Заполнители бетона - Автоматизированная информационная

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
СЕМИПАЛАТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени ШАКАРИМА
Документ СМК 3
уровня
УМКД
Учебно-методические
материалы по дисциплине
«Заполнители бетона»
УМКД
Редакция № 2
«__»______2014 г.
УМК 042-18-14.-56 / 012014
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
ДИСЦИПЛИНЫ
«Заполнители бетона»
для специальности
5В073000 – «Производство строительных материалов,
изделий и конструкций»
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Семей
2014
Содержание
2
3
4
Лекции
Практические и лабораторные занятия
Самостоятельная работа студента
1 Конспект лекций
Раздел 1 Классификация, свойства заполнителей и методы
испытаний
(6 часов).
Тема 1 Цель и задачи курса и его содержание.
План лекции:
1. Роль заполнителей в технологии бетона и ж/б изделий.
2. Свойства заполнителей.
Тема 2 Основные свойства заполнителей
План лекции:
1. Определение основных свойств заполнителя.
2. Исследование заполнителя в бетоне.
Тема 3 Методы испытаний заполнителя
План лекции:
1. Влияние заполнителей на свойства бетонной смеси.
2. Влияние заполнителя на свойства бетона.
Конспект лекции (тем 1,2 и 3)
Заполнители — природные или искусственные материалы
определенного зернового состава, которые в рационально составленной
смеси с вяжущим веществом и водой образуют бетон. Стоимость
заполнителей достигает 30…50% стоимости бетонных и железобетонных
конструкций, а иногда и более. Поэтому изучение, правильный выбор
заполнителей, рациональное их производство и применение имеют большое
народнохозяйственное значение.
Назначение заполнителей
Основная активная часть бетона — вяжущее, цемент. Именно вяжущее,
реагируя с водой, способно схватываться и твердеть, переходя из пластичного
тестообразного состояния в твердое и превращая бетонную смесь в бетон.
Зачем же нужны заполнители?
Заполнители занимают в бетоне до 80 % объема и, следовательно,
позволяют резко сократить расход цемента или других вяжущих, являющихся
наиболее дорогой и дефицитной составной частью бетона.
Цементный камень при твердении претерпевает объемные деформации.
Усадка его достигает 2 мм/м. Из-за неравномерности усадочных деформаций
возникают внутренние напряжения и трещины. Мелкие трещины могут быть
невидимы невооруженным глазом, но они резко снижают прочность и
долговечность цементного камня. Заполнитель создает в бетоне жесткий
скелет, воспринимает усадочные напряжения и уменьшает усадку обычного
бетона примерно в 10 раз по сравнению с усадкой цементного камня.
Жесткий скелет из высокопрочного заполнителя увеличивает прочность
и модуль упругости бетона (т. е. уменьшает деформации конструкций под
нагрузкой), уменьшает ползучесть (т. е. пластические необратимые
деформации бетона при длительном действии нагрузки).
Легкие пористые заполнители уменьшают плотность бетона и его
теплопроводность, делают возможным применение такого бетона в
ограждающих конструкциях, для теплоизоляции.
Специальные особо тяжелые и гидратные заполнители делают бетон
надежной защитой от проникающей радиации (на атомных электростанциях
и т. п.).
Этот неполный перечень определяет назначение заполнителей, которые
являются очень важной составной частью бетонов, влияют на их свойства и
технико-экономическую эффективность.
Классификация заполнителей
Основными
признаками
стандартизованной
классификации
разнообразных заполнителей для бетона (ГОСТ 25137—82) являются:
происхождение, крупность зерен, характер формы зерен, плотность (табл. 1).
Таблица 1 Классификация заполнителей
Происхождение
Природные
Из попутно
добываемых пород и
отходов обогащения
(природные)
Из отходов
промышленности
А. Неорганические
Природные
Вид, крупность, характер
Способ производства (обработки)
формы зерен
Плотные (плотность зерен >2,0 г/см3)
Щебень
Дробление и сортировка горных
скальных пород
Гравий
Сортировка гравийно-песчаной смеси
Щебень из гравия
То же, и дробление
Песок:
Гидромеханизированная или
обогащенный
экскаваторная добыча:
фракционированный
гидроклассификация, классификация,
из отсевов дробления
промывка, обезвоживание
классификация, промывка,
обезвоживание
обогащенный
То же
Декоративные щебень и
Дробление, сортировка, промывка и
песок
обезвоживание
Щебень и песок
Дробление и сортировка
Щебень из доменного
шлака
Пористые (плотность зерен <2,0 г/см3)
Щебень и песок из
пористых горных пород
(вулканического,
осадочного
присхождения)
То же
Дробление и сортировка
Из отходов
промышленности
Искусственные
(специально
приготовленные)
Происхождение
Щебень и песок из
пористых шлаков, из
кирпичного боя
Золошлаковые смеси,
грубодисперсные золыунос
Керамзит-гравий, песок и
его разновидности:
глинозольный керамзит;
шунгизит-гравий, песок;
зольный гравий;
вспученные аргиллит и
трепел
Азерит
Вид, крупность, характер
формы зерен
Термолит-щебень, гравий
То же
Необработанные
Обжиг со вспучиванием
подготовленных гранул (зерен) из
природного сырья, отходов
промышленности или их смеси
Подготовка шихты плавлением,
быстрым охлаждением и помолом
Способ производства, (обработки)
Обжиг без вспучивания
Аглопорит-щебень,
гравий и песок
Спекание при обжиге подготовленных
гранул песчано-глинистых пород, зол
ТЭС, отходов углеобогащения
Безобжиговый зольный
Гидратационное твердение гранул из
гравий (БЗГ)
подготовленной смеси золы и вяжущего
Шлаковая пемза-щебень
Поризация расплава шлаков и
(гравий), песок
охлаждение
Вспученный перлит,
Вспучивание при обжиге
щебень (гравий), песок подготовленных зерен из вулканических
водосодержащих пород
Куски, частицы дерева,
Измельчение, сортировка
опилки, стружка,
древесные волокна
Б. Органические
Отходы заготовки и
переработки
древесины
От переработки
Стебли хлопчатника,
сельскохозяйственной
камыша, тростника,
продукции и растений костра лубяных культур
(льна, конопли) и др.
От переработки в
Частицы пластиков,
промышленности
резины и др.
По происхождению заполнители подразделяют на три группы: 1)
природные, в том числе из попутно добываемых пород и отходов обогащения;
2) из отходов промышленности; 3) искусственные (специально
приготовленные).
Природные материалы и материалы из отходов промышленности,
получаемые без изменения их химического состава и фазового состояния,
характеризуются соответственно происхождением и петрографическим
наименованием горных пород или видом отходов. Например, изверженные
глубинные (интрузивные) породы — гранит, сиенит, диорит; доменные
отвальные шлаки. Искусственные заполнители характеризуются видом сырья
(природное, из отходов или их смесь) и технологией производства (способ
обработки). Например, получаемые из природного сырья обжигом со
вспучиванием — керамзит; получаемые поризацией расплава доменных
шлаков — шлаковая пемза.
По крупности зерен заполнители подразделяют на: 1) крупные — с
зернами (кусками) свыше 5 мм (щебень, гравий); 2) мелкие — с размером
зерен до 5 мм (песок).
По характеру формы зерен различают: 1) заполнители, имеющие
угловатую (неправильную) форму, получаемые дроблением (щебень, песок из
отсевов дробления и др.); 2) заполнители, имеющие округлую форму зерен
(гравий, природный песок и др.).
Заполнители относят к плотным или пористым в зависимости от
плотности их зерен, которая составляет соответственно свыше и до 2,0 г/см3.
Классификационной характеристикой заполнителя также может быть
его насыпная плотность, которая для крупных пористых заполнителей не
должна превышать 1200 кг/м3, а для пористых песков — 1400 кг/м3.
Вид заполнителей является одним из признаков классификации
Потоков, в соответствии с которым различают бетоны на плотных, пористых
и специальных заполнителях.
Сами же заполнители подразделяют в соответствии с основным
назначением: для тяжелых, легких, мелкозернистых бетонов, для
специальных бетонов (жаростойких, химически стойких, декоративных,
радиационно-защитных, теплоизоляционных и др.).
Рекомендуемая литература:
1. Ицкович С.М., Чумаков Л.Д., Баженов Ю.М. Технология
заполнителей бетонов. М.: Высш. шк. 1991.- 272 с.
2. Искусственные пористые заполнители и бетоны на их основе.
Справочное пособие/Под ред. Ю.П. Горлова.- М.: Стройиздат 1987.-193 с.
Контрольные задания для СРС 1-5,9
1. Возможно ли получение бетона без заполнителей?
2. Роль заполнителей в формировании требуемых свойств бетона.
3. Основные источники получения заполнителей.
4. Однородность заполнителя.
5. Возможная экономия цемента в бетоне.
Раздел 2 Влияние заполнителей на свойства бетонов (8 часов)
Тема 1 Прочность бетона.
План лекции:
1. Сцепление цементного камня с поверхностью зерен заполнителей.
2. «Армирование» бетона заполнителем.
3. Прочность заполнителей.
Тема 2 Плотность бетона. Упругость бетона.
План лекции:
1. Снижение плотности бетона.
2. Упругие деформации.
Тема 3 Теплопроводность бетона.
1. Долговечность бетона.
2. Теплопроводность.
Тема 4 Пластические деформации бетона под нагрузкой. Усадка
бетона.
1. Пластические деформации.
2. Однородность бетона.
Конспект лекции (тем 1,2,3 и 4)
Состав бетонной смеси и ее технологические свойства, необходимые
для обеспечения удовлетворительного перемешивания, транспортирования,
укладки и уплотнения, в значительной мере определяются содержанием и
качеством применяемых заполнителей.
Состав бетонной смеси
При проектировании состава бетонной смеси, как правило, исходят из
необходимости получения бетона заданной прочности и консистенции при
минимальном расходе цемента. Для бетонов плотной структуры требование
минимального расхода цемента обеспечивается максимальным насыщением
объема бетона заполнителями.
Если пустотность крупного заполнителя (гравия или щебня) Vпуст. к, то
максимальное насыщение бетона заполнителями будет при расходе мелкого
заполнителя VM=0,01Vпуст. к (множитель 0,01 введен потому, что пустотность
выражена в процентах). В этом случае пустотность смеси мелкого и крупного
заполнителей (%)
min
Vпуст
.см 
Vпуст. мVпуст.к
100
,
где Vпуст.м — пустотность мелкого заполнителя (песка), %.
Например, если пустотность гравия составляет 32 %, а пустотность
песка — 27%, то минимальная пустотность смеси гравия и песка составит 8,6
%.
При этом условно допускаются, что все пустоты в крупном заполнителе
могут быть заполнены мелким без раздвижки зерен. В действительности это
невозможно, так как вблизи контактов зерен крупного заполнителя зазоры
между ними столь узки, что вокруг каждой точки контакта образуется
некоторая зона пустот, недоступных для заполнения песком.
Таким образом, если взять объем песка Vм=0,01 Vпуст. к, то зерна
крупного заполнителя в смеси неминуемо будут раздвинуты и пустотность
смеси несколько увеличится. На практике, исходя из требуемой подвижности
или жесткости бетонной смеси, объем песка в смеси заполнителей обычно
берут с некоторым избытком к пустотности крупного заполнителя, определяя
этим раздвижку зерен последнего.
Рисунок 1 - Зависимость пустотности смеси от объемного содержания
мелкого и крупного заполнителей
Зависимость пустотности смеси от соотношения мелкого и крупного
заполнителей И. Н. Ахвердов выражает графически (рис.1). Для построения
графика по оси абсцисс откладывают объем песка от 0 до 1 м 3 в
определенном масштабе. Затем параллельно откладывают объемы крупного
заполнителя в обратном порядке и в другом масштабе: в интервале расходов
песка от 0 до VM=0,01 Vпуст.к полагают расход крупного заполнителя
равным 1 м3 на 1 м3 смеси, а оставшийся отрезок оси абсцисс делят
пропорционально уменьшению расхода крупного заполнителя от 1 м3 до 0.
По оси ординат откладывают слева (при расходе заполнителя VK=1 м3 и песка
Vм = 0,01 пуст.к=0) пустотность крупного заполнителя Vпуст.к, справа (при
VK=0 и VM=1 м3) —пустотность песка Vпуст.м, а против объема песка VM —
минимальную пустотность смеси. Соединив точки прямыми, получают
график, ординаты которого соответствуют пустотности смеси мелкого и
крупного заполнителей, взятых в том или ином соотношении. Например, если
при Vпуст.к=32% и Vпуст.м=27% (см. рис.1) примем расход крупного
заполнителя Vк=0,9 М3 на 1 м3 смеси, то песка потребуется Vм=0,4 м3 и
пустотность смеси составит Vпуст. см=11 %; если Vк=0,7 м3, то Vм=: — 0,55 м3,
а Vпуст. см=14,5 % и т. д.
Пустотность смеси заполнителей определяет расход цементного теста.
Чем меньше крупного заполнителя в смеси, тем больше пустотность и расход
цементного теста. Если вообще отказаться от применения крупного
заполнителя, то получают мелкозернистый бетон, пустотность заполнителя
для которого в вышеприведенном примере составит 27 %, почти в 2,5 раза
больше, чем при расходе на 1 м3 смеси 0,9 м3 крупного заполнителя.
Соответственно возрастает и расход цемента. Поэтому, как правило,
стремятся насытить бетонную смесь крупным заполнителем (не менее 0,7 м3
на 1 м3 смеси).
Н. Я. Спивак предложил оценивать зерновой состав заполнителей для
легкого бетона «структурным фактором» - отношением объема мелкого
заполнителя в насыпном виде к сумме пофракционных объемов мелкого (М)
и крупного (К) заполнителей. Оптимальное значение этого показателя,
обеспечивающее лучшие свойства легкого бетона при наименьшем расходе
цемента, определяют максимумом суммы пофракционных объемов мелкого и
крупного заполнителей в единичном объеме смеси, т. е. наименьшей
пустотностью смеси заполнителей.
С целью снижения расхода цемента следует применять также крупный
заполнитель с возможно меньшей пустотностью. Для этого составляют
наиболее рациональные смеси различных по крупности фракций
заполнителя.
Чем больше диапазон крупности зерен в смеси заполнителя, тем
меньше может быть расход цемента, поскольку каждое более крупное зерно
заполнителя замещает равновеликий объем бетонной смеси. Поэтому при
бетонировании массивных сооружений помимо обычного заполнителя
добавляют так называемый «изюм» — крупный булыжник, рваный камень и
т. п.
Согласно СНиП, предельная крупность заполнителя должна быть не
больше 3/4 расстояния между прутьями арматуры в железобетоне, или 1/4
наименьшего размера сечения балочных элементов, или 1/2 толщины
плитных элементов. Следует иметь в виду, что уменьшение предельной
крупности заполнителя ведет к относительному перерасходу цемента.
Цементное тесто расходуется не только на заполнение межзерновых
пустот в заполнителе, но и на обволакивание всех его зерен. При этом в
зависимости от вязкости цементного теста имеет место большая или меньшая
раздвижка зерен заполнителя. Таким образом 1 м3 заполнителя за счет
обмазки его зерен цементным тестом как бы разбухает. Дополнительный
объем бетона (по И. Н. Ахвердову)
Vб   sП П  sГ Г ,
где δ — толщина слоя обмазки зерен заполнителя цементным тестом; sП
и sГ — удельная поверхность соответственно песка и крупного заполнителя;
П и Г — расход соответственно песка и крупного заполнителя (по массе).
Минимальный расход цементного теста на 1 м3 бетона (по И. Н.
Ахвердову)
VТ 
0,01Vпуст.см   sП П  sГ Г 
1   sП П  sГ Г 
.
Расход цементного теста на 1 м3 бетона тем больше, чем больше
удельная поверхность заполнителя. При этом наибольшее значение имеет
удельная поверхность песка: чем мельче зерна, тем больше удельная
поверхность. Поэтому в скобках приведенных формул основной вес имеет
первое слагаемое. Удельная поверхность гравия составляет 1...5 см2/г,
обычного песка средней крупности - 40...70, а мелкого песка — до 200 см2/г,
т. е. 20 м2/кг, или 2 га/т. Естественно, что применение слишком мелких песков
ведет к перерасходу цемента.
Как указано выше, пустотность и удельная поверхность заполнителей
зависят не только от крупности, но и от формы зерен. При одинаковой
крупности гравий, состоящий из зерен округлой, окатанной формы,
способных укладываться более компактно, отличается от щебня несколько
меньшей пустотностью и меньшей удельной поверхностью зерен. Некоторые
виды пористых заполнителей имеют сильно развитую поверхность,
открытую пористость и повышенную пустотность (природная и шлаковая
пемза, аглопоритовый щебень, топливные шлаки). Для таких заполнителей
особенно важно иметь объективные оценки характеристик, получаемые при
испытании в бетоне (цементном тесте).
Таким образом, от содержания и качества заполнителей зависит расход
цементного теста, необходимого для получения бетона плотной структуры.
Однако заполнители влияют не только на расход?; цементного теста, но и на
его качество, поскольку связывают в бетонной смеси часть воды затворения и
тем самым изменяют истинное водоцементное отношение. Это необходимо
учитывать, определяя заранее водопотребность заполнителей.
Расчет водопотребности обычных заполнителей для тяжелого етона
сравнительно прост, поскольку в основном учитывает воду, добавляемую на
смачивание поверхности зерен заполнителей. Если же заполнители пористые,
то они способны поглотить из бетонной смеси гораздо больше воды, причем
этот процесс растянут во времени.
В оценке значимости этого явления пока нет единого мнения, что
связано со сложностью как самого процесса, так и его последствий.
В легком бетоне на пористых заполнителях происходит процесс
самовакуумирования: заполнители, как микронасосы, отсасывают воду,
уплотняя тем самым цементное тесто. В результате повышается прочность
цементного камня, улучшается его сцепление с поверхностью заполнителя,
растет прочность бетона. Многие исследователи подтверждают эту точку
зрения экспериментальными данными, согласно которым цементный камень
в контактных зонах легкого бетона более прочен и имеет более плотную
структуру.
Согласно другим данным (Т. Ю. Любимовой), микротвердость
цементного камня в зоне контакта с пористыми заполнителями снижается.
Нередко отмечается, что если в зоне контакта с пористыми заполнителями
цементный камень плотнее, то это сопровождается его разрыхлением в
межзерновых зонах.
В зарубежной практике пористые заполнители, как правило,
рекомендуют предварительно увлажнять. Опыты показывают, что на
водонасыщенных пористых заполнителях (когда самовакуумирование
исключено) получается бетон не меньшей прочности, чем на сухих.
Во всех случаях водопоглощение заполнителей следует определять и
учитывать при проектировании состава бетонной смеси. Водопоглощение
зависит от пористости заполнителей, а также и от вида пор, которые могут
быть открытыми или замкнутыми, крупными или мелкими, в форме ячеек
или капилляров. Наиболее интенсивный отсос влаги, который может
привести к значительному обезвоживанию цементного теста и потере
удобоукладываемости бетонной смеси, наблюдается при применении
заполнителей с открытой мелкой пористостью, особенно капиллярной.
Рекомендуемая литература:
1. Виноградов Б.Н. Влияние заполнителей на свойства бетона. М.:
Высш. шк. 1979.-175 с.
2. Элинзон М.П. Производство искусственных пористых заполнителей.
М.: Высш. шк. 1974. - 265 с.
3. Роговой М.И. Технология искусственных пористых заполнителей и
керамики. М.: Высш. шк. 1974. - 241 с.
Контрольные задания для СРС 1-11
1. Заполнители для тяжелого бетона: песок.
2. Заполнители для тяжелого бетона: гравий.
3. Заполнители для тяжелого бетона: щебень.
4. Общие принципы организации производства и проектирования
предприятий по производству заполнителей из плотных природных
материалов.
Раздел 3 Природные заполнители (8 часов).
Тема 1 Сырьевая база. Песок.
План лекции:
1. Зерновой состав.
2. Содержание примесей.
3. Влажность.
4. Добыча природного песка.
Тема 2 Гравий.
План лекции:
1. Технические требования.
2. Добыча и фракционирование.
3. Промывка.
4. Обогащение.
Тема 3 Щебень.
План лекции:
1. Технические требования.
2. Производство.
3. Обогащение.
Тема 4 Технологические схемы производства щебня, гравия и
песка.
План лекции:
1. Общие принципы и положения.
2. Технология производства природного заполнителя.
Конспект лекции (темы 1, 2, 3 и 4)
Рассматриваемые в этом разделе заполнители имеют наибольшее
применение. Они используются для получения обычных тяжелых бетонов, а
также в ряде случаев для бетонов специального назначения.
Сырьевая база
Плотные природные каменные горные породы — основная сырьевая
база для производства заполнителей. По происхождению, определяющему
важнейшие отличительные свойства, горные породы подразделяются на три
класса: изверженные, осадочные и метаморфические.
Изверженные горные породы образовались в результате застывания
расплавленной магмы. Их структура и свойства зависят от условий, в
которых остывала магма. Глубинные (интрузивные)) изверженные породы,
образовавшиеся при медленном остывании магмы, отличаются зернистокристаллической структурой, тогда как излившиеся (эффузивные) породы,
образовавшиеся при сравнительно быстром остывании магмы на
поверхности, застыли, не успев закристаллизоваться, и имеют стекловатую,
скрытокристаллическую
или
порфировую
(с
кристаллическими
вкраплениями) структуру.
По химическому составу изверженные породы подразделяются на
кислые (SiO2 более 65%), средние (55 ... 65%) и основные (менее 55%). К
кислым относятся граниты — глубинные породы зернисто-кристаллической
структуры. Породообразующие минералы гранита: полевые шпаты (в
основном ортоклаз К2О·А12О36SiO2) — до 70%, кварц (кристаллический
кремнезем SiO2) — более 20%, слюды (гидроалюмосиликаты: светлая
калиевая слюда — мусковит, темная железисто-магнезиальная — биотит) и
др.— около 5%. Из изверженных пород граниты наиболее широко
используются для производства заполнителей.
Граниты имеют плотность 2600...2700 кг/м3, близкую к плотности
составляющего их вещества, поскольку пористость гранитов мала.
Водопоглощение обычно не превышает 0,5%. Предел прочности при сжатии,
как правило, более 100 МПа, часто (достигает 200 ... 250 МПа. Прочность при
растяжении примерно в 50 раз меньше. Цвет обычно красноватый или серый.
К средним изверженным породам относятся глубинные породы (диорит,
сиенит) и их излившиеся аналоги (андезит, трахит). Последние весьма
активно взаимодействуют со щелочами, поэтому возможности
их
применения в цементных бетонах ограничены. Они кислостойки и
применяются в качестве заполнителей в кислостойких бетонах на жидком
стекле.
Диорит и сиенит отличаются от гранитов отсутствием кварца.
Встречаются они реже. Преобладает зеленоватая окраска — темная у
диорита, светлая у сиенита. Предел прочности при сжатии диорита—до 250
МПа, сиенита — до 180 МПа. Для производства заполнителей могут
применяться наравне с гранитами.
К изверженным горным породам с малым содержанием кремнезема
(основным) относятся глубинная порода габбро и излившиеся базальт и
диабаз. Эти породы отличаются особо высокой прочностью (предел
прочности при сжатии до 300 ... 500 МПа) и большой плотностью (более 3000
кг/м3). Габбро — порода преимущественно крупнокристаллическая, базальт и
диабаз — мелко- или скрытокристаллические. Цвет этих пород — от серого
до черного, иногда с зеленым оттенком. В значительных объемах
используются для производства заполнителей.
Осадочные горные породы образовались в природе как результат
разрушения первичных пород. Под действием воды, ветра, переменных
температур, химической и биохимической коррозии торные породы
постепенно разрушались, распадались, образуя материал для новых,
вторичных отложений.
Обломочные осадочные породы образовали залежи песка и гравия—
самых доступных, дешевых и широко применяемых заполнителей для
бетонов. Это рыхлые породы, представляющие собой скопление обломков
материнской горной породы, чаще всего зерен кварца как наиболее стойких
(менее стойкие минералы горных пород, в частности гранитных, явились
исходными реагентами для образования глинистых минералов).
Кварцевыми называют пески с содержанием кварца более 60% (нередко
до 95%). Пески с содержанием зерен полевого шпата до 50% называют
кварцево-полевошпатовыми, а при большем содержании таких зерен —
полевошпатовыми.
Большинство эксплуатируемых месторождений песка и гравия
аллювиального происхождения. Они образованы речными отложениями. Как
известно, вода в зависимости от скорости течения может переносить более
или менее крупные зерна горных пород. Когда при выходе в широкое русло
или по иным причинам скорость потока уменьшается, из воды выпадают
более крупные частицы горных пород, при дальнейшем уменьшении
скорости течения воды выпадают в осадок и менее крупные песчинки; лишь
пылеватые, илистые и глинистые частицы как более мелкие обычно уносятся
водой и отлагаются в последнюю очередь. Таким образом, вода не только
переносит и переотлагает залежи песка и гравия, но одновременно промывает
и сортирует их. Зерна песка и гравия в речных (а также морских, озерных)
отложения имеют более или менее окатанную форму.
Песок и гравий горные (овражные) ледникового происхождения не
отсортированы, залегают в виде песчано-гравийных смесей и часто
загрязнены глинистыми примесями. Более окатанными являются обычно
крупные зерна гравия, мелкие же зерна могут иметь шероховатую
поверхность. Среди окатанных зерен много менее прочных карбонатных (из
обломков известняков).
Эоловые залежи песков, образованные ветрами (дюнные, барханные и
т. п.), в бетонах применяются ограниченно. Эти пески слишком мелки, а их
зерна имеют очень гладкую, полированную поверхность, что ухудшает их
сцепление с цементным камнем.
Обломочные горные породы могут быть сцементированными. Так,
песчаники образовались в результате уплотнения песков (преимущественно
кварцевых) и склеивания их цементирующими веществами, принесенными
просачивающимися водами. Отдельные разновидности песчаников прочны
(предел прочности до 150 МПа) и применяются для производства
заполнителей.
Значительное место в производстве заполнителей для бетона отводится
карбонатным осадочным породам — известнякам и доломитам.
В природе встречаются известняки главным образом органогенного
происхождения. Они представляют собой продукты жизнедеятельности и
отмирания различных организмов в водных бассейнах, скопившиеся,
уплотнившиеся и частично кристаллизовавшиеся в течение длительных
геологических процессов. Плотные кристаллические известняки имеют
плотность до 2700 кг/м3 и предел прочности при сжатии до 200 МПа. Другие
разновидности известняков могут быть неоднородны по плотности и
прочности.
Основной породообразующий минерал известняков — кальцит СаСО3.
Известняки стойки при воздействии щелочей в среде портландцементного
камня отличаются хорошим сцеплением с ним в бетоне. Имеют
преимущественно светло-серый или желтоватый цвет.
Доломит составлен одноименным минералом СаСО3·MgCO3. Эта
горная порода также может быть весьма плотной и прочной. Распространены
доломитизированные известняки с различной степенью замещения карбоната
кальция карбонатом магния.
Метаморфические горные породы образовались в результате
изменения изверженных или осадочных пород в толще земной коры под
действием высоких давлений и температур, а также сдвигов. Из
метаморфических пород для производства заполнителей используются
гнейсы — метаморфизированные граниты. От гранитов гнейсы отличаются
слоистым строением. Если слоистость (сланцеватость) сильно выражена, то
при дроблении такой породы образуются пластинчатые зерна, что
нежелательно.
Метаморфизированные кремнистые песчаники — кварциты,
представляют высокопрочную горную породу из сросшихся между собой
кристаллов кварца. Кварциты стойки к воздействию щелочей и кислот.
Однако сцепление их с цементным камнем недостаточное.
Мраморы образовались в результате перекристаллизации известняков,
составлены кристаллами кальцита, часто с примесью доломита. Имеют
высокий предел прочности (до 300 МПа), разнообразную окраску, при
дроблении образуют зерна с шероховатой поверхностью, обеспечивающей
хорошее сцепление с цементным камнем в бетоне.
Те или иные из перечисленных горных пород, пригодных для
получения высококачественных заполнителей, имеются во многих районах
страны. Выявленные запасы огромны, но систематическая геологическая
разведка продолжается и имеет целью, главным образом, обнаружение
месторождений нерудных ископаемых как можно ближе к районам
применения, крупным стройкам, базам индустриального строительства.
При разработке месторождений природного сырья необходимо
предварительно оценить возможные экологические последствия. Сырье
необходимо добывать бережно, стремиться к его полному и экономному
использованию, а после выработки месторождения производить работы по
максимально возможному восстановлению ландшафта и рекультивации
земель.
Рекомендуемая литература:
1. Олюлин В.В. Переработка нерудных строительных материалов М.:
Стройиздат 1988. - 131 с.
2. Онацкий С.П. Производство керамзита М.: Высш. шк. 1987. - 155 с.
3.
Нормы
технологического
проектирования
предприятий
промышленности нерудных строительных материалов. Л.: Стройиздат 1977. 37 с.
Контрольные задания для СРС 1-5,9
1. Песок из отсевов дробления.
2. Обогащение и фракционирование песка.
3. Склады готовой продукции.
Раздел 4 Виды пористых заполнителей, технология и особенности
применения, технико-экономическая оценка (8 часов).
Тема 1 Заполнители вулканического происхождения.
План лекции:
1. Природные пористые заполнители вулканического происхождения.
2. Пемза.
3. Вулканические шлаки.
4. Туфы и туфовые лавы.
Тема 2 Заполнители осадочного происхождения.
План лекции:
1. Пористые известняки и ракушечники.
2. Кремнеземистые породы.
Тема 3 Обогащение пористых заполнителей.
План лекции:
1. Отсадка в воздушной среде.
2. Способ сепарации пористых заполнителей в пневмосуспензии.
3. Способ разделения в воздушном потоке.
Тема 4 Заполнители их отходов промышленности. Искусственные
пористые заполнители. Заполнители для различных видов бетона.
План лекции:
1. Металлургические шлаки. Топливные шлаки. Смеси. Древесные
отходы. Другие отходы промышленности.
2. Керамзит. Аглопорит. Шлаковая пемза. Шунгизит. Азерит. Термолит.
3. Обжиговый зольный гравий. Безобжиговый зольный гравий.
4. Вспученный перлит. Вспученный вермикулит. Другие заполнители и
технологические решения.
5. Гидротехнический бетон. Дорожный бетон. Асфальтовый бетон.
Легкий бетон. Силикатный бетон.
Конспект лекции (тем 1,2,3 и 4)
Из разнообразных пористых горных пород получают заполнители для
легких бетонов. Но эти заполнители обладают также некоторой прочностью,
которая, хотя и меньше, чем у заполнителей из плотных горных пород, но все
же достаточна для получения бетонов требуемых классов.
По крупности зерен пористые заполнители делятся на песок (до 5 мм)
и щебень. Щебень разделяют на фракции 5 ... 10, 10 ... 20 и 20 ... 40 мм.
Допускается также щебень крупностью 5 ... 20 или 5 ... 40 мм.
Основная маркировка пористых заполнителей установлена по
насыпной плотности. Если она составляет 400 ... 500 кг/м3, заполнитель
относя к марке 500, при насыпной плотности до 600 кг/м3 — к марке 600 и т.
д. ГОСТ 22263—76 предусматривает марки щебня 300, 350, 400 и далее до
1200 с градацией через 100 кг/м3; марки песка —500 ... 1400.
Кроме того, установлены марки щебня по прочности, причем для
разных видов щебня стандартом предусмотрены соответствующие
требования к прочности при сдавливании в цилиндре.
Прочность пористого заполнителя наиболее целесообразно определять
непосредственным испытанием в бетоне.
Стандартом предписано применение пористых заполнителей
различных марок по прочности в тех или иных легких бетонах.
Согласно ГОСТ 22263—76, для щебня разных марок по насыпной
плотности установлены минимально допустимые марки по прочности.
Таким образом, все основные показатели свойств заполнителей и
направление их использования в бетонах взаимосвязаны.
Как правило, чем мельче фракция пористого заполнителя, тем больше
ее насыпная плотность и плотность зерен. Это объясняется тем, что при
измельчении пористость материала уменьшается, причем в первую очередь за
счет разрушения материала по наиболее крупным порам. Интенсивность
увеличения плотности по мере дробления зависит от крупности пор в
материале и равномерности их распределения. Разница в плотности песка и
щебня для мелко-пористых пород сравнительно невелика, а для
крупнопористых значительна.
При дроблении пористой породы с увеличением плотности зерен
возрастает и их прочность. Прочность зерен заполнителя выше прочности
исходной породы, определенной испытанием сравнительно крупных
образцов. Поэтому допускается использование для производства
заполнителей пористых горных пород, предел прочности которых при сжатии
не менее 50% требуемого предела прочности бетона.
Коэффициент размягчения щебня из пористых горных пород должен
быть не менее 0,6 при использовании в конструкционно-теплоизоляционных
и не менее 0,7 — в конструкционных бетонах.
Природные пористые заполнители могут быть вулканического или
осадочного происхождения.
Для получения пористых заполнителей из осадочных горных пород в
основном используются карбонатные — пористые известняки и
ракушечники, а иногда пористые кремнеземистые породы.
Пористые известняки и ракушечники. При дроблении известняков
плотностью менее 1800 кг/м3 получают щебень с насыпной плотностью до
1000 кг/м3 (при межзерновой пустотности примерно 40 ... 50%), который в
соответствии с классификацией ГОСТ 9757—83 относится к пористым
заполнителям.
Известняки-ракушечники представляют собой осадочные породы в
виде скопления мелких раковин, сцементированных известняковыми
отложениями. Они отличаются от обычных мелкопористых известняков
ноздреватой крупнопористой структурой.
Плотность известняков-ракушечников составляет в основном
1000...1600 кг/м3 при пределе прочности 0,5...10 МПа, а обычных пористых
известняков—1600 ... 1800 кг/м3 при пределе прочности до 25 МПа.
Встречается также разновидность пористых известняков в виде известкового
туфа — осадка углекислых вод с плотностью 1400 ... 1800 кг/м3 и пределом
прочности при сжатии 5 ... 15 МПа.
Предел прочности пористых известняков пропорционален плотности в
4... 5-й степени, т. е. пористость в данном случае приводит :к значительно
большему снижению прочности, чем в материалах типа пемзы, туфовых лав
и даже вулканических туфов. Еще сильнее снижается прочность с
уменьшением плотности ракушечников (в 5...6-й степени), что объясняется
некомпактной упаковкой зерен-ракушек.
Необходимо, однако, иметь в виду, что приведенные показатели
прочности получают испытанием на сжатие выпиленных из породы
образцов. Зерна дробленого заполнителя, как указано выше, оказываются
прочнее исходной породы. Поэтому на пористых известняках и
ракушечниках без существенного перерасхода цемента (по сравнению с
другими заполнителями) получают бетоны плотностью 1800 ... 2200 кг/м3 и
пределом прочности 5 ... 20 МПа.
Месторождения пористых известняков и ракушечников широко
распространены на Украине, в Молдавии, Азербайджане, Средней Азии и ряде
областей РСФСР. Они являются источником получения пиленого камня для
массового строительства. Остающиеся в карьерах отходы после дробления и
сортировки дают заполнители для бетонов.
В некоторых районах имеются залежи рыхлого ракушечника, т. е.
несцементированных между собой раковинок и их осколков. Этот материал
может быть применен в качестве заполнителя для бетона непосредственно
или после некоторого дробления.
Кремнеземистые породы. Среди кремнеземистых пород осадочного
происхождения ограниченное применение в качестве заполнителей находят
опока, спонголит, алевролит, месторождения которых разрабатываются на
Украине и в Грузии. Эти породы имеют плотность 800 ... 1400 кг/м 3, предел
прочности при сжатии 2,5 ... 15 МПа. Структура зернистая, мелкопористая.
В состав указанных пород входит аморфный кремнезем в виде опала,
халцедона. Они весьма активно взаимодействуют со щелочами цемента.
Поэтому в цементном бетоне такие заполнители применять опасно, они
могут вызвать коррозионные процессы.
Рекомендуемая литература:
1. Ицкович С.М., Чумаков Л.Д., Баженов Ю.М. Технология
заполнителей бетонов. М.: Высш. шк. 1991.- 272 с.
2. Искусственные пористые заполнители и бетоны на их основе.
Справочное пособие/Под ред. Ю.П. Горлова.- М.: Стройиздат 1987.-193 с.
3. Олюлин В.В. Переработка нерудных строительных материалов М.:
Стройиздат 1988. - 131 с.
4. Онацкий С.П. Производство керамзита М.: Высш. шк. 1987. - 155 с.
5.
Нормы
технологического
проектирования
предприятий
промышленности нерудных строительных материалов. Л.: Стройиздат 1977. 37 с.
Контрольные задания для СРС 1-5
1. Ячеистый бетон. Гипсобетон. Жаростойкий бетон.
2. Кислото- и щелочестойкие бетоны.
3. Бетон для зашиты от радиации. Фибробетон. Декоративный бетон.
4 Методические указания для выполнения практических
(семинарских) занятий
Практическая работа №1 Примеры расчета и составления схем
производства плотных заполнителей (3 часа).
Для занятий необходимо иметь исходные данные дробильносортировочной
установки
по
переработке
ПГС,
добываемой
гидромеханизированным способом и зерновой состав исходной горной
массы.
План практического (семинарского) занятия.
1. Предприятия нерудных строительных материалов, производящие
заполнители для бетона, представляют производственный комплекс,
включающий добычу сырья в карьере и его переработку на заводе.
Сырье добывают, применяя экскаваторный способ разработки
месторождение или средства гидромеханизации. К последним, например,
относятся плавучие землесосные снаряды, используемые при разработке
подводных и обводненных песчано-гравийных месторождений.
Технологические схемы заводов по производству заполнителей для
бетона определяются поступающей на переработку исходной горной массой,
номенклатурой и качеством готовой продукции, типом применяемого
оборудования с учетом комплексности использования сырья, экономии
сырьевых, материальных и топливно-энергетических ресурсов.
Основными классификационными характеристиками добытой для
переработки горной массы являются прочность, однородность, абразивность,
размер кусков и частиц материала (гранулометрия исходной массы),
количество и вид содержащихся в них загрязняющих включений, которые
могут быть легко-, средне- и труднопромывистыми, например пыль, глина и
др.
Нормы технологического проектирования предприятий нерудных
строительных материалов ОНТП—18—85 подразделяют перерабатываемые
горные породы на четыре типа, выделяя в первом и четвертом типах две
подгруппы: I — прочные однородные абразивные горные породы,
включающие I-1 — изверженные горные породы (граниты, диориты,
сиениты, базальты и др.) пределом прочности на сжатие до 300 МПа, чистые
или незначительно загрязненные легкопромывистыми включениями; I -2 —
метаморфические абразивные осадочные горные породы (песчаники) с
прочностью на сжатие до 300 МПа и большим содержанием мелкой фракции
0...150 (200) мм исходной горной массе, загрязненные легко- и
среднепромывистыми включениями;
II — прочные однородные малоабразивные осадочные горные породы
известняки, доломиты и др.) с пределом прочности на сжатие до 200 МПа,
незначительно загрязненные легко- и среднепромывистыми включениями; III
— неоднородные по прочности малоабразивные горные породы, содержащие
слабые разности, загрязненные средне- и труднопромывистыми
включениями;
IV — сырье для производства песка, гравия и щебня из гравия для
строительных работ; VI-1 — валуно-гравийно-песчаная и гравийно-песчаная
горные породы с содержанием гравия и валунов прочностью на сжатие до 50
МПа — 50% и менее, загрязненные средне- и труднопромывистыми
включениями — до 10...12%; IV-2 — валуно-гравийно-песчаная и гравийнопесчаная горные породы с содержанием гравия и валунов прочностью га
сжатие до 300 МПа — 50% и более, загрязненные легкопромывистыми
включениями — до 5%. По характеру производства, использующего
определенные типы горных пород, и основным видам выпускаемых
заполнителей различают заводы: щебеночные с экскаваторным способом
разработки месторождений горных пород типа I...III; гравийно-щебеночные и
гравийно-песчаные как с экскаваторным, так и с гидромеханизированным
способом добычи горных пород типа IV-2 и IV-1; песчаные, в основном с
гидромеханизированным способом добычи горной массы, содержащей до
10% гравия.
Заводы с экскаваторным способом добычи сырья имеют мощность
0,6...2,8 млн.м3 в год, гидромеханизированные — 0,6...1,2 млн.м3 в год и более
при сезонном и круглогодовом режимах работы.
При разработке месторождений с небольшими и средними запасами
сырья для производства щебня целесообразно применение сборно-разборных
автоматизированных дробильных линий типа САДЛ или передвижных
дробильно-сортировочных установок типа ПДСУ производительностью до
200...400 тыс.м3 в год.
Проектирование технологии производства заполнителей основывается
на результатах технологических испытаний сырья, определяющих схему
технологического процесса: число стадий дробления и виды грохочения,
типы дробилок и грохотов, способы и оборудование для промывки и очистки
материала, его обезвоживания, необходимость операций обогащения по
прочности, зерновому составу или форме зерен, а также мероприятия по
утилизации отходов производства.
Пример 1.
Дробильно-сортировочная установка по переработке ПГС, добываемой
гидромеханизированным способом.
