Главная
Бетон
Блог
Виды бетона
Прочность бетона
Деформации бетона
Строительные решения
Добавки для бетона
Бетонная смесь
Твердение бетона
Информация о цементе




Вход на сайт

Заполнители для бетона

Автор: admin от 31-01-2012, 23:05

Заполнители для бетона применяют в виде природного песка (мелкий заполнитель), щебня из изверженных и осадочных горных пород, природного гравия и щебня из гравия. Широко применяют как заполнители также искусственные составляющие, которые изготавливают из промышленных и других отходов производства, в результате переработки природных минеральных сырьевых материалов.

Заполнители классифицируют по следующим признакам: - по назначению - различают заполнители для тяжелых легких, жаростойких, декоративных, кислотостойких и других видов специальных бетонов;

- По происхождению, природные (песок, гравий, щебень из горных пород), искусственные (отходы промышленности - шлаки металлургические и топливные, бой кирпича и др.) и те, что специально изготавливаются (керамзит, шлаковая пемза, аглопорит т.д.);
- По крупности - мелкие (пески) размером до 5 мм и крупные (гравий, щебень) с размером зерен 5 ... 150 мм;
- По насыпной плотности - тяжелые (р> 1200 кг/м3 для писка и > 1000 кг/м3 для крупного заполнителя) и легкие или пористые (р <1200 кг/м3 для песка и <1000 кг/м3 для крупного заполнителя) .

Заполнители в структуре бетона занимают до 80% объема и выполняют очень важную роль в формировании физико-механических свойств бетонной смеси и затвердевшего бетона.
Введение в бетон заполнителей позволяет резко уменьшить расход цемента, дорогого и дефицитного компонента . Более того - бетон без заполнителей вообще нельзя использовать в связи / с тем, что такой бетон имеет очень большую усадку, которая вызывает значительные внутренние напряжения и трещинообразования. Защитный слой для арматуры в железобетонных конструкции из такого бетона не сможет выполнять свою защитную функцию и неизбежная коррозия арматуры обусловит резкое снижения долговечности конструкции. Присутствие заполнителей в структуре бетона значительно (более чем в 10 раз) уменьшает деформации усадки и ползучести.

Применение в бетоне заполнителей, которые в большинстве случаев являются местными материалами, уменьшает себестоимость бетона и превышает его качество - плотность структуры, стойкость бетона к агрессивному воздействию окружающей среды и т.п.

Пористые природные и искусственные заполнители уменьшают плотность легкого бетона, повышают его теплотехнические свойства в ограждающих конструкциях. В специальных бетонах (жаростойких, для защиты от радиации и т.п.) роль заполнителей велика, поскольку именно их свойства в значительной мере определяют специальные свойства таких бетонов.

При планировании строительства в больших масштабах и в районах сосредоточенного строительства надо иметь в виду возможность использования местных сырьевых ресурсов для получения мелких и крупных заполнителей для бетона. Это существенно уменьшит объем транспортных перевозок, сроки строительства и его
стоимость.

Качество заполнителей исходных материалов для изготовления бетонной смеси характеризуют такие группы свойств: - физико-механические свойства и структуру-крепость, плотность, пористость, водопоглощение, морозостойкость, истираемость, сопротивление удару, устойчивость в агрессивных средах и т.п.;

- Геометрические характеристики - крупность, зерновой состав, форма зерен, меж зерновая пустотелость, характер и власти ¬ ности поверхности частиц (шероховатость) и т.д.;
- Степень чистоты, которая оценивается содержанием вредных и загрязняющих добавок, слабых включений, а также неоднородностью материала.

Важным свойством заполнителей для бетона большинства видов является прочность при сжатии, которую определяют по стандартной методике непосредственным испытанием образцов (цилиндров или кубов). Если непосредственное испытание выполнить нельзя, то допускается косвенное испытание - так называемое испытаниях щебня или гравия на раздробленность в стальном цилиндре по специальной стандартной методике.

Общие требования к прочности заполнителя дифференцированы в зависимости от вида горных пород, вида бетона и его марки (класса), а также от вида производимых конструкций и особенностями эксплуатации их.
Для всех видов тяжелого бетона сборных и монолитных конструкций этой надо использовать щебень из изверженных горных пород марки не ниже 800, из метаморфических пород марки не ниже 600 и осадочных пород марки не ниже 300. Марка щебня природного камня должна быть выше марку бетона не менее чем в 1,5 раза для бетона марки М300 и выше. Допускается использовать щебень из карбонатных пород марки 400 для бетона марки М300, если содержание в нем зерен слабых пород не превышают 5%, и щебень из изверженных пород марок 1200 и выше для бетонов марок выше М600.
По показателям раздробленности марки гравия и щебня должны быть не ниже: Др8 - для бетона марки М400 и выше * Др12 - для бетона марок М300 и М350; Дробь - для бетона марок ниже М300.

Более высокие требования предъявляются к заполнителям для бетона, например, мостовых конструкций и водопропускных труб (щебень марки не ниже 1000 из изверженных пород), для железобетонных шпал (щебень марки не ниже 1200), для гидротехнических сооружений.

К заполнителям тяжелого бетона относятся также требования к содержанию зерен слабых пород (не более 5% по массе), лещадной и иглообразные форм (15 ... 35% по массе, в зависимости от вида конструкции).

Требования к морозостойкости заполнителей дифференцированы в зависимости от вида бетона и условий эксплуатации железобетонных конструкций - гидротехнические, мостовые, дорожные и т.п.. Во всех случаях морозостойкость заполнителей должна обеспечить бетону нужную марку по морозостойкости.

Содержание пылевидных и глинистых частиц в крупном заполнителями с изверженных пород для тяжелого бетона не должен превышать 1% по массе, а в щебне из осадочных пород - в пределах 1 ... 3%, в зависимости от вида и назначения бетона.

Использовать гравий как крупный заполнитель для бетона конструкций мостов и водопропускных труб, транспортных и гидротехнических сооружений с маркой по морозостойкости Р200 и выше нельзя.

Зерновой состав щебня характеризуют крупнейшими и наименьшими размерами зерен фракций или смесей фракций, а также значениями величин полных остатков на контрольных ситах.

Крупный заполнитель поставляют фракциями: 5 ... 10; 10 ... 20, 20 ... 40, 40 ... 70. В некоторых, случаях допускается выпускать и поставлять смесь фракций, а также щебень фракций 70 ... Сто двадцатой 120 ... 150 мм.
На заводы железобетонных конструкций щебень (гравий) может выставляться рядовым (с естественным зерновым складом), сортированным (с ограниченными размерами) и фракционированным (в виде отдельных фракций). При смешивании различных фракций меж зерновая пустотелость уменьшается, использующих при оптимизации состава с целью снижения расхода цемента.
Зерновой состав показывает содержание в заполнителе зерен различной крупности. Он определяется просеиванием пробы заполнителей через стандартные сита с величиной отверстий от 0,14 до 70 мм и более.
Зерновой состав называют непрерывным, если в нем есть зерна всех размеров - от малого до большого. А когда в заполнители, зерна какого-либо промежуточного размера отсутствуют, то такой зерновой состав называют прерывистым.

На строительных объектах или заводах зерновой состав наполнителе подбирают, используя песок и щебень который есть в наличии, так, чтобы кривая зернового состава по возможности приближалась к идеальной кривой, которая приводится в нормативных документах (рис. 4.1). Конечно, допускаются некоторые колебания в соотношениях отдельных фракций, когда не имеется значительного ухудшения свойств смеси заполнителя.

Правильный выбор зернового состава заполнителя или соотношения между песком и щебнем можно сделать только с учетом состава бетона, в частности в зависимости от расхода цемента и воды. В бетонах низких и средних марок с расходом цемента 200 ... 300 кг/м3 при подвижной бетонной смеси лучшие результаты обеспечивает зерновой состав, близкий к идеальным кривых просеивания. В бетонах высокой прочности с повышенным расходом цемента и в жестких бетонных смесях долю песка или мелких фракций заполнителя (щебня или гравия) в его общем объеме целесообразно немного уменьшить, исходя из конкретных свойств заполнителя и состава бетона.
Зерновой состав непосредственно влияет на пустотелость заполнителя, которая является важной его характеристикой, от которой в большой степени зависит расход цемента в бетоне (чем больше пустотелость, тем больше будет и расход цемента) и другие его свойствам.

Пустотелость заполнителя зависит также от формы его зерен. При увеличении содержания зерен иглообразные и легцадные (когда один размер зерна превышает в три раза второй) формы пустотелость увеличивается. Увеличение зерен кубовидной и окатанной формы наоборот, уменьшает пустотность щебня, качество его повышается.
Если в наличии есть щебень двух фракций, которые значительно отличаются по размерам, то целесообразно их смешивать в определенных отношениях, пустотелость которых будет наименьшим.

При заполнении пустот крупного заполнителя зернами дробной фракции пустотелость такой смеси будет уменьшаться. При добавлении крупных зерен до мелкой фракции в результате замещение части объема крупными зернами, которые не имеют пустот, пустотелость такой смеси также будет уменьшаться. На рис. 4.2 показана зависимость объема пустот смеси фракций от содержания мелкого и крупного заполнителя.
Оптимальное соотношение между песком и щебнем, когда смесь будет иметь наименьшую пустотелость, определяют из предположения, что песок полностью заполняет пустоты между зернами крупного заполнителя с учетом некоторого их раздвинутыми зернами песка.

В качестве мелкого заполнителя для бетона используют крупные, средние и мелкие пески: природные, по меленные и из отрубей после дробления горных пород, а также обогащенные и фракционированные пески. Свойства и качество песков для бетона характеризуют зерновой состав и модуль крупности, содержание пылевидных и глинистых частиц, петрографический состав и содержание вредных примесей Пески зависимости от зернового состава подразделяют на крупные, мелкие и очень мелкие с модулем крупности больше чем 2,5, 2 ... 2,5, 1,5 ... 2,0; 1,0 ... 1,5.
Пески с модулем крупности 1,5 ... 2,0 можно использовать в бетонах марок до М200, для бетонов марки М350 и выше рекомендуется песок с модулем крупности более 2,5. При несоответствии зернового состава песков этим требованиям их нужно обогащать введением добавки крупных фракций природного или дробленого песка, а для снижения модуля крупности вводить добавки мелкого песка.

Зерновой состав песка влияет на его меж зерновую пустотелость и удельную поверхность - чем они больше, тем выше и расход цемента для бетона. Вместе с тем эти характеристики песка взаимосвязаны таким образом, что, с увеличением первого, как правило, уменьшается вторая и наоборот.

Допустимое содержание в песке пылевидных и глинистых частиц нормируется в зависимости от назначения бетона, вида производимых конструкций и условий эксплуатации их и составляет 1 ... 5% по массе (например, для бетона гидротехнических сооружений в зоне переменного
уровня воды - не более 2%, для предварительно-напряженных мостовых конструкций при температуре до минус 40 ° С - не более 1%).

При использовании дробленого песка нормируется прочность исходной горной породы, обычно марка не ниже 800.

Выбирая крупные и мелкие заполнители, следует учитывать петрографическую характеристику, которая включает количественную оценку содержания вредных примесей: сульфидов, сульфатов, оксидов и гидроксидов железа, аморфных разновидностей кремнезема, слюд и гидрослюд, угля и горючих сланцев подобное. Заполнители с такими примесями (особенно теми, которые содержат аморфный кремнезем) относятся к потенциально реакционно-способных с продуктами гидрации минералов портландцементного клинкера и другими веществами, что может повлечь деструктивные явления и разрушения бетона.

Наличие в заполнителях органических примесей (например, гумусовых веществ) определяется при обработке их раствором едкого натра - так называемая колориметрическая проба. Примеси не должны оказывать раствора окраска, темного за эталон (светло-коричневую окраску).
Пористые заполнители для легких бетонов используют в виде щебня, гравия и песка. Различают природные и искусственные пористые заполнители и из отходов промышленности.
Природные пористые заполнители производят дроблением и сортировкой пористых изверженных (вулканических) и осадочных горных пород:

- Щебень и песок из пемзы, вулканического шлака, вулканического туфа и туфовых рядов;

- Щебень и песок из карбонатных пород (известняка, извести-черепашника) с кремнеземистых пород (опоки, трепела, диатомита, спонголита).
Месторождения этих пород имеются во многих регионах нашей страны и широко используются для получения легких заполнителей для бетонов, но их запасы не могут удовлетворить большую потребность в них.

Искусственные (специально изготовленные) пористые заполнители получают механической или термической обработкой минеральной (силикатов и алюмосиликатные материалы) и органического сырья с последующим рассеиванием или дроблением и рассеянием на фракции. Наиболее широко используют керамзитовый гравий и его разновидности, аглопорит, шлаковую пемзу (термозит), вспученные перлит и вермикулит, термолит, полый керамический гравий и т.п..

Керамзитовый гравий и песок изготавливают в виде сфероида, цилиндров из легкоплавкой глины или зерен, полученных дроблением камне подобные пород, при обжиге во вращающихся печах при температуре, туре их вспучивания. Керамзитовый гравий изготавливают обычно трех фракций - 5 ... 10, 10 ... 20, 20 ... 40 мм. В зависимости от насыпной
плотности керамзитовый гравий делят на марки от 250 до 800 кг/м3. Прочность керамзитового гравия определяют по стандартной методике сжатием в цилиндре - в зависимости от марки по насыпной плотностью этот показатель изменяется в пределах 0,6 ... 4,5 МПа. Морозостойкость керамзитового гравия должна быть не менее Р15, коэффициент формы - не более 1,5, водопоглощение - в пределах 20 ... 30%.

Керамзитовый песок в зависимости от насыпной плотности подразделяют на марки 500 ... 1000 кг/м3.
Разновидности керамзитового заполнителя:
- Ииунгизитовий щебень, получаемый вспучиванием путем обжига во вращающихся печах шунгизитовмистних пород (шунгит - минеральное вещество, состоящее из аморфного углерода и диспергированного графита с примесями неорганических веществ);

- Глинозольний керамзит, получаемый вспучиванием при обжиге гранул массы, состоящей из глинистых пород и золошлаковых смесей - отходов ТЭС
И ГРЭС;

- Зольный гравий в виде выжженных до вспучивания гранул, состоящих из золошлаковых отходов ТЭС и ГРЭС, ЛСТ и воды; перед грануляцией эту смесь выжигают и подвергают сепарации и помола в шаровой мельнице;

- Вспученный аргиллиты в виде высоко пористого хрупкого материала с зернами различной формы, получаемый выпаивание до вспучивания крышки с аргиллиты (глинистой горной породы со значительным коэффициентом вспучивания).

Термолит - пористый материал, получаемый выпаливанием до спекания кремнеземистых пород (трепела, диатомита и др.).

Керамзитовый гравий полый - материал округлой формы, получаемый обжигом до спекания специально изготовленных полых глиняных гранул.

Аглопорит - пористый кусковой материал, получаемый спеканием глинистых пород, а также отходов добычи, обогащения и сжигания угля и т.д. с последующим дроблением полученного продукта и рассеянием на фракции.
Шлаковая пемза (термозит) - пористый кусковой материал, получаемый вспучиванием расплавленных доменных шлаков при быстром их охлаждении с последующим рассеиванием на фракции.

Базальтовый - высоко пористый зернистый материал, получаемый вспучиванием при обжиге зерен из вулканических стекол (перлита, обсидиана, трасс и т.п.).
Вермикулит вспученный - высоко пористый теплоизоляционный звукопоглощающий зернистый материал с вспученный при выпаливании зерен из природных гидрослюд.
К пористым заполнителей из отходов промышленности принадлежат в основном металлургические шлаки и золо шлаковые смеси, образующиеся при сжигании твердого топлива в ТЭС и ГРЭС.

Категория: Добавки для бетона