Главная → Статьи

Характеристика заполнителей

Заполнителями называют рыхлую смесь минеральных зерен природного или искусственного происхождения. В бетоне эти зерна скрепляются вяжущим веществом, образуя прочное камневидное тело. Занимая до 80…85% общего объема бетона, заполнители влияют на технологические свойства бетонной смеси и на качество затвердевшего бетона. Правильно подобранные заполнители позволяют получать экономичный бетон с минимальным расходом цемента.

По крупности различают мелкий заполнитель (песок), состоящий из частиц размерами 0,16…5 мм, и крупный заполнитель (гравий или щебень) с размерами частиц 5…70 мм. В некоторых случаях, например при бетонировании массивных конструкций, применяют щебень или гравий с крупностью частиц до 150 мм.

По происхождению заполнители подразделяют на природные и искусственные. Природные заполнители получают путем добычи и переработки горных пород: гранита, диабаза, диорита, известняка, вулканического туфа, гравия, кварцевого песка, кварцита, мрамора. К искусственным заполнителям относят попутные продукты промышленности (доменные и топливные шлаки, золу ТЭС), а также специально изготовляемые — керамзитовый гравий, щебень из вспученного перлита и многие другие.

Важнейшие показатели качества заполнителей — зерновой состав, форма и характер поверхности зерен, содержание вредных примесей, плотность, прочность и морозостойкость.

Зерновой состав заполнителей решающим образом влияет на получение бетона заданной прочности при минимальном расходе цемента. В бетонной смеси цементное тесто расходуется на обволакивание поверхности зерен и заполнение.промежутков (пустот) между ними. В идеальном случае наименьший расход цемента достигается в том случае, когда и удельная поверхность, и пустотность зерен заполнителя стремятся к минимуму. Удельная поверхность тем меньше, чем больше крупность заполнителя. Так,удельная поверхность смеси зерен крупностью 10…20 мм, взятая из расчета на 1 м3 абсолютного объема заполнителя, составляет 400 м2, для зерен крупностью 2,5…5 мм — 1600 м2, а для пылевидных частиц размером 0,05…0,16 мм — 160 000 м2.

В отличие от удельной поверхности объем пуствт в заполнителе теоретически не зависит от крупности зерен. Для сокращения пустотности заполнителя вводят в его состав зерна меньшего размера, которые заполняют промежутки между более крупными частицами. Однако это увеличивает удельную поверхность заполнителя и, следовательно, может привести к перерасходу вяжущего для обволакивания зерен. Поэтому соотношение между зернами разного размера в заполнителе должно быть оптимальным, при котором объем пустот и суммарная поверхность зерен требуют минимального расхода цемента для получения нерас-слаиваемой бетонной смеси определенной удобоукла-дываемости, а бетон — заданной плотности и прочности.

Зерновой состав заполнителей определяют по результатам просеивания пробы через стандартный набор, включающий в себя 10 сит с отверстиями (мм): 70; 40; 20; 10; 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 и 0,16. Граница между мелким и крупным заполнителями проходит по зерну 5 мм. Если надо определить зерновой состав песка, берут сита с размерами отверстий 5…0,16 мм, для крупного заполнителя — 5…70 мм.

После просеивания пробы взвешивают частные остатки на каждом сите и вычисляют их относительное содержание щ в процентах. На каждом сите после просеивания остаются частицы размером, большим размера отверстий данного сита, но меньшим размера отверстий вышележащего, более крупного, сита. Совокупность зерен, размер которых находится в этих пределах, называют фракцией заполнителя. Заполнители поставляют полифракционными, т. е. состоящими из зерен разных фракций, и монофракционными. Например, щебень с размерами зерен 5…40 мм является полифракционным: он состоит из зерен фракций 5…10; 10…20 и 20…40 мм.

Зная частные остатки ait определяют полные остатки на ситах, как сумму частных остатков на данном сите и на сите с большим размером отверстий. Результаты просеивания (полные остатки) сравнивают со стандартными требованиями, представленными в графической или табличной форме.

Форма зерен заполнителя влияет на удобоуклады-ваемость бетонных смесей и раствора. Предпочтительны в этом отношении зерна округлой или кубовидной формы. Пластинчатые, удлиненные, так называемые лещадные, зерна заполнителя укладываются в бетоне в строго ориентированном положении, как правило, горизонтальном. Это делает структуру бетона неоднородной, а его свойства — неодинаковыми в разных направлениях. Поэтому содержание зерен лещадной формы ограничивается стандартами.

Характер поверхности зерен заполнителей влияет на свойства бетонной смеси и прочность бетона. Бетонная смесь, изготовленная на заполнителях с гладкой поверхностью, например на гравии, обладает хорошей удобоукладываемостью. Смеси на заполнителях с шероховатой поверхностью, в частности на щебне, укладываются хуже, но бетон приобретает большую прочность, чем бетон на гравии. Это объясняется большей площадью поверхности сцепления шероховатого заполнителя с цементным камнем. Некоторые заполнители, в особенности из легких пористых материалов, обладают настолько большой шероховатостью, что затрудняет получение удобоукладываемых смесей.

Вредные примеси, содержащиеся в заполнителях, могут вступать во взаимодействие с цементом, в результате чего в бетоне образуются соединения, снижающие его прочность или вызывающие коррозию. К числу вредных примесей относят включения минералов-сульфатов (гипса, ангидрита), сульфидов, аморфных разновидностей кремнезема и многие другие.

От плотности заполнителей зависит плотность бетона. Для производства тяжелого бетона используют заполнители, изготовляемые из горных пород со средней плотностью 1,8…2,8 г/см3. Применение заполнителей, у которых рш>2,8 г/см3, приводит к необоснованному увеличению массы сооружений. Такие заполнители идут лишь на изготовление специального бетона для защиты от радиоактивных излучений. Заполнители, у которых рт<1,8 г/см3, отличаются заметной пористостью, тем большей, чем меньше их средняя плотность. Такие пористые заполнители используют для изготовления легких бетонов. Вследствие высокой пористости заполнителей такие бетоны обладают хорошими теплозащитными свойствами.

Прочность — важнейшая характеристика заполнителя. Ее оценивают по пределу прочности исходной горной породы в насыщенном водой состоянии. Марки породы по прочности М20…М140. Марка означает минимальный предел прочности породы при сжатии, выраженный в МПа. Породы, у которых предел прочности меньше 20 МПа, относят к слабым разностям. Содержание слабых разностей в щебне ограничивается стандартами.

Прочность гравия характеризуется его маркой, определяемой по дробимости путем испытания пробы зерен на сжатие в стальном цилиндре. Чем слабее гравий, тем больше оказывается после такого испытания раздробленных зерен. Их отсеивают сквозь сито с размером отверстий 5 мм и.определяют показатель дробимости, который равен относительному содержанию этих зерен в общей массе пробы. Марки гравия по дробимости могут быть от Др8 до Др24. Марка Др8 означает, что после испытания раздробилось не более 8% всей массы гравия. Чем больше число в обозначении марки, тем слабее гравий.

Морозостойкость горной породы оценивают маркой, которая соответствует числу циклов замораживания— оттаивания, выдержанных щебнем из этой породы. Марки пород по морозостойкости F15…F300.

Ваш отзыв