
- •Бетоны: общие сведения и классификация по различным признакам. Значение бетона в индустриальном строительстве. Основные компоненты бетонной смеси, их краткая характеристика, требования.
- •Свойства бетонной смеси(удобоукладываемость, связность и др.). Влияние на свойства бетонной смеси различных факторов
- •Способы уплотнения бетонной смеси. Твердение и уход за бетоном(в т.Ч. Зимнее бетонирование). Ускорители твердения бетонной смеси и их практическое значение.
- •Структура и прочность бетона. Зависимость прочности бетона от различных факторов( времени, температуры, влажности). Формулы и графики. Понятие класса бетона по прочности
- •Принцип подбора состава тяжелых бетонов. Основные формулы
- •Контроль качества бетона (пооперационный и выходной)
- •Бетоны с использованием полимерных материалов. Виды, свойства, применение. Высокопрочные и высококачественные бетоны
- •Легкие бетоны на пористых заполнителях: свойства, применение. Виды пористых заполнителей. Крупнопористый бетон. Значение легких бетонов в строительстве
- •Получение, свойства и применение ячеистых бетонов. Пено- и газообразователи. Технико-экономические преимущества использования ячеистых бетонов
- •Понятие о железобетоне, как о композиционном материале; его преимущества и недостатки. Предварительно напряженный бетон
- •Сборное, монолитное и сборно-монолитное строительство; преимущества и недостатки. Номенклатура сборных железобетонных конструкций
- •Способы производства и основные технологические операции при производстве сборного железобетона
- •Кладочные и монтажные растворы. Основные требования, предъявляемые к ним. Принципы расчета состава кладочных растворов
- •Отделочные растворы. Состав, свойства. Специальные строительные растворы (акустические, инъекционные, гидроизоляционные, для полов и др.)
- •Сухие растворные смеси. Состав, особенности применения
- •Силикатные материалы и изделия. Общие сведения. Понятие об автоклавной технологии и физико-химических процессах, происходящих при твердении известково-кремнеземистых смесей
- •Силикатные бетоны. Свойства, применение
- •Асбестоцемент. Общие сведения, состав, преимущества и недостатки. Основы технологии производства асбестоцемента. Утилизация отходов производства. Применение альтернативных материалов
- •Основные виды асбестоцементных изделий (листы профилированные, плиты облицовочные, плитки кровельные, трубы и др.). Свойства, применение
- •Гипсовые и гипсобетонные изделия. Состав, свойства, применение
- •Материалы и изделия на магнезиальных вяжущих. Состав, свойства, применение
- •Общие сведения о древесных материалах и изделиях. Указать положительные и отрицательные свойства древесины как строительного материала. Основные древесные породы, применяемые в строительстве
- •Макро- и микростроение древесины
- •Свойства древесины. Влажность древесины и ее влияние на свойства
- •Основные пороки древесины
- •Защита древесины от гниения, от возгорания и поражения насекомыми
- •Сортамент лесных материалов (понятие о сорте, круглые лесоматериалы, полуфабрикаты и заготовки, фанера, пиломатериалы, кровельные, столярные, плитные)
- •Деревянные клееные конструкции. Комплексное использование древесины и отходов деревообработки в строительстве
- •Общие сведения и свойства органических вяжущих веществ (битумы, дегти)
- •Битумы, их разновидности. Групповой состав и его влияние на свойства битумов. Сущность процессов старения органических вяжущих
- •Свойства и маркировка битумов
- •Дегти: получение, свойства
- •Кровельные, гидроизоляционные и герметизирующие материалы на основе органических вяжущих (битумных, битумно-полимерных, дегтевых). Состав, свойства, маркировка и применение
- •Асфальтовые растворы и бетоны. Виды, состав, свойства, маркировка и применение
- •Перспективные виды материалов для строительства дорог (щебеночно-мастичный асфальтобетон, гэс, огв)
- •Битумные эмульсии. Виды эмульгаторов. Образование эмульсий. Состав, свойства, маркировка и применение
- •Мастики и пасты на основе битумных вяжущих. Состав, свойства, маркировка и применение
- •Пластмассы в строительстве. Общие сведения, сырье для получения полимеров
- •Классификация полимеров (с примерами). Полимеры полимеризационные и поликонденсационные, применение материалов на их основе в строительстве
- •Состав полимерных материалов. Виды и краткая характеристика составляющих
- •Свойства пластмасс и методы их получения
- •Конструкционные и конструкционно-отделочные, отделочные материалы для стен на основе пластмасс. Технико-экономические преимущества использования их в строительстве
- •Теплоизоляционные пластмассы
- •Модификация строительных материалов полимерами (виды материалов, получение, свойства)
- •Теплоизоляционные материалы. Определение, значение в строительстве. Классификация теплоизоляционных материалов
- •Основные способы получения высокопористой структуры. Технологические схемы получения волокнистых материалов
- •Перспективные виды теплоизоляции
- •Теплоизоляционные материалы на основе органического сырья (фибролит, пенопласты, торфоплиты и др.). Состав, свойства, применение
- •Теплоизоляционные материалы на основе минерального сырья (ячеистое стекло, диатомитовый кирпич, вспученный перлит и др.). Получение, состав, свойства, применение
- •Акустические материалы: общие сведения, виды шума
- •Звукопоглощающие материалы: виды, свойства, особенности применения
- •Звукоизоляционные материалы: виды, свойства, особенности применения
- •Отделочные материалы: классификация (с примерами). Особенности применения
- •Перспективы развития новых отделочных материалов (декоративные штукатурки, покрытия с каменной крошкой, жидкие обои и др.)
- •Лакокрасочные материалы. Общие сведения и классификация (с примером маркировки)
- •Виды связующих для красочных составов
- •Пигменты для красочных составов, их основные свойства. Наполнители для красочных составов
- •Вспомогательные компоненты красочных составов (растворители, разбавители, грунтовки и др.).Назначение, виды, особенности применения
- •Красочные составы (масляные, лаки, эмали, вододисперсионные и др.)
- •Красочные составы (на основе полимеров, клеевые, на основе неорганических вяжущих)
Бетоны: общие сведения и классификация по различным признакам. Значение бетона в индустриальном строительстве. Основные компоненты бетонной смеси, их краткая характеристика, требования.
Бетон на неорганических вяжущих веществах представляет собой композиционный материал, получаемый в результате формования и твердения рационально подобранной бетонной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды, заполнителей и специальных добавок.
Состав бетонной смеси должен обеспечить бетону к определенному сроку заданные свойства (прочность, морозостойкость, водонепроницаемость и др.). Обычно хорошо выдерживает нагрузки на сжатие, но плохо - на растяжение. Он используется в таких конструкциях как фундаменты, толстые стены. Для придания бетону большей прочности на изгиб в конструкциях, воспринимающих растягивающие усилия (перемычки, плиты, перекрытия и т.п.) бетонную смесь армируют, т. е. включают в нее стальную или железную арматуру. Армированный сталью или железом бетон называют железобетоном.
Преимуществами бетона и железобетона являются: низкий уровень затрат на изготовление конструкций в связи с применением местного сырья, возможность применения в сборных и монолитных конструкциях различного вида и назначения, механизация и автоматизация приготовления бетона и производства конструкций. Бетон при надлежащей обработке позволяет изготавливать конструкции оптимальