Заполнители для бетонов

метки: Заполнитель, Раствор, Бетон, Прочность, Щебень, Зерно, Гравий, Зерновой

Заполнители занимают в бетоне до 80 % объема и оказывают значительное влияние на свойства бетона, его долговечность и стоимость.

Введение в бетон заполнителей позволяет резко сократить расход цемента, являющегося наиболее дорогим и дефицитным компонентом.

Заполнитель уменьшает усадку бетона. Усадка цементного камня при его твердении достигает 1 …2 мм/м, а заполнитель воспринимает усадочные напряжения на себя и в несколько раз уменьшает усадку бетона по сравнению с цементным камнем.

1. Основные характеристики.

Заполнители занимают в бетоне до 80% объема и оказывают влияние на свойства бетона, его долговечность и стоимость. Жесткий скелет из высокопрочного заполнителя несколько увеличи вает прочность и модуль деформации бетона, уменьшает деформации бетона под нагрузкой, а также ползучесть бетона — необратимые деформации, возникающие при длительном действии нагрузки. В специальных бетонах роль заполнителя очень высока, так как его свойства во многом определяют специальные свойства этих бетонов.

В бетоне применяют крупный и мелкий заполнитель. Крупный заполнитель (более 5 мм) подразделяют на гравий и щебень. Мелким заполнителем в бетоне является естественный или искусственный песок. К заполнителям для бетона предъявляются требования, учитывающие особенности влияния заполнителя на свойства бетона. Заполнитель является зернистым материалом, для которого имеется ряд общих закономерностей. Наиболее существенное влияние на свойства бетона оказывают зерновой состав, прочность и чистота заполнителя.

Зерновой состав показывает содержание в заполнителе зерен разной крупности. Он определяется просеиванием пробы заполнителя через стандартные сита с величиной отверстий от 0,14 до 70 мм и более. Различают рядовой заполнитель, содержащий зерна различных размеров и фракционированный, когда зерна заполнителя разделены на отдельные фракции, включающие зерна близких между собой размеров. Заполнитель характеризуется наименьшей и наибольшей крупностью, под которыми понимают размеры наименьших или наиболее крупных зерен заполнителя.

На строительных объектах или заводах сборного железобетона зерновой состав заполнителя подбирают, используя реальные песок и щебень. Правильный выбор зернового состава заполнителя или соотношения между песком и щебнем может быть сделан только с учетом состава бетона, в частности, с учетом содержания цемента и воды. В бетонах высокой прочности с повышенными расходами цемента и в жестких бетонных смесях долю песка или мелких фракций заполнителя в его общем объеме целесообразно несколько уменьшать, исходя из конкретных свойств заполнителя и состава бетона. С зерновым составом непосредственно связана пустотность заполнителя, определяемая возможностью его плотной укладки. Зависимость пустотности от формы зерен заполнителя показана на рис 1.

Реферат бетоны на пористых заполнителях

... бетоны с крупностью пористого заполнителя до 20...40 мм, однако применяют и мелкозернистые легкие бетоны. Легкие бетоны делятся на три вида: 1.Поризованный легкий бетон <#"justify">Поризованный легкий бетон Для улучшения теплофизических свойств легкого бетона на пористом заполнителе ... и легкостью, является основным видом пористого заполнителя. Керамзитовый песок (зерна до 5 мм) получают при ...

На пустотность оказывает заметное влияние содержание крупного и мелкого заполнителя (Рис.2).

Пустотность в известной мере определяет расход цемента и другие свойства бетона. Пустотность заполнителей колеблется от 20 до 50 %. В бетоне желательно использовать заполнители, состоящие из нескольких фракций и имеющие наименьшую пустотность.

Прочность заполнителя определяется не только прочностью горной породы, из которой он получен, но и крупностью зерен. При выветривании или дроблении породы разрушение происходит поболее слабым местам структуры и прочность зерен как бы повышается. Естественные пески обладают прочностью при сжатии и растяжении, как правило, более высокой, чем прочность раствора или цементного камня. Прочность крупных заполнителей из прочных горных пород (гранита,диабаза и др.) превосходит по прочности раствор (Рис.3).

Прочность бетона на гранитном щебне несколько выше прочности раствора. При применении менее прочного крупного заполнителя прочность бетона при увеличении прочности раствора возрастает лишь до определенных значений, и дальнейшее повышение прочности раствора не приводит к повышению прочности бетона. Предельно достижимая прочность бетона тем ниже, чем меньше прочность крупного заполнителя, причем ее значение зависит также и от содержания заполнителя, постепенно увеличиваясь с уменьшением его количества.

Большое влияние на прочность бетона оказывает чистота заполнителя. Пылевидные и особенно глинистые примеси создают на поверхности зерен заполнителя пленку, препятствующую сцеплению их с цементным камнем. В результате прочность бетона значительно понижается (иногдана 30-40 %).

Корректировать отрицательное влияние грязного или некачественного заполнителя на свойство бетона путем повышения расхода цемента недопустимо.

Различают рядовой заполнитель, содержащий зерна различных размеров и фракционный — включающий зерна близких между собой размеров, например 5… 10 мм .

Зерновой состав называют непрерывным, если в нем встречаются зерна всех размеров — от наименьшего до наибольшего. Если же в заполнителях отсутствуют зерна какого-либо промежуточного размера, то такой зерновой состав называют прерывистым.

При использовании заполнителей с непрерывным зерновым составом, смеси получаются более подвижные, менее склонные к расслаиванию. На практике подбор состава заполнителей точно по идеальной кривой рассеивания требует дополнительных операций по рассеву песка и щебня, его дроблению. Поэтому эта методика не получила распространения.

В производстве используют зерновой состав заполнителя, состоящий из мелкой фракции (песка) и крупной фракции (щебня).

Количество крупной и мелкой фракции определяется исходя из наименьшей пустотности их в бетонной смеси (наименьшего расхода цементного теста).

Производство бетона (2)

... 1.1. Гиперболические кривые прочности бетонов оптимальной структуры; интенсивность спада прочности зависит от заполнителя: 7 — прочный известняк; II — гранитный щебень; /// — керамзитовый ... прочности цементного камня оптимальной структуры, полученной при испытании образцов, изготовленных при технологических параметрах и режимах, характерных для принятого или предполагаемого производства бетона ...

Соотношение между песком и щебнем, при котором получается минимальная пустотность, можно ориентировочно определить, полагая, что песок полностью заполнит пустоты между зернами крупного заполнителя с учетом некоторой их раздвижки зернами песка:

П/Щ- 1,1*П от.щ * Y н / Y щ , где

П,Щ — количество песка и щебня

Пот .щ- пустотность щебня относительная (0,3…0,48)

Y н , Y щ — плотности песка и щебня (истинная)

Из практики количество песка составляет 30…35 % от общего количества заполнителя.

2. Крупный заполнитель для бетона

Для приготовления бетонов в качестве крупного заполнителя используют щебень и гравий.

Щебень — это рыхлый материал, получаемый путем искусственного дробления изверженных, осадочных метаморфических горных пород или отходов различных производств.

Гравий — это рыхлый материал, образовавшийся в результате естественного разрушения (выветривания) твердых горных пород и состоящий из зерен округлой формы. Гравий может быть горным, речным и морским.

Щебень и гравий состоят из отдельных зерен и кусков от 5 до 70 мм . Они могут быть как рядовыми так и фракционированными.

Прочность заполнителя определяется прочностью горной породы, из которой он получен. Заполнители из прочных горных пород (гранита, диабаза) обладают высокой прочностью (80 МПа и выше).

Заполнители из осадочных пород. Например, из известняка, имеют прочность 30 МПа и выше. Прочность легких пористых заполнителей зависит от плотности и составляет 2…20 МПа.

Крупный заполнитель мало влияет на прочность бетона, если его прочность более чем на 20 % выше прочности бетона. Однако в заполнителе могут встречаться отдельные слабые зерна, поэтому для большей надежности рекомендуется, чтобы прочность исходной горной породы была в 1,5…2 раза выше прочности бетона. На некоторые виды изделий марка щебня нормируется. Так для тротуарной плитки марка щебня по прочности на сжатие должна быть: 1200 — для щебня из изверженных пород; 800 — для щебня из осадочных пород.

В нормативной документации на щебень ограничивается содержание пластинчатых (лещадных) и игловатых зерен, увеличивающих пустотность заполнителя. В обычном заполнителе содержание таких зерен не должно превышать 35 %, в щебне с улучшенной формой зерен — 25%, с кубовидной формой зерен — 15%.

Поскольку изготовить образцы для испытаний из щебня или гравия трудно, то прочность заполнителя определяют косвенным путем — по дроби мости. Образцы щебня помещают в стальной цилиндр и прикладывают определенную нагрузку. Затем образцы просеивают через сито и по потере в массе судят о дробности. Для щебня фракции 5…20 мм использую цилиндр диаметром 75 мм с нагрузкой 50кН. Для фракции более 20 мм испытание проводят в цилиндре диаметром 150 мм с нагрузкой 200 кН.

Дробимость щебня определяют по формуле:

Д р =(м1-м2)/м1*100, где

м 1 — Масса навески из щебня (гравия) до испытания в кг;

• м2 — остаток на сите после просеивания раздробленного в цилиндре щебня (гравия), в кг. \

Марку щебня определяют по таблице в зависимости от показателя дробимости и

вида исходной породы. Например, марка щебня 800 из изверженных эффузивных и

осадочных пород соответствует показателю дробимости 13…15.

Для приготовлении бетонов рекомендуется использовать следующие марки щебня (гравия):

Марка бетона	М 400 и выше	М 300	М 200	М 150 и ниже
Марка заполнителя	Др8	Др 12	Др 16	Др 24

Большое влияние на прочность и экономичность бетона оказывает чистота заполнителя. Пылевидные и особенно глинистые примеси создают на поверхности зерен заполнителя пленку, препятствующую сцеплению их с цементным камнем. В результате прочность бетона значительно понижается (до 30%), поэтому в стандартах на заполнители указано предельно допустимое содержание в них загрязняющих примесей. В щебне из изверженных пород допускается содержание примесей, определяемых отмучиванием, не более 1%, а из осадочных пород — 2…3%. Содержание глины в комках не более 0,25%.

По морозостойкости щебень подразделяют на марки: 15, 25, 50, 100, 200, 300. Кроме того, нормируются такие показатели у щебня, как марка щебня по сопротивлению удару и истиранию на полочном барабане.

Важное значение имеет зерновой состав щебня и его крупность. В бетоне целесообразно использовать щебень или гравий максимально допустимой крупности, так как такой заполнитель обладает меньшей удельной поверхностью. Для надлежащей укладки и уплотнения бетонной смеси применяют заполнитель не крупнее 1/4 части минимального размера конструкции.

2.1 Гравий. Характеристики и свойства.

Гравием называют рыхлый материал, образовавшийся в результате естественного разрушения (выветривания) горных пород. Гравий состоит из более или менее окатанных зерен размером 3-70 мм. В нем могут содержаться зерна высокой прочности (гранитные) и слабые зерна (пористых известняков).

Обычно он содержит примеси пыли, глины, иногда и органических веществ, а также песка. При большом содержании песка такой материал называют песчаногравийной смесью. Для бетона желательна малоокатанная форма зерен гравия, малопригодна окатанная, еще хуже – пластичная или лещадная с шириной в три раза и более превышающей толщину (предельное содержание в составе 15% по массе).

Крупность гравия определяют просеиванием его через стандартный набор сит с круглыми отверстиями размером 70, 40, 20, 10 и 5 (или 3) мм. При изготовлении бетона большое значение имеет максимально допускаемая крупность гравия, определяемая размером отверстия сита, на котором полный остаток не превышает 5% от общей навески. Для удобной укладки бетонной смеси нельзя применять гравий крупнее ¼ минимального размера сечения конструкции и больше минимального расстояния между стержнями арматуры в ж/б конструкции. Для бетона желателен крупный гравий, но с достаточным содержанием средних и мелких зерен. Пустотность гравия не должна превышать 45%. Прочность зеренгравия должна обеспечивать получение бетона, прочность которого на 20-50% превышает заданную. В гравии допускается не более 1% по массе глинистых, илистых, пылевидных примесей, количество которых определяют отмучиванием. Если в гравии количество примесей больше допустимого, то его промывают водой. В природе встречаются готовые смеси песка и гравия. В этих случаях необходимо проверять постоянство состава и соответствие песчаной и гравийной частей существующим стандартам. Чаще всего смеси по составу непостоянны, и их приходится разде лять на песок и 2-3 фракции гравия.