ГлавнаяСтатьи

Зерновой состав заполнителя

Значение зернового состава заполнителей

Зерновой состав заполнителей, включающий как самые мелкие, так и наиболее крупные зерна, является важным фактором, определяющим удобообрабатываемость бетонной смеси. От удо-бообрабатываемости же зависит расслаивание, водоотделение, водопотребность и расход цемента, а также транспортабельность, укладываемость и другие свойства смеси. Все эти факторы в свою очередь влияют на экономические показатели, прочность, деформации объема и долговечность затвердевшего бетона. Поэтому расходы, сопряженные с улучшением зернового состава заполнителей, полностью окупаются благодаря снижению стоимости строительства, меньшему расходу цемента и большей долговечности сооружений.

О влиянии зернового состава на свойства бетона написано много трудов. Был предложен ряд так называемых «идеальных» кривых распределения зернового состава. Но, несмотря на это, мы все еще не знаем полностью законов, управляющих поведением пластичных смесей зернистых материалов, например бетонной смеси, и не нашли общепринятого «идеального» зернового состава заполнителей. Однако известно, что удовлетворительный бетон может быть изготовлен с применением заполнителей, зерновой состав которых колеблется в определенных пределах, зависящих частично от формы, характера поверхности и других свойств заполнителя.

Зерновой состав заполнителей выражается в весовых процентах остатков на ряде оит, у которых размеры отверстий каждого следующего, более крупного сита удваиваются. Складывая вместе частные остатки на каждом данном сите и разделив сумму на 100, получают эмпирический коэффициент, называемый «модулем крупности» (М. К.), который является удобной характеристикой зернового состава заполнителей.

Рис. 1. Зерновой состав заполнителй, выраженный в процентах остатка на ряде сит и модулем крупности: 1 — крупный песок, М. К. = 3,25; 2—- средний песок, М. К. = 2,75; 3 — мелкий песок. М. К- = 2,25; 4 гравий. Содержание песка равно 25%

Твердо установлено, что изменения в зерновом составе неска вызывают широкие колебания в прочности и других свойствах бетона. Зерновой состав крупного заполнителя оказывает меньшее влияние на свойства бетона; наиболее вредным является «горошковый гравий» (размером от 4,7 до 9,5 мм). Обычно получение жесткой бетонной смеси с сильной тенденцией к водоотде-лению и расслоению вызывается избыточным содержанием го-рошкового гравия.

Прежние попытки разработать «идеальный» или желательный зерновой состав заполнителей были основаны на теории максимальной плотности, с помощью которой была построена эллиптическая кривая зернового состава. Эта теория основывалась на представлении, что максимальное количество твердых частиц, которое может быть введено в бетонную смесь, должно давать наибольшую прочность, а следовательно, — лучший бетон. Более поздние исследования показали, что заполнитель с зерновым составом, рассчитанным на максимальную плотность, дает жесткую, неудобообрабатываемую смесь и что необходим некоторый избыток теста (цемент + вода), сверх того, который требовался для заполнения пустот в песке, чтобы обеспечить большую удобообрабатываемость смесей. Точно так же избыток раствора (вода + цемент + песок), сверх требуемого для заполнения пустот в крупном заполнителе, дает более удобообрабатываемый бетон. Другие критерии, применявшиеся для определения «удовлетворительного» зернового состава, были основаны на модуле крупности и удельной поверхности. По-видимому, наиболее правильный подход к подбору оптимального зернового состава дает теория Веймауса о столкновении частиц. Эта теория основана на математической зависимости между последовательными размерами зерен, согласно которой самые крупные зерна в смеси находятся друг от друга на расстоянии, равном среднему диаметру зерен ближайшего меньшего размера и толщине цементных пленок между ними. При распространении этой зависимости от наиболее крупных зерен, вниз по шкале, до самых мелких, включая цемент, можно определить абсолютные объемы зерен каждого размера, которые будут удовлетворять вышеуказанным критериям.

Общепринятый в настоящее время критерий состоит в том, что для каждого данного заполнителя существует ряд зерновых составов, которые с точки зрения удобообрабатываемости, расхода цемента и водопотребности бетона почти одинаково пригодны, если будут соблюдены приемлемые пределы, а внутри этих пределов сохранена однородность зернового состава, требуемая стандартами. Существуют различные мнения о том, каковы должны быть пределы оптимального зернового состава, но опыт показывает, что наиболее удовлетворительными являются пределы, приведенные в табл. 34 и 35] при этом модуль крупности песка для каждого данного случая не должен отклоняться больше чем на ± 0,10.

Рис. 2: а) Повышение водопотребности смесей, содержащих менее крупные заполнители: 1 — средняя из всех испытаний; 2 — В/Ц (общее) = 0,66; 3 — В/Ц (общее) = 0,54; 4 — В/Ц (общее) = 0,47; осадка конуса для всех смесей равна приблизительно 76 мм; б) снижение расхода цемента в смесях, содержащих более крупные заполнители. Осадка конуса для всех смесей равна приблизительно 76 мм; 1 — В/Ц (общее) = 0,47; 2 — В/Ц (общее) = 0,54; 3 — В/Ц (общее) = 0,66; в) зависимость прочности бетона от расхода цемента при применении крупных заполнителей. Составлено на основании величин, полученных при делении средних прочностей через 28, 90 и 365 суток для каждого В/Ц на содержание цемента

для каждого предела крупности и В/Ц. Средняя эффективность цемента: при предельной крупности заполнителя 9” = 100%, при предельной крупности заполнителя 6” = 95%, при предельной крупности заполнителя 3” = 85%, при предельной крупности заполнителя 1,5”= 76%, при предельной крупности заполнителя lW = 71%, 1 — В/Ц (общее) = 0,66 по весу; 2 — В/Ц (общее) = 0,54 по весу; 3 — В/Ц (общее) = 0,47 по весу; 4 — среднее; осадка конуса для всех смесей равна приблизительно 76 мм; все величины получены при испытании образцов 91 X 182 см или эквивалентных цилиндров

Предельная крупность частиц заполнителя

Следует применять заполнитель максимально допустимой в данных условиях крупности, так как по мере увеличения предела крупности заполнителя: уменьшается расход цемента; понижается водопотребность; увеличивается прочность на единицу израсходованного цемента; уменьшается усадка при сушке; при одинаковом В/Ц прочность остается прежней. Условия, обеспечивающие получение удобообрабатываемых бетонов и постоянную величину В/Ц, показаны на графиках рис. 45 а, 45 б и 45 в, которые составлены на основании результатов испытаний. Максимальный размер заполнителя, который может быть использован в любом случае, ограничивается одним или несколькими из следующих факторов: минимальная величина сечения бетона; расстояние между стержнями арматуры; экономические факторы и наличие оборудования для затворения, обработки и укладки бетона.

Как показал опыт, максимальный размер заполнителя, который может быть целесообразно использован для изготовления бетона с помощью имеющегося оборудования, составляет около 150 мм.


Читать далее:
Обработка шлака и легких заполнителей
Однородность заполнителей для бетона
Установка для обработки породы
Разработка месторождений заполнителей
Испытание отобранных проб заполнителей
Отбор проб
Разведка заполнителей
Поисковые работы
Легкие заполнители
Реакция между щелочами и заполнителями в бетоне



Ваш отзыв