Исходные данные
Производительность – 112 тыс./м3
Режим работы – сезонный, 140 дней, двухсменный с 6-дневной рабочей
неделей.
Годовой фонд рабочего времени – 1960 ч.
Коэффициент использования оборудования во времени – 0,9.
Годовой фонд чистого времени работы оборудования – 1760 ч.
Технология переработки: предварительное разделение пульпы по
граничному зерну 5 мм, обезвоживание песчаной пульпы на картах намыва,
грохочение и дробление гравийного материала с выделением мелких фракций
(5-20 мм) гравия и щебня из гравия.
Характеристика исходной горной массы приведена ниже.
Зерновой состав исходной горной массы:
Содержание, %
По классам (частные остатки)
Суммарные (полные остатки)
+70
0,5
0,5
40-70
3,6
4,1
Крупность классов, мм
25-40 20-25
15-20
8,2
3,4
14,5
12,3
15,7
30,2
5-15
14,4
44,6
Содержание глинистых примесей и илистых частиц в песке составляет
в среднем — 3% (апл). Средние насыпные плотности, т/м3: песка — 1,63;
гравия — 1,5; песчано-гравийной смеси — 1,55.
Расчет качественно-количественной схемы
Классификация
(предварительное
разделение,
операция
I).
Эффективность грохочения на колосниковом грохоте принята равной Ек=
60%. Тогда надрешетный продукт колосникового грохота фр. +5 мм:
γ1=44,6+0,4х55,4=44,6+22,1=66,7%.
Подрешетный продукт колосникового грохота (песок):
γ2 =100-66,7 =33,3.
Обезвоживание на карте намыва (операция II). Слив из карты намыва:
γ4= γ2·kсл=33,3·0,08 =2,7%
или γ4=апл·Еi = 3·0,9 = 2,7%.
Песок на карте намыва: γ3= γ2- γ4= 33,3 - 2,7 = 30,6.
Грохочение (операция III).
0-5
55,4
100
Надрешетный продукт колосникового грохота (фр. +5 мм) сортируется
на двухситовом грохоте с размером ячеек сит 20 и 5 мм.
Зерновой состав дробленого материала:
Фракции, мм
По классам (частные
остатки)
Суммарные (полные
остатки)
+70
40-70
25-40
20-25
15-20
5-15
0-5
0,5
3,6
8,2
3,4
14,5
14,4
22,1
0,5
4,1
12,3
15,7
30,2
44,6
66,7
Эффективность грохочения ·Еi = 95%, выход продуктов: - гравий крупнее 20
мм:
γ5+20=15,7+0,05х(66,7-15,7)=15,7+2,5=18,2%
2,5% замельченного надрешетного продукта фракции 0-20 мм,
подразделяется пропорционально содержанию в исходном зерновом составе
(28,9/22,1), т.е. фр. 5-20 мм - 1,4%, фр. 0-5 мм — 1,1%. - фракции 5-20 мм:
γ6=(28,9-1,4)+0,05х(22,1-1,1)=27,5+1,0=28,5%;
- песок:
γ7-5= γ1- γ5- γ6=66,7-18,2-28,5=20,0%
Дробление (операция IV).
Материал крупнее 20 мм дробится в конусной дробилке КСД-1200Т с
разгрузочной щелью 15 мм.
Зерновой состав исходного материала (γ5) подаваемого в дробилку:
Фракции, мм
Частные остатки
+70
40-70
20-40
15-20
5-15
0-5
0,5
3,6
11,6
0,7
0,7
1,1
Всего
18,2
Дробится материал крупнее 15 мм в количестве 16,4%.
Для определения зернового состава материала после дробления сначала
находят относительный выход фракций аi и Ai (рисунок 1) по характеристике
крупности продуктов дробления, затем выход этих фракций к количеству
поступающему в дробилку:
а   15
а i
 аi15 .
100
Из исходных 18,2% не дробится 1,8%, в т.ч. песчаная фракция в количестве
1,1% и фр. 5-15 мм — 0,7%, для которой принято подразделение: 5-10 мм — 0,3%
10-15 мм - 0,4%.
а 0исх
5 
26  16,4
 1,1  4,2  1,1  5,3%
100
Зерновой состав дробленого материала:
Фракции, мм
0-5
5-10
10-15
15-20
20-32
Относительный выход фракций, %
полные остатки, Аi,
частные остатки, аi
(суммарный выход)
100
26
20
74
54
19
18
35
17
17
Сумма
100
Выход фракций к
исходному материалу,
γ
4,2+ 1,1 = 5,3
3,3 + 0,3 = 3,6
3,1 +0,4 = 3,5
3,0 3,0
2,8 2,8
16,4 18,2
Рисунок 1 - Характеристика крупности продуктов дробления в КСД1200Т
при ширине разгрузочной щели е=15 мм
Циркулярная нагрузка (для дробилки КСД-1200Т):
e e
с  2,4      100%,
d D
где е – размер выпускной щели, мм; d — размер ячейки грохота, мм; D
—размер наибольшего куска в продукте дробления, мм.
 15 15 
с  2,4      100% =2,4·(0,75 0,47)·100 = 2,4-28,0 = 67,0%.
 20 32 
При количестве +20 мм в исходном материале 2,8%
с
2,8  67
 1,9%
100
Дробленый материал циркуляционной нагрузки имеет зерновой состав
аналогичный дробленому материалу основного потока γд (5) и определяется
из и опальных соотношений:
 цi 
 i   20
,
 Д    20
где γiц - процентное содержание материала i-ой фракции
циркуляционной нагрузки; γ+20 — то же в дробленом материале основного
потока; γД — количество материала в %, подаваемое на дробление из
основного потока; i — размер фракции, мм.
ц0 5 
5,3  2,8
14,8

 0,96  1% .
18,2  2,8 15,4
Суммарный выход i-ой фракции с учетом дробленого материала
циркуляционной нагрузки:
 i 
i  Д
;
 Д    20
 5 
5,3  18,2 96,5

 6,26  6,3%.
18,2  2,8 15,4
Зерновой состав дробленого материала, поступающего на грохочение II
с учетом циркуляционной нагрузки — : γ8= γ5+ γ9:
Фракции, мм
0-5
5-10
10-20
+20
Выход фракции к исходному материалу
без
дробленый материал
циркуляционной
циркуляционной нагрузки
нагрузки
5,3
1,0
3,6
15,4
0,6
2,8
6,5
1,2
2,8
1,9
+20
γ5=18,2
γ9 =4,7
суммарный выход
γ8=22,9
Грохочение II (операция V).
Эффективность грохочения ЕII= 95%.
Количество продуктов определяется по зерновому составу дробленого
материала. Надрешетный продукт верхнего сита γ9+20 = 2,8 + 1,9 = 4,7.
Надрешетный продукт нижнего сита (щебень из гравия фр. 5-20 мм):
γ10= 8,1+ 3,8+ 0,05 · 6,3=11,9 + 0,3=12,2%. Подрешетный продукт
(отсев):
γ11-5=6,3-0,3 = 6,0%. Всего отходов: γ11+ γ4= 6,0 + 2,7= 8,7%.
Готовой продукции: 100 — 8,7=91,3%.
При заданной производительности расход исходной горной массы
11200/0,91 = 123000 м3 в год.
Результаты расчета выхода продуктов (%) на операциях переработки и
на грузка на оборудование (т/ч и м3/ч) приведены ниже в таблице и на
качественно-количественной схеме (рисунок 2).
Таблица 1 Результаты расчета выхода продуктов (%) на операциях
переработки и на грузка на оборудование (т/ч и м3/ч)
№ п.п
Наименование
продукции
Выход продукта
по схеме
1
Гравий фр. 5—20 мм
2
3
4
5
Производительность
м3/ч
т/ч
γ6 = 28,5
19,9
31,0
250,0
35000
Щебень фр. 5—20 мм
= 12,2
8,5
13,2
107,0
15000
Итого гравия и щебня
γ6+γ10=40,7
γ3+γ7= 50,6
28,4
44,2
357,0
50000
35,5
54,9
444,3
62450
91,3
63,9
99,1
801,3
112450
γ11 = 6,0
γ4 =2,7
γ0 =100,0
4,2
1,9
6,5
2,9
52,8
23,8
7390
3340
70,0
108,5
878
12300
Песок
Всего готовой
продукции
Отходы: отсев
слив
Всего исходной горной
массы
м3/сутки м3/год
γ — выход, %, q — количество твердого продукта,
поступающего на операцию, т/час,
V — количество воды, м3/час, Т:Ж — соотношение твердого
Рисунок 2 - Качественно-количественная схема установки ДСФ
продукта и воды.
Схема цепи аппаратов
Песачно-гравийная смесь, добытая земснарядом, по напорному
пульповоду и виде пульпы подается в гравийно-сортировочное отделение с
неподвижным колосниковым грохотом (рисунок 3). На колосниковом грохоте
(1) происходит разделение песчаной смеси по граничному зерну 5 мм на
песок и гравий. Песок с водой по самотечной трубе подается на карты
намыва.
Надрешетный продукт колосникового грохота — фр. +5 мм (каменный
материал, засоренный песчаными фракциями) укладывается в открытый
склад конусного типа с подштабельной галереей, расположенной у основания
сортировочной установки. Из конусного склада каменный материал
ссыпается на подштабельный конвейер (4), с помощью которого направляется
на грохот ГИЛ-52 (2) дробильно-сортировочного отделения.
Надрешетный продукт верхнего сита грохота ГИЛ-52 (фр. +20 мм) по
наклонному лотку подается в конусную дробилку КДС-1200Т (3). Гравий фр.
5-20 мм ленточным конвейером направляется в бункер готовой продукции (5).
В случае переполнения бункера гравий специальным ленточным конвейером
перегружается в конусный склад открытого типа (6). Подрешетный продукт
нижнего сита грохота ГИЛ-52 (фр. -5 мм) системой ленточных конвейеров
направляется на склад песка.
Продукт дробления дробилки КСД-1200Т ленточным конвейером
подается на второй грохот ГИЛ-52 с двумя ситами. Надрешетный материал
верхнего сита (фр. +20 мм) возвращается в конусную дробилку КСД-1200Т
для додрабливания.
Щебень фр. 5-20 мм направляется в бункер щебня или на конусный
склад щебня (при переполнении бункера). Отходы дробления (фр. -5 мм)
направляется на конусный склад отходов.
Щебень и гравий из бункеров (самотеком) и конусных складов, и песок
с карт намыва отгружают экскаватором в автотранспорт для перевозки
потребителю.
Отходы дробления отгружаются экскаватором в автотранспорт для
перевозки в карьер (на рекультивационные работы), либо для дорожных
работ.
1 — неподвижный колосниковый грохот, 2 — грохот ГИЛ—52, 3 —
дробилка КСД—1200Т, 4 — ленточные конвейеры, 5 — погрузочные бункера,
6 — конусный склад
Рисунок 3 - Схема цепи аппаратов установки ДСФ
Рекомендуемая литература:
1. Ицкович С.М., Чумаков Л.Д., Баженов Ю.М. Технология
заполнителей бетонов. М.: Высш. шк. 1991.- 272 с.
2. Искусственные пористые заполнители и бетоны на их основе.
Справочное пособие/Под ред. Ю.П. Горлова.- М.: Стройиздат 1987.-193 с.
3. Олюлин В.В. Переработка нерудных строительных материалов М.:
Стройиздат 1988. - 131 с.
4. Онацкий С.П. Производство керамзита М.: Высш. шк. 1987. - 155 с.
5.
Нормы
технологического
проектирования
предприятий
промышленности нерудных строительных материалов. Л.: Стройиздат 1977. 37 с.
Контрольные задания для СРС [1-11]
1. Определить длину штабельного склада для хранения 12 тыс.т песка.
Насыпная плотность песка 1550 кг/м3. Угол естественного откоса песка в
штабеле 30о. Допустимая высота штабеля 5 м.
2. Определить суточный выпуск бетонной смеси, если запас песка из
расчета бесперебойной работы завода в течение 10 суток составляет 1500 м3 в
бункерах закрытого склада. Средняя плотность песка 1600 кг/м3. Расход песка
на 1м3 бетонной смеси с учетом производственных потерь 650 кг.
Практическая работа №2. Примеры технологических расчетов и
схем производства искусственных пористых заполнителей (4 часа)
Для занятий необходимо иметь технологическую схему производства
шунгизитового гравия и состав предприятия.
План практического занятия:
1. Характеристика сырья.
2. Технологические схемы производства шунгизита и их описание.
3. Расчет мощности и производительности по переделам цеха
шунгизитового гравия.
ПРИМЕР 1 ШУНГИЗИТОВЫЙ ГРАВИЙ
Шунгизит получают вспучиванием при обжиге графитсодержащей
сланцевой породы — шунгита.
Шунгизитовый
гравий
является
разновидностью
керамзита,
получаемой по сухому способу подготовки сырья.
Характеристика сырья
Шунгитовые сланцы представляют собой камнеподобную породу
темно-серого или черного цвета плотностью 2,70...2,85 г/см 3, прочностью от
100 до 80 МПа; твердость по шкале Мооса — 4...5, водопоглощение
0,15...0,40%
По огнеупорности (1280°С) породы относятся к легкоплавким.
Оптимальная температура вспучивания — в среднем 1250°С. Коэффициент
вспучивания — от 2,5 до 10. Особенностями сланцев являются малый
интервал вспучивания — около 30°С.
Таблица 2 Средний химический состав, %
Средний химический состав, %
SiO2 А12О3 FeO + Fe2O3 СаО MgO К2О + Na2O
п.п.п.
50-60 14-18
12-19
2-4
3-5
3-4
4-5
Основными породообразующими минералами являются: железистый
хлорит 27-40%), плагиоклаз (10-33%), кварц (10-20%), гидрослюды (5-10%).
Технологическая схема производства и состав предприятия
В основу технологии положен двухступенчатый обжиг в «коротких»
печах фракционированных шунгитовых сланцев, подготовленных по сухому
способу.
Для каждой фракции предусматривается отдельная технологическая
линия в соответствии с приводимой ниже схемой.
Состав предприятия:
— склад сырья;
— узел подачи сырья;
— отделение термоподготовки и обжига;
— холодильное отделение;
— система газоочистки;
— склад готовой продукции.
Описание технологического процесса. Шунгитовые сланцы двух
фракций свыше 5 до 8 мм и свыше 8 до 15 мм поступают по железной дороге
на открытый автоматизированный склад сырья, рассчитанный на 15 суточную
работу предприятия.
Сырье подается в приемные бункера скиповых подъемников. Обе
технологические линии имеют самостоятельные скиповые подъемники,
подающие раздельно обе фракции к печам. За каждым печным агрегатом
закрепляется определенная фракция. Скиповые подъемники, работая в
автоматическом режиме, загружают расходные бункера отделения
термоподготовки и обжига.
Из расходных бункеров фракционированные шунгитовые сланцы
автоматическими весовыми дозаторами подаются во вращающиеся печи
02,5x20 м тепловой подготовки, а затем по желобам , установленным в
перегрузочных камерах, шунгит поступает во вращающиеся с большей
скоростью печи 03,5x24 м на обжиг со вспучиванием.
Печи тепловой подготовки и обжига, вращаясь с различной скоростью,
позволяют осуществить ступенчатый режим обжига и оптимальное
вспучивание шунги-товьгх сланцев. Тепловая подготовка шунгита
происходит в течение 20 минут в среднем до 400 °С.
Печи
тепловой
подготовки
оборудованы
внутри
печными
теплообменными устройствами ячейкового типа длиной 5 м, позволяющими
улучшить теплоотдачу от газов к шунгиту и, таким образом, сократить расход
топлива до 20%.
Продолжительность пребывания материала в печи обжига — 12...15
мин. Температуру необходимо поддерживать в относительно узком интервале
1120— 1150°С. Снижение температуры приводит к резкому повышению
насыпной плотности шунгизита, а повышение — к слипанию и образованию
спеков.
Во избежание образования спеков предусматривают введение
опудривающего порошка в зону обжига печи. Опудривающий порошок
(огнеупорная глина, кварцевый песок, пиритные огарки и др. подобные
материалы) с промежуточного склада автопогрузчиком подаются в приемный
бункер.
Из бункера конвейером с погруженными скребками опудривающий
порошок транспортируется к установкам его подачи в печи.
Место введение порошка по опыту работы ряда заводов — в 2-х м от
зоны вспучивания. Опудривающий порошок подают в печь специальным
ковшом, соединенным с питательной трубой d=60 мм, проходящей через
обечайку и футеровку внутрь печи. Ковш зачерпывает опудривающий
порошок из кожуха, охватывающего корпус печи по наружному диаметру. В
кожух опудривающий порошок подается ленточным питателем из расходного
бункера, который заполняется элеватором. Ленточный питатель регулирует
расход опудривающего порошка в пределах 150...750 кг/ч.
Обоженный шунгизит с температурой 900...850°С через откатную
головку печи, по желобу поступает в барабанный холодильник 02,2х16 м.
Охлаждение шунгизита в барабанном холодильнике до температуры
580...570°С в течение 20 мин необходимо для создания «мягкого» режима
охлаждения, обеспечивающего снятие термических напряжений и
повышение прочности шунгизита. Дальнейшее охлаждение до 60...80°С
происходит в аэрожелобе примерно за 2 мин.
Рисунок 4 – Технологическая схема производства шунгизита
Охлажденный шунгизит конвейером с погруженными скребками
транспортируется на склад готовой продукции, затем ленточным элеватором
— в гравиесортировку. Фракционированный шунгизит распределяют по
силосным банкам конвейеры с погруженными скребками. Вместимость банок
рассчитана на 3,5 суточную производительность предприятия.
Технологические расчеты
Исходные данные
Мощность завода — 200000 м3/год.
Режим работы — круглогодовой, непрерывный в 3 смены по 8 ч.
Коэффициент использования оборудования во времени — Кщ = 0,86.
Номенклатура продукции — гравий шунгизитовый марки по насыпной
плотности 500 (ГОСТ 9757-90), гранулометрический состав по ОНТП 11-86.
Средняя насыпная плотность фракционированного сырья, т/м3 1,40
Средняя влажность фракционированного сырья (в куске), %
0,2
Потери сырья в производстве:
до обжига, %
1
после обжига, %
1
унос с пылью, %
3
Потери при прокаливании, %
4,6
3
Удельный расход опудривающего порошка, кг/м
16
Запас сырья в расходных бункерах над печами, ч
18
Производственная мощность обжигового агрегата двухбарабанного
(02,5x20 + 03,6x24), м3/год:
Мо6ж=С·Т·К Коб ·= 13,3·8760·0,86·1 = 100197,
т.е. мощность завода обеспечивается двумя обжиговыми агрегатами.
Вместимость расходного бункера над каждым обжиговым агрегатом,
3
м:
Vб 
 Q
,
 н  k зап
где τ — запас сырья, ч; Q — производительность, т/ч (табл.); ρн —
насыпная плотность шунгитовой крошки т/м3; kзап — коэффициент
заполнения.
Таблица 2 - Производительность по переделам
№
пп
1
2
3
Наименование переделов
Поступает на склад готовой продукции шунгизита
с пересчетом по массе
в том числе по фракциям:
до 5 мм
св.5 до 10 мм
св. 10 до 20 мм
св. 20 до 40 мм
Поступает фракционированного сырья (по 50% каждой
фракции) на обжиг с влажностью 0,2%, потерях при
прокаливании 4,6%, общих производственных потерях 5%
100000 : /0,998x0,954x0,95/
или по объему
Опудривающий порошок
Единица
Количество в
измерения
год сутки смену
м3
200000 600
200
т
100000 300
100
час
25
12,5
м3
м3
м3
м3
10000
90000
90000
10000
30
270
270
30
10
90
90
10
1,24
10,8
10,8
1,24
т
м3
т
111000
78000
3200
330
233
9,6
110
78
3,2
13,8
9,8
0,4
Рекомендуемая литература:
1. Ицкович С.М., Чумаков Л.Д., Баженов Ю.М. Технология
заполнителей бетонов. М.: Высш. шк. 1991.- 272 с.
2. Искусственные пористые заполнители и бетоны на их основе.
Справочное пособие/Под ред. Ю.П. Горлова.- М.: Стройиздат 1987.-193 с.
3. Олюлин В.В. Переработка нерудных строительных материалов М.:
Стройиздат 1988. - 131 с.
4. Онацкий С.П. Производство керамзита М.: Высш. шк. 1987. - 155 с.
5.
Нормы
технологического
проектирования
предприятий
промышленности нерудных строительных материалов. Л.: Стройиздат 1977. 37 с.
Контрольные задания для СРС 1-5,9
1. Определить расход щебня на 1м3 бетона, если в заполненных
бункерах склада завода с суточным выпускомбетонной смеси 300м3,
рассчитанного на 7 суток работы, хранится 1800 м 3 щебня с насыпной
плотностью 1450 кг/м3. Коэффициент производственных потерь щебня при
транспортировании 1,02.
2. Как изменился объем штабеля, в котором хранилось 50 т сухого
сыпучего материала с насыпной плотностью 1400кг/м3, если после
увлажнения до 7% насыпная плотность материала возросла до 1600кг/м3?
3. Насыпная плотность сухого песка 1500 кг/м3. Определить насыпную
плотность песка при увлажнении его до 2 и 20%, если известно, что при
влажности 2% объем песка на 20% больше, а при 20% - на 5% меньше по
сравнению с сухим.
4. До вспучивания перлитовый песок имел насыпную плотность
950кг/м3, а после вспучивания при температуре 1000оС - 200 кг/м3; на
изготовление 1 м3 легкого бетона вспученного перлитового песка расходуется
150 кг. Какая потребуется вместимость складов для необожженного и
обожженного перлитовых песков, чтобы обеспечить двухнедельную
бесперебойную работу завода производительностью 300м3 бетонной смеси в
сутки?
Практическая работа №3. Расчет производительности и
технические характеристики основного технологического оборудования
(смесительное и формовочное оборудование) (4 часа)
План практического занятия
1 Лопастные двухвальные смесители.
2 Вальцы дырчатые для формования сырцовых гранул.
3 Техническая характеристика дырчатых вальцов.
4 Тарельчатые грануляторы.
Смесительное и формовочное оборудование
Лопастные двухвальные смесители применяют для перемешивания
сухих и влажных сырьевых материалов и при необходимости их
доувлажнения водой или паром.
Преимущественное применение в производстве пористых заполнителей
получили прямоточные двухвальные лопастные смесители (табл.3).
Таблица 3 Техническая характеристика двухвальных лопастных
смесителей
Марка
Показатели
Длина корыта, м
Частота вращения лопастных валов, об/мин
СМК-125
СМК-126
СМК-18
3,0
42
3,55
31
3,5
32
СМК-1238 с
фильтр. решетко
3,55
24
Диаметр окружности, описываемой
лопастями, мм
Производительность (по глине), м3/ч
Мощность электродвигателя, кВт
Габаритные размеры, м
длина
ширина
высота
Масса, т
600
750
750
520
18
22
35
40
35,5
40
25
55
5,08
1,80
1,45
3,85
6,5
1,9
1,7
4,6
6,2
1,7
1,4
4,8
7,2
3,0
1,2
9,1
Вальцы дырчатые для формования сырцовых гранул СМ—927
применяют в производстве керамзитового (глинозольного керамзита) гравия
по пластическому способу. Рабочая поверхность барабанов валков
облицована сменными секторами с отверстиями Ж7, 11 и 14 мм.
Техническая характеристика дырчатых вальцов СМ—927
Производительность, м3/ч
при секторах с отверстиями 7 мм
8
11мм
12
14 мм
17
Диаметр валков, мм
1012
Ширина валков, мм................................................640
Частота вращения валков, об/мин:
Подвижного
25,5
Неподвижного
30,8
Мощность электродвигателя, кВт........................ 40
Габаритные размеры, м
Длина
2,90
Ширина
3,80
Высота
1,43
Масса, т................................................................... 6,45
При формовании сырцовых гранул на ленточных прессах
обеспечивается (в сравнении с формованием на дырчатых вальцах)
улучшение коэффициента формы, повышается плотность и прочность гранул,
уменьшается их развал, что способствует некоторому улучшению качества
готового продукта. Эти преимущества особенно ощутимы при использовании
сырья средней пластичности и плотности.
Тарельчатые грануляторы (табл.) для формования сырцовых гранул в
производстве гравиеподобных пористых заполнителей из зол ТЭС, отходов
углеобогащения и других малопластичных материалов с добавками
пластификаторов (пластичные глины, бентониты и др.).
Таблица 4 Техническая характеристика тарельчатых грануляторов
Показатели
Диаметр тарели, мл
3000
4200
5500
Высота борта тарели, мм
700
950
800
Угол наклона тарели, град
35-55
35-70
45-55
Частота вращения тарели, об/мин
6-10
3,75-7,5
6-9
Производительность, т/ч
4-6
10-12
16-22
Мощность электродвигателя, кВт
28
34
120
Масса, т
9,7
15,0
41,9
Рекомендуемая литература:
1. Ицкович С.М., Чумаков Л.Д., Баженов Ю.М. Технология
заполнителей бетонов. М.: Высш. шк. 1991.- 272 с.
2. Искусственные пористые заполнители и бетоны на их основе.
Справочное пособие/Под ред. Ю.П. Горлова.- М.: Стройиздат 1987.-193 с.
3. Олюлин В.В. Переработка нерудных строительных материалов М.:
Стройиздат 1988. - 131 с.
4. Онацкий С.П. Производство керамзита М.: Высш. шк. 1987. - 155 с.
5.
Нормы
технологического
проектирования
предприятий
промышленности нерудных строительных материалов. Л.: Стройиздат 1977. 37 с.
Контрольные задания для СРС 1-11
1 Спиральные обезвоживатели.
2 Гидравлические классификаторы.
3 Примеры технологических расчетов и схем производства
шунгизитового гравия.
4 Примеры технологических расчетов и схем производства
керамзитового песка.
Практическая работа №4. Расчет производительности и
технические характеристики основного технологического оборудования
(Промывочные машины) (4 часа)
План практического занятия
1 Область применения промывочных машин и нормы расхода воды.
2 Виды промывочных машин.
3 Классификация материалов по промывистости.
Промывочные машины
Таблица 5 Область применения промывочных машин и нормы расхода
воды
Материал
Крупност Рекомендуемый
Время
ь
тип промывочных промывк
материала
машин
и, мин
, мм
Легкопромывист
0-70
виброгрохот с
до 2
ый
брызгательным
устройством
0-5
спиральный
классификатор
Среднепромывис 0-40 5-40
корытная мойка
1-2
тый
0-150
скруббер
2-3
20-150
вибромойка
1-3
Труднопромывис 0-40 5-40
корытная мойка
1-2
тый
0-150
скруббер
2-3
20-150
вибромойка
1-3
Расход воды,
м3/т
Давление воды, МПа
1-2
0,15-0,2
1-2
0,1-0,15
1,5-2
0,1-0,2
3-4
1-1,5
1,5-2
0,2-0,3
0,1-0,2
0,1-0,2
3-4
0,2-0,3
1-1,5
0,1-0,2
Примечания: 1. Расход воды на ополаскивание материала принимается равным
0,25—0,5 м3/т, причем верхний предел принимается для труднопромывистых. 2. Мутность
оборотной воды, используемой в технологическом процессе не должна быть более 2 г/л.
Таблица 6 Корытные мойки
Показатели
К-12
1
2
Производительность при наклоне корыта под
100
углом 10-12°, т/ч
Крупность питания, мм
0-100
Частота вращения лопастных валов, мин-1
15-24
Продолжительность промывки, мин
1,8-2,8
Диаметр, описываемый лопастями, мм
1200
Угол наклона лопастей к оси вала, градус
65
Периметр сливного порога, м
6
Расход воды, м3/ч: на промывку на
300
ополаскивание
100
Давление воды, Па: на промывку на
0,25
ополаскивание
0,6
Размеры корыта, мм: длина ширина
9050
2940
Мощность электродвигателя, кВт
55
Масса, т
23
Габаритные размеры, мм: длина ширина
11810
высота
3463
1941
МК-1
3
100—125
К-14
4
150
0-50
20-25
2
880
65
5
300
0-100
15-24
1,8-2,8
1400
65
7
450
150
0,25
0,6
9050
3350
75
30,9
12042
3684
2156
0,6
7000
1840
30
15,4
9440
2340
1760
Таблица 7 Барабанные промывочные машины
Тип
Показатели
Скруббер
Скруббер с
бутарой
Бутара
СБ-12
40 м3/ч
150
Грохот
барабанный
промывочный
ГБ-1,5
90 т/ч
300-350
Марка
Производительность
Максимальная крупность
промываемого материала,
мм
Угол наклона, град
Частота вращения барабана,
мин-1
Мощность двигателя, кВт
Масса, т
Диаметр барабана, мм
С-12
60 м3/ч
150
2-4
19,5
2-4
26,5
—
10,4
—
16
13
5,7
1300
17
6,2
1300
5,5
5,2
1500
30
12,5
1330
0-89-А
75 т/ч
_
Таблица 8 Классификация материалов по промывистости
Материал
Характеристика
глинистых примесей
Пара метры промывистости
Удельный расход
практическ содержание
характерное
коэффициент
энергии на
ая
частиц менее
время
промывистости К промывку, кВтч/т
прочность, 0,05 мм, % промывки τ0, с
МПа
Легкопромывистый менее 0,15
менее 25
менее 50
более 0,1
менее 0,25
Среднепромывистый
0,15-0,3
25-50
50-150
1,0-0,5
0,25-0,5
Труднопромывистый
более 0,3
более 50
150-300
менее 0,5
0,5-1
Рекомендуемая литература:
1. Ицкович С.М., Чумаков Л.Д., Баженов Ю.М. Технология
заполнителей бетонов. М.: Высш. шк. 1991.- 272 с.
2. Искусственные пористые заполнители и бетоны на их основе.
Справочное пособие/Под ред. Ю.П. Горлова.- М.: Стройиздат 1987.-193 с.
3. Олюлин В.В. Переработка нерудных строительных материалов М.:
Стройиздат 1988. - 131 с.
4. Онацкий С.П. Производство керамзита М.: Высш. шк. 1987. - 155 с.
5.
Нормы
технологического
проектирования
предприятий
промышленности нерудных строительных материалов. Л.: Стройиздат 1977. 37 с.
Контрольные задания для СРС 1-11
1 Агрегаты для сушки и обжига.
2 Холодильники.
3 Расчет расхода электроэнергии технологического оборудования.
5 Методические указания для выполнения лабораторных работ
6 Тематический
преподавателем
Наименование
темы СРСП
1
Цель
занятия
2
план
самостоятельной
Форма
проведения
3
работы
Содержание
задания
4
студента
Рекомендуемая
литература
5
Роль заполнителей
в
формировании
требуемых свойств
1
бетона. Основные
Классификация, Углубление Обсуждение источники
свойства
получения
знаний по
темы,
данной
решение
заполнителей и
заполнителей.
теме
задач
методы
Однородность
испытаний.
заполнителя.
Возможная
экономия цемента
в бетоне.
1-5
Заполнители
для
тяжелого
бетона:
песок. Заполнители
для
тяжелого
бетона:
гравий.
