Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




15.06.2019


14.06.2019


14.06.2019


14.06.2019


14.06.2019


14.06.2019


13.06.2019


13.06.2019


13.06.2019


12.06.2019





Яндекс.Метрика

Контакты | Карта сайта
         » » Требования к шлаковым материалам и методы их испытаний

Требования к шлаковым материалам и методы их испытаний

30.07.2014

Шлаковый щебень, применяемый в строительстве дорог, испытывается так же, как и щебень из природных каменных материалов по вышеприведенной методике. Однако, учитывая, что шлак в большей или меньшей степени является химически активным и нестабильным материалом его дополнительно испытывают на активность и стойкость против сульфидного (железистого), известкового и силикатного распадов. Эти испытания проводятся по ГОСТ 3344—73.
Определение активности шлака. Аппаратура. Лабораторная шаровая мельница, или барабан с металлическими шарами, малый прибор для стандартного уплотнения, гидравлический пресс мощностью 30—50 тс; сушильный шкаф, лабораторная мешалка, торговые весы, сито с отверстиями размером 0,071 мм, ванна для хранения образцов.
Берут пробу шлака массой 5 кг, высушивают до постоянной массы и размалывают в шаровой мельнице или барабане с металлическими шарами до остатка 6—10% на сите 0,071 мм, Определяют оптимальное количество воды для затворения шлака по максимальной плотности смеси. Для этого отбирают навеску 7.20— 750 г молотого шлака, смачивают водой в количестве 6—8% от шлака и тщательно перемешивают в сферической чаше в течение 5 мин. Из приготовленной смеси отбирают контрольную пробу и определяют фактическую влажность. Затем из смеси формуют три образца диаметром и высотой 50 мм в малом приборе стандартного уплотнения грунтов Союздорнии. Образцы уплотняют 40 ударами гири массой 2,5 кг, падающей с высоты 30 см. После уплотнения плунжер и насадку снимают, срезают ножом излишки смеси, образцы освобождают из формы и взвешивают с точностью до 0,1 г.
Такое определение с уплотнением повторяют несколько раз, причем каждый раз увеличивают влажность молотого шлака, на 2% Влажность увеличивают до устойчивого уменьшения объемной массы уплотненной смеси. Объемную массу скелета смеси определяют по формуле
Требования к шлаковым материалам и методы их испытаний

где W — фактическая влажность смеси, % к массе сухого молотого шлака; γ — масса влажной смеси, г/см3; g — масса образца при данной влажности (средней из трех образцов), г.
По результатам определений строят график, откладывая по оси ординат объемную массу скелета смеси γск, а по оси абсцисс — фактическую влажность. Наивысшая точка полученной кривой показывает оптимальную влажность и максимальную плотность смеси.
Молотый шлак с оптимальным количеством воды перемешивают в течение 2,5 мин в лабораторной мешалке или в сферической чашке в течение 10 мин.
Из шлаковой смеси (~3 кг) при помощи малого прибора стандартного уплотнения изготовляют 10 образцов-цилиндров с высотой и диаметром 50 мм. Эти образцы можно уплотнить также на прессе при давлении 200 кгс/см2 в течение 3 мин.
Первые 7 сут. образцы хранят на воздухе при температуре 18—20° С, затем помещают на 19 сут во влажную камеру и после этого в течение 2 сут насыщают водой. Насыщенные водой образцы испытывают на прессе в возрасте 28 сут.
За показатель активности принимают среднее арифметическое значение предела прочности при сжатии 10 образцов.
Допускается определение активности производить на образцах, изготовленных из смесей с водо-шлаковым отношением 0,12; 0,14; 0,16. Из каждой смеси готовят 10 образцов. За показатель активности в этом случае принимают наибольший из трех средних пределов прочности при сжатии 10 образцов.
Шлаки, применяемые для изготовления щебня и шлаковой мелочи, в зависимости от степени активности подразделяют на высокоактивные, активные и малоактивные.
Шлаки считаются высокоактивными, если после испытания образцов предел их прочности при сжатии будет более 50 кгс/см2. Если предел прочности образцов при сжатии будет 25—50 кгс/см2, шлаки считаются активными, и менее 25 кгс/см2 — малоактивными.
Определение устойчивости структуры щебня (сульфидный, известковый и силикатный распады). Аппаратура: сушильный шкаф, электрический автоклав, торговые весы, набор сит с круглыми отверстиями диаметром 5, 10, 20, 40 мм, мешочки из плотной ткани.
Определение сульфидного и известкового распадов. Пробы щебня испытуемой фракции высушивают до постоянной массы и просеивают сквозь сита с отверстиями, соответствующими наибольшей и наименьшей крупности зерен испытываемой фракции. От каждой фракции отбирают для испытания по две пробы (объемом 1 л каждая для фракций 5—40, 10—20 мм и 1,5 л фракции 20—40 мм) и взвешивают. Приготовленные пробы щебня помещают в мешочки из плотной ткани и погружают в ванну с дистиллированной водой на 30 сут. По истечении указанного срока пробу щебня вынимают из воды, высушивают и просеивают сквозь сито, на котором она оставалась до испытания.
Остаток на сите взвешивают и вычисляют потерю в массе с точностью до 0,1% по формуле
Требования к шлаковым материалам и методы их испытаний

где g1 — масса высушенной пробы до испытания, г; g2 — масса высушенной пробы после испытания, г.
Определение силикатного распада. Испытанные на сульфидный и известковый распады пробы помещают в автоклав. В течение 30 мин давление в автоклаве поднимают до 2 кгс/см2. При этом давлении щебень выдерживают 6 ч, после чего давление в течение 20 мин снижают до атмосферного.
Пробы щебня вынимают из автоклава, промывают, высушивают до постоянной массы в сушильном шкафу и просеивают сквозь сито, на котором они оставались до испытания. Остаток на сите взвешивают и вычисляют потери в массе по формуле
Требования к шлаковым материалам и методы их испытаний

где g1 — масса навески до испытания, г; g2 — масса навески после испытания, г.
Испытание шлака на силикатный распад может производиться с помощью пропаривания. Пробу шлака в течение 3 ч выдерживают в парах кипящей воды в бачке, затем в течение 3 ч выдерживают в воде комнатной температуры. Пропаривание и охлаждение повторяются 3 раза.
Силикатный распад наблюдается у шлаков, богатых известью (свыше 45%). При медленном остывании в шлаке, содержащем известь более 45%, образуются неустойчивые формы двухкальциевого силиката: α, β, γ. Формы α и β переходят в γ. Переход 2CaO*SiO2 из формы α и β в форму γ сопровождается увеличением объема двухкальциевого силиката на 10%, что вызывает внутренние, напряжения в шлаке, появление трещин и распад шлака.
Испытание шлака на силикатный распад может производиться также ультрафиолетовым светом при помощи кварцевой лампы. При облучении ультрафиолетовыми лучами у шлаков, подверженных распаду, на поверхности появляются многочисленные светло-желтые (до цвета бронзы) пятна и точки.
Железистый (сульфидный) распад наблюдается у шлаков, содержащих FeO больше 1,5%. Сущность железистого распада состоит в том, что железо соединяется с сульфидной серой, образуя FeS2. Последнее соединение, соприкасаясь с водой, переходит в водную окись, увеличиваясь в объеме примерно на 38%, что и вызывает разрушение шлака.
Осмотр шлаков по внешним признакам. При внешнем осмотре шлака следует обращать внимание на его структуру, окраску, наличие включений, налетов и трещин. Однородные по окраске и плотные кристаллической структуры шлаки более прочны, чем неоднородные, пористые и стекловатые.
Шлаковый щебень по ГОСТ 3344—73 для дорожного строительства в зависимости от крупности подразделяется на фракции 0— 5; 5—10; 10—20; 20—40; 40—70 и 70—120 мм.
По морозостойкости щебень из шлаков делится на марки Мрз 15, Мрз 25, Мрз 50, Мрз 100, Мрз 150 и Мрз 200. Определение морозостойкости шлакового щебня производится так же, как и щебня из природных каменных материалов по вышеприведенной методике.
Шлаковый щебень по результатам испытаний на дробимость и в полочном барабане делится на четыре класса прочности.
Шлак 1-го класса прочности при испытании на устойчивость всех видов распада должен иметь потерю в массе не более 3%, 2-го класса — не более 5%, 3 и 4-го классов — не более 7%.
Щебень в зависимости от физико-механических свойств предназначается для устройства всех видов покрытий, оснований и подстилающих слоев дорожных одежд.
Шлаковая мелочь (размер зерен менее 5 мм), обладающая вяжущими свойствами (активностью), предназначается для устройства монолитных оснований и покрытий типа шлакобетон. При применении шлакового щебня для устройства дорожных оснований с использованием его химической активности в шлаке может допускаться до 30% шлаковой муки, получившейся в результате силикатного распада (тонкие частицы мельче 2 мм).
Содержание слабых частиц, в том числе примесей футеровочного огнеупорного кирпича для 1 и 2-го классов не должно превышать 5%, 3-го класса — 10%, 4-го класса — 15% но массе.
В последние годы сделаны попытки внедрить в исследование шлаков и изготовляемых на их основе битумошлаковых материалов новые методы (электронную микроскопию, инфракрасную спектроскопию, рентгеновский анализ, ртутную порометрию). К таким работам, в частности, следует отнести исследование возможности использования титанистых шлаков, проведенное С. М. Масловым в Воронежском инженерно-строительном институте. Эти и другие методы, позволяющие исследовать структуру получаемых материалов и происходящих с течением времени изменений в ней, а также явления, происходящие на мокромолекулярном уровне, имеют большую перспективу и должны всемерно развиваться.