ЗЕРНИСТЫЕ НАПОЛНИТЕЛИ (ЗАПОЛНИТЕЛИ).
В современном строительстве лидерство по прочности, удобству укладки, износостойкости и массовости применения принадлежит бетонам на цементном вяжущем. При этом используя различные заполнители для бетона, изменяя их пропорции и крупность, можно получать бетон с различными характеристиками для решения разнообразных задач. Поэтому очень большое внимание уделяется решению задач по качественному набору заполнителей для бетонов.
Заполнители для бетонов и растворов должны отвечать следующим требованиям:
|
|
Иметь определенный зерновой состав (соотношение зерен различного размера) для того, чтобы объем пустот между зернами (межзерновая пустотность) был минимальный, т.е. пустоты между крупными зернами были заняты более мелкими. |
|
|
Поверхность зерен заполнителя должна обеспечивать хорошее сцепление с твердеющим вяжущим, т.е. по возможности быть шероховатой, и на ней не должно быть глинистых и пылеватых примесей. |
|
|
Заполнитель не должен содержать примесей, отрицательно действующих на твердение вяжущего и на последующую прочность и стойкость бетона и раствора. |
Структура заполнителя характеризуется двумя показателями: межзерновой пустотностью и пористостью самих зерен заполнителя. Обобщенной характеристикой, учитывающей и межзерновую пустотность и внутреннюю пористоть зерен, служит насыпная плотность заполнителя*.
*Насыпная плотность заполнителя – представляет собой массу единицы объема сыпучего материала, взятого вместе с пустотами.
|
По плотности зерен заполнители подразделяют на: |
||
|
плотные (тяжелые), с плотностью зерен более 2000 кг/м3 |
|
пористые (легкие), имеющие пористую структуру зерен с плотностью менее 2000 кг/м3 (обычно 1600 – 400 кг/м3) |
|
В зависимости от размера зерен различают заполнители: |
||
|
мелкие 0,14 – 5 мм |
|
крупные 5 – 70 мм |
Мелкий заполнитель – это песок. Крупный заполнитель в зависимости от формы частиц называют щебнем (шероховатые частицы неправильной формы) или гравием (гладкие округлые частицы). Это природные заполнители, добываемые в карьерах и подвергаемые лишь дроблению, просеиванию и промывке. Дроблением или переработкой промышленных отходов (шлаков, зол электростанций) или природного сырья (глины, перлита и др.) получают искусственные заполнители.
МЕЛКИЕ ЗАПОЛНИТЕЛИ (ПЕСКИ)
Различают природный и искусственный песок
|
Природный песок рыхлая смесь зерен крупностью 0,16…5 мм – состоит главным образом из зерен кварца SiO2; возможна примесь полевых шпатов, слюды, известняка. Реже встречаются пески иного состава, например полевошпатные, известняковые. Насыпная плотность природного песка 1300…1600 кг/ м³ . По происхождению природные пески разделяют на горные (карьерные), речные и морские.
|
Искусственный песок используемый значительно реже, бывает тяжелый и легкий. Тяжелые пески, получаемые дроблением плотных горных пород (базальта, диабаза, мрамора), применяют для специальных целей (отделочные растворы, кислостойкие растворы и бетоны). Легкие пески получают дроблением пористых горных пород (пемза, туф) или изготавливают специально. Например, перлитовый песок получают термическим вспучиванием вулканических стекол; керамзитовый – обжигом глиняного сырья. Эти пески применяют для теплоизоляционных и акустических растворов и бетонов. |
По размерам частиц песок делится на:
|
Мелкий 0 – 2 мм |
Средний 2,0 – 2,8 мм |
Крупный 2,9 – 5 мм |
|
|
Присутствие в песке пылеватых и особенно глинистых примесей снижает прочность и морозостойкость бетонов и растворов. В природном песке пылеватых и глинистых примесей должно быть не более 3% по массе, причем содержание собственно глины не должно превышать 0,5%. Присутствие в песке органических примесей замедляет схватывание и твердение цемента и тем самым снижает прочность бетона или раствора. |
КРУПНЫЕ ЗАПОЛНИТЕЛИ
В строительстве применяют крупный заполнитель в виде смеси фракций, обеспечивающей минимальную межзерновую пустотность, или в виде отдельных фракций при условии последующего их смешения в заданных соотношениях. Чем меньше межзерновая пустотность, тем меньше расход цементно-песчаного раствора (а, в конечном счете, цемента), заполняющего в бетоне пустоты между зернами заполнителя.
|
|
Вредными примесями в крупном заполнителе, как и в песке, являются органические, пылеватые и глинистые. Особенно вредна глина на поверхности заполнителя, так как в этом случае она препятствует его сцеплению с цементным камнем. Количество пылеватых, глинистых и илистых примесей, не должно быть более 1 – 3% в зависимости от вида заполнителя и класса бетона. Глина в виде комков снижает морозостойкость бетона, поэтому ее присутствие недопустимо. |
|
В крупном заполнителе не должно быть зерен, содержащих активный (атмосферный) кремнезем, так как это может со временем вызвать разрушение бетона. |
|
В зависимости от насыпной плотности (Рнас)
и структуры зерен крупного заполнителя различают заполнители:
|
плотные (тяжелые), используемые для тяжелого бетона Рнас>1200 кг/м3 |
|
пористые, используемые для легкого бетона Рнас<1200 кг/м3 |
Плотные заполнители
К плотным заполнителям для тяжелого бетона относятся:
- гравий, получаемый из природных залежей (его обработка заключается в сортировке по фракциям и промывке);
- щебень, получаемый дроблением горных пород (гранит, известняк, мрамор и др.) или крупных фракций гравия.
Щебень получают дроблением массивных плотных горных пород на куски размерами 5 – 70 мм. Зерна щебня – угловатой формы и с более развитой, чем у гравия, шероховатой поверхностью. Благодаря этому сцепление с цементным камнем у щебня выше, чем у гравия, поэтому для приготовления высокопрочных бетонов предпочтительно применять щебень.
Гравий представляет собой осадочную горную породу в виде скопления зерен размерами 5 – 70 мм округлой формы и с гладкой поверхностью. В гравий входит некоторое количество песка. При содержании песка 25 – 40% материал называют песчано-гравийной смесью.
За счет того, что зерна гравия имеют гладкую поверхность, то бетон с использованием гравия имеет лучшую удобоукладываемость (существенно снижается трение между зернами заполнителя). Это качество особенно важно, например, при обустройстве бетонных стяжек полов.
По крупности зерен щебень и гравий разделяют на следующие фракции:
|
5-10 |
10-20 |
20-40 |
40-70 |
|
мм |
мм |
мм |
мм |
| 5-10 | 10-20 | 20-40 |
| мм | мм | мм |