Заполнители
для
тяжелого
бетона:
щебень.
Общие
принципы
организации
1-5
2
Влияние Углубление
Работа с
заполнителей на знаний по литературой,
данной
обсуждение,
свойства
теме
дискуссия
бетонов
с
производства
и
проектирования
предприятий
по
производству
заполнителей
из
плотных природных
материалов.
3 Природные
заполнители.
Песок из отсевов
дробления.
Углубление
Обогащение
и
знаний по Обсуждение
фракционирование
данной
темы
песка.
Склады
теме
готовой
продукции.
Ячеистый
1-11
бетон.
4
Виды
Гипсобетон.
пористых
Жаростойкий бетон.
заполнителей,
Кислотои
Углубление
технология
и
щелочестойкие
знаний по Обсуждение
бетоны. Бетон для
особенности
данной
темы
зашиты
от
применения,
теме
радиации.
техникоФибробетон.
экономическая
Декоративный
оценка.
1-11
бетон.
6.1 Вопросы (тестовые задания) для самоконтроля
1 Назначение и классификация заполнителей
1.1. Возможно ли получение бетона без заполнителей?
1.2. Какую часть объема бетона обычно занимают заполнители? Как с
объемом заполнителей связан расход цемента?
1.3. Какова роль заполнителей в формировании требуемых свойств
бетона, а также в составлении его себестоимости?
1.4. Каковы основные источники получения заполнителей?
1.5. Какие технологические процессы в производстве заполнителей
определяют их отношение к группе искусственных?
1.6. По каким граничным показателям подразделяют заполнители на
легкие и крупные, плотные и пористые?
2 Свойства заполнителей.
2.1. Различие в определении трех показателей плотности заполнителей:
насыпной, зерен и вещества. Какие из этих показателей необходимы для
выделения межзерновой пустотности зерен?
2.2. Как влияют на пустотность форма зерен заполнителей, их зерновой
состав?
2.3. Какие зерновые составы заполнителей называют непрерывными,
какие - прерывистыми? Как с этим вопросом связана возможная экономия
цемента в бетоне?
2.4. От чего зависит удельная поверхность заполнителей и как она
влияет на расход цемента в бетоне?
2.5. Каковы основные типы структурных различий материалов
заполнителей? Как структурные различия определяют изотропность или
онизотропность, влажность и водопоглощение, прочность, теплопроводность,
водостойкость, морозостойкость?
2.6. Какие методы оценки прочности заполнителей предусмотрены
стандартами? Как оценить действительную прочность заполнителей по
условным показателям, получаемым в результате стандартных испытаний?
2.7. В чем особенности и преимущества испытаний заполнителей в
бетоне?
2.8. Как характеризуется однородность заполнителя? Как оценить
статистически вероятные колебания его свойств по результатам проведенных
испытаний?
3 Влияние заполнителей на свойства бетонной смеси и бетона.
3.1. Какие свойства заполнителей необходимо знать для
проектирования оптимального состава бетонной смеси?
3.2. Какие свойства заполнителей следует учитывать при назначении
технологии их дозирования, способов и длительности перемешивания
бетонной смеси?
3.3. Как влияют заполнители на удобоукладываемость бетонных
смесей?
3.4. В чем особенности транспортирования, укладки и уплотнения
бетонных смесей на плотных (тяжелы) и пористых (легких) заполнителях?
3.5. Как влияют свойства заполнителей на условия твердения бетона?
3.6. Какие свойства заполнителей на ряду с характеристиками
цементного камня определяют прочность бетона?
3.7. Как влияет на прочность бетона сцепление цементного камня с
заполнителями. Какие свойства заполнителей влияют на сцепление?
3.8. Может ли заполнитель повысить прочность бетона? Каковы
основные условия проявления "армирующего" эффекта заполнителя?
3.9. Какова минимально необходимая прочность заполнителя для
проявления "армирующего" эффекта"?
3.10. В чем смысл понятия "используемая в бетоне прочность
заполнителя"?
3.11. При каком условии на пористых заполнителях удается получать
высокопрочные легкие бетоны без перерасхода цемента по сравнению с
тяжелыми бетонами на плотных заполнителях?
3.12. В чем физический смысл понятия о предельной прочности легких
бетонов на пористых заполнителях?
3.13. Как зависит модуль упругости бетона от объемного содержания
заполнителя и его модуля упругости?
3.14. Как связана со свойствами заполнителей теплопроводность
бетона?
3.15. Какова роль заполнителей в обеспечении долговечности бетона
при многократных знакопеременных температурных воздействиях, при
изменении влажностного состояния?
3.16. Как связаны с содержанием и свойством заполнителей
пластические деформации бетона под нагрузкой, а также усадочные
деформации, усадочные напряжения и опасность трещинообразований?
3.17. Какова роль заполнителей в обеспечении водонепроницаемости и
морозостойкости бетона?
3.18. В чем состоит опасность химического взаимодействия вещества
заполнителей со щелочами цемента?
3.19. Какие дополнительные испытания заполнителей в связи с этим
бывают?.
3.20. Как влияют заполнители на интенсивность прироста прочности
бетона с течением времени? Как по результатам испытаний заполнителя
можно прогнозировать рост прочности бетона?
3.21. Как влияют заполнители на однородность бетона по основным
показателям качества? Какие требования к заполнителям определяются
необходимостью повышения однородности бетонов?
4 Заполнители из природных каменных плотных пород
4.1 Как подразделяются горные породы по происхождению?
Охарактеризуйте их состав и свойства.
4.2. Какие виды песков используют для бетона?
4.3. Как в соответствии с модулем крупности подразделяются пески?
4.4. Какие примеси могут содержаться в песке? Почему и до каких
пределов их содержание ограничено стандартом?
4.5. В чем состоит обогащение песка? Как оно осуществляется?
4.6. Какими способами добывают песок? Какие машины и
оборудования применяют для добычи?
4.7. Для чего применяется гидравлическая классификация? На чем
основана она? Какие типы классификаторов применяют, по какому принципу
они действуют?
4.8. Как осуществляют обезвоживание песка?
4.9. Как предотвратить смерзание песка на складах?
4.10. Какие виды грохочения различают по технологическому
назначению? Для чего они служат?
4.11. Что такое эффективность грохочения? От чего она зависит?
4.12. Какие машины используют для промывки крупных заполнителей?
4.13. С какой целью и какими способами осуществляют обогащение
крупных заполнителей?
4.14. По каким показателям устанавливают марку щебня? Какие
требования предъявляются стандартом к прочности щебня по отношению к
прочности тяжелого бетона?
4.15. Как осуществляют добычу горных скольных пород?
4.16. Как связана стадийность дробления со степенью измельчения и
крупностью горной массы?
4.17. Чем вызвана необходимость дробления в замкнутом цикле и как
он осуществляется?
4.18. Для чего применяют избирательное дробление? В чем его
сущность?
4.19. По каким характеристикам добытую горную массу
классифицируют для переработки? Как подразделяются перерабатываемые
горные породы?
4.20. Какие типы заводов различают в зависимости от характера
производства и основных видов выпускаемых заполнителей?
4.21. Что понимают под принципом построения технологической
схемы, ее поточностью, структурой?
4.22. В зависимости от чего и где в технологических схемах
предусматривают операции промывки? С применением какого оборудования?
4.23. Какие особенности характерны для технологии производства
щебня из неоднородных по прочности горных пород?
4.24. Каковы особенности технологии переработки горной массы,
добываемой гидромеханизированным способом?
4.25. Какие типы складов применяют на щебеночных и гравийнопесчаных заводах?
4.26. От чего зависит вместимость складов, какой запас заполнителей
должен быть предусмотрен на них?
5. Искусственные пористые заполнители
5.1. Каковы назначения и мощность промышленности искусственных
пористых заполнителей?
5.2. Каковы важнейшие требования, предъявляемые к глинистому
сырью для производства керамзита?
5.3. Для чего и каким образом улучшают природное глинистое сырье?
5.4. Какими способами можно производить керамзит? С чем связано
название способов керамзита? Какие преимущества и недостатки имеют эти
способы?
5.5 Каковы особенности режима термообработки при производстве
керамзита?
5.6. Какие печи применяются для обжига керамзита? Как в них
осуществляется режим термообработки? Какие мероприятия позволяют
снизить удельный расход топлива?
5.7. Какое значение имеет газовая среда при обжиге керамзита? О каком
характере сред свидетельствуют цвета керамзита на поверхности и в изломе?
5.8. Как влияет скорость охлаждения керамзита на его свойства?
5.9. Какие свойства керамзита характеризуют термином марка? Какие
марки керамзита предусмотрены стандартом?
5.10. Как и почему отличаются марки керамзита по прочности от
показателей прочности при испытании сдавливанием в цилиндре? Какое
значение имеет маркировка керамзита по прочности?
5.11. Какое значение имеет однородность керамзита? Каковы пути ее
повышения?
5.12. В чем заключается сложность получения керамзитового песка? По
какой технологии наиболее целесообразно получать керамзитовый песок? В
чем ее сущность?
5.13. Какое сырье используют для получения аглопорита? Влияет ли
оно на себестоимость заполнителя?
5.14. В чем состоит сущность процесса агломерации?
5.15. От чего зависит производительность агломерационной машины?
5.16. Чем отличается технология аглопоритового гравия от технологии
аглопоритвого щебня?
5.17. Является ли аглопорит менее прочным заполнителем в бетоне, чем
керамзит? Возможно ли получение аглопоритобетона высокой прочности?
5.18. На чем основаны способы производства шлаковой пемзы?
Назовите способы и кратко изложите их сущность.
5.19. Каковы особенности технологии шунгизита (по сравнению с
керамзитом)?
5.20. В чем принципиальное сходство и отличие технологии азиорита и
керамзита?
5.21. Дайте определение термолита. Какова пористость его зерен и чем
она обусловлена? С чем связано получение термолита в виде щебня или
гравия?
5.22. Почему зольный гравий (обжиговый) относят к разновидностям
керамзита? Каковы особенности его обжига?
5.23. Какой принцип положен в основу технологии безобжигового
зольного гравия? Какие золы можно использовать для его производства?
Назовите марки безобжигового зольного гравия. Могут ли они быть
снижены?
5.24. Как и за счет чего вспучивается перлит? В чем особенности
вспучивания стекловидных пород по сравнению с глинистыми? Как они
отражаются на свойствах вспученного перлита?
5.25. Назовите известные вам новые пористые заполнители, принципы
их получения, показателях свойств.