Systems. Methods. Technologies 2 (38) 2018

Системы Методы Технологии. В.Н. Макарова. Комплексное использование … 2018 № 2 (38) с. 159-163 161 Таким образом, марганецсодержащие шлаки в соответствии с ГОСТ 30108-94 «Материалы и изделия строительные. Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов» (с Изменениями № 1, 2) и ГСН В.1.4.-2.01-97 «Радиаци- онный контроль строительных материалов и объектов строительства. Система норм и правил снижения уровня ионизирующих излучений естественных радионуклидов в строительстве», который был введен на территории Украины с 01.01.1998 г., относятся к материалам, у которых суммарная удельная активность естественных радионуклидов не превышает 370 Бк/кг. Они относятся к I классу и могут использоваться для всех видов строительства без ограничений. В качестве еще одной составляющей техногенного сырья использовался стеклобой тарного стекла. Нами предлагается комплексное вяжущее с вовлече- нием отходов металлургического производства и стекло- боя. Шлак ферросплавного производства и стеклобой подвергались помолу в шаровой мельнице сухого помола до удельной поверхности 2 300 – 2 700 см 2 /г. За счет при- менения комплекса отходов в дальнейшем предполагает- ся получить конструктивно-теплоизоляционный матери- ал, обладающий улучшенными свойствами. Активность вяжущего (R) является важнейшей ха- рактеристикой, определяющей прочность бетонов (R б ). В течение длительного времени исходили из казавшей- ся самоочевидной предпосылки о том, что (R б ) изменя- ется прямо пропорционально (R). Эта предполагаемая закономерность находила свое отражение во многих зависимостях для расчета прочности бетона, в частно- сти, в известных формулах Абрамса, Беляева, Скрам- таева, Баженова [2, 20, 21]. Широкие исследования, выполненные авторами [2, 22] показали, что прочность бетона изменяется не прямо пропорционально активности цемента, а лишь пропор- ционально этой величине, что выразилось формулой: б = 10 ∙ ∙ √ ∙ Ц В − 10 ∙ β , (1) где α и β — опытные коэффициенты, характеризующие влияние качества используемых материалов. В дальнейшем эта зависимость несколько транс- формировалась, но сущность ее не менялась, а точ- ность повышалась незначительно. В связи с этим воз- никло предположение, что физический смысл понятия «активность цемента» современными методами рас- крывается и определяется не полностью, так как прак- тически не учитывается прочность на растяжение при изгибе ( r ), которая в настоящее время является чисто факультативной. В современных стандартах нормиру- ется лишь ее минимально допустимая величина. Одна- ко с этим трудно согласиться, так как испытания об- разцов-балочек на изгиб более близки к реальному на- пряженному состоянию бетона в конструкциях. Суще- ствует взаимосвязь прочности цементов при изгибе и сжатии, характеризующая дефектность структуры, что может количественно влиять на свойства бетона. Поскольку данный подход предполагал лишь ис- следования активности цемента, нами была изучена активность вяжущего при замене части цемента побоч- ными продуктами производства. В соответствии с представлениями, развиваемыми в работе [2], разрушение бетона происходит в результате сдвига по плоскостям скольжения в направлении дей- ствия наибольших касательных напряжений под углом 45 ° − φ , где φ = ( , ) Отсюда видно, что на проч- ность бетона при сжатии существенное влияние долж- на оказывать его прочность на срез. Модель Прандля – Кулона устанавливает зависи- мость между касательным напряжением (т. е. прочно- стью на срез) и прочностью материала на сжатие ( R ) и растяжение ( r ) с помощью известной формулы Кепке и Мерша 0,5√ ∙ , где √ ∙ — среднегеометрическая величина этих значений. Все это дает основания искать более обобщающую характеристику цемента, которая бы непосредственно учитывала не только его проч- ность на сжатие, но и растяжение при изгибе. Ее целе- сообразно назвать приведенной активностью цемента ( R пр ). Для проверки изложенной гипотезы и обоснова- ния подсчета R пр были вычислены значения R ⋅ r , а также различных сочетаний r и R в соответствии с их полученными значениями для стандартной марки це- мента [2, 22] и цемента с добавками следующего соста- ва: цемент М — 400–500 г, песок Малышевский — 1 500 г, В/Ц = 0,44. В процессе лабораторных экспери- ментов были исследованы свойства материала при за- мене от 10 до 40 % цемента М400 комплексом отходов, состоящим из марганецсодержащего шлака ферро- сплавного производства и стеклобоя. Оптимальные значения получены при замене 10 % цемента, их графическая интерпретация зависимостей R пр : = ( , ) представлена на рис. 1 и 2 . Анализ этих данных показал, что, пользуясь любым из графиков, можно находить R пр по результатам испы- таний стандартных балочек на изгиб и сжатие, подсчи- тывая те или иные сочетания r и R . Как показывают результаты, представленные на рис. 1 и 2, оптимальные значения R пр получены при замене части цемента шлаком SiMn. Однако остальные величины не уступают контрольному образцу. Надо заметить, что, помимо учета специфического влияния прочности раствора на растяжение при изгибе на прочность бетона при сжатии, введение ее в расчет увеличивает объем используемой информации, так как дополнительно к шести показателям на сжатие вводят- ся в расчет три результата прочности растяжения при изгибе, получаемые в результате стандартного опреде- ления активности цемента. Переход от шести измере- ний к девяти при том же коэффициенте вариации уменьшает, согласно распределению Стьюдента, до- пуск определяемой величины с надежностью 0,9 в 1,3 раза [2].