окружающей среды хвостохранилищами железной руды и способствует развитию проектов зеленого строительства.

Конкурирующие интересы

Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих интересов в отношении публикации этой статьи.

Благодарности

Эта работа поддерживается Национальным фондом естественных наук Китая (41472280, 51274133), Фондом стимулирующих исследований для выдающихся молодых ученых и ученых среднего возраста провинции Шаньдун (№ BS2015SF005), Проектом прикладных фундаментальных исследований Циндао ( № 15-9-1-33-jch), Научно-исследовательский фонд Шаньдунского университета науки и технологий для нанятых талантов (№ 2015RCJJ042) и Фонд открытия проекта Ключевой лаборатории инженерного строительства провинции Шаньдун по предотвращению и смягчению последствий стихийных бедствий (№ CDPM2013KF05).

Ссылки

1. Ю. Л. Тан, Ф. Х. Ю, Дж. Г. Нин и Т. Б. Чжао, «Проектирование и строительство входной подпорной стены вдоль стороны выработки под твердым слоем кровли», Международный журнал горной механики и горных наук , том . 77, стр. 115–121, 2015.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

2. Z. H. Zhao, W. M. Wang, L. H. Wang и C. Q. Dai, «Критерий прочности на сжатие и сдвиг модели комбинации угля и породы с учетом эффекта границы раздела», Тоннелестроение и подземная космическая техника , вып. 47, стр. 193–199, 2015.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

3. Ю. Л. Тан, Дж. Г. Нин и Х. Т. Ли, «Исследования на месте зонального разрушения пластов кровли в глубоких угольных шахтах», International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences , vol. 49, стр. 113–124, 2012 г.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

4. Z. H. Zhao, X. Z. Lv, W. M. Wang и Y. L. Tan, «Эволюция повреждений модели двойного тела, состоящей из слабосцементированных мягких пород и угля, с учетом различных интерфейсных эффектов», SpringerPlus , том.

   5, статья 292, 2016.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

5. Ю. Л. Тан, Ф. Х. Ю и Л. Чен, «Новый подход к прогнозированию расслоения пластов кровли в подземных угольных шахтах», International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences , vol. 61, стр. 183–188, 2013.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

6. С. Чжао, Дж. Фан и В. Сун, «Использование хвостов железной руды в качестве мелкого заполнителя в бетоне со сверхвысокими характеристиками», Строительство и строительные материалы , вып. 50, стр. 540–548, 2014.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

7. M. Alwaeli и J. Nadziakiewicz, «Переработка отходов окалины и стальной стружки как частичная замена песка в бетоне», Construction and Building Materials , vol. 28, нет. 1, стр. 157–163, 2012 г.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

8. К. Оноуэ, М. Токицу, М. Оцу и Т. А. Бир, «Усталостные характеристики сталеплавильного шлакобетона при сжатии в погруженном состоянии», Строительство и строительные материалы , вып. 70, стр. 231–242, 2014.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

9. З. З. Исмаил и Э. А. Аль-Хашми, «Повторное использование отходов железа в качестве частичной замены песка в бетоне», Управление отходами , том. 28, нет. 11, стр. 2048–2053, 2008.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

10. С. Чжан, С. Сюэ, С. Лю и др., «Текущая ситуация и комплексное использование ресурсов железорудного хвостохранилища», Journal of Mining Science , vol. 42, нет. 4, стр. 403–408, 2006 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

11. J. S. Tian, ​​ Study on Proportions and Applications of Concrete with Iron Mine Tailings , Университет Цинхуа, Пекин, Китай, 2012 г.

12. Z. F. He, B. X. Cui, and T. прикладные исследования в бетоне C60», Китайский журнал бетона , том. 2011. Т. 12. С. 142–144.

    Просмотр по адресу:

    Google Scholar

13. М. Давраз и Л. Гундуз, «Инженерные свойства аморфного кремнезема как нового природного пуццолана для использования в бетоне», Cement and Concrete Research , vol. 35, нет. 7, стр. 1251–1261, 2005.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

14. К. Э. Хассан, Дж. Г. Кабрера и Р. С. Малиехе, «Влияние минеральных добавок на свойства высокопрочного бетона», Цементные и бетонные композиты , том. 22, нет. 4, стр. 267–271, 2000.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

15. Q. X. Zhao, W. Sun и C. W. Miu, «Влияние и механизм взаимодействия между долей летучей золы и водосвязующим фактором на характеристики ползучести бетона с высокими эксплуатационными характеристиками», China Civil Engineering Journal , vol. . 12, нет. 42, pp. 76–82, 2009.

    Посмотреть по адресу:

    Google Scholar

16. Дж. К. Чен и Д. М. Ван, «Новый метод расчета смеси для высокопроизводительных вычислений — общий метод расчета», Журнал Китайского керамического общества , том. 28, нет. 4, стр. 194–198, 2000.

    Посмотреть по адресу:

    Google Scholar

17. А. Кастель и С. Дж. Фостер, «Прочность связи между смешанным шлаком и зольным геополимерным бетоном класса F со стальной арматурой», Цемент и Concrete Research , vol. 72, стр. 48–53, 2015 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

18. Арабани М., Мирабдолазими С.М. Экспериментальное исследование усталостных свойств асфальтобетонных смесей, содержащих железный порошок из отходов, Материаловедение и инженерия: A , vol. 528, нет. 10–11, стр. 3866–3870, 2011.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

19. Ж.-Б. Ли, Дж.-З. Сяо и З.-П. Sun, «Свойства переработанного крупного заполнителя и его влияние на переработанный бетон», Journal of Building Materials , vol. 7, нет. 4, pp. 390–395, 2004.

    Просмотр по адресу:

    Google Scholar

20. Кастро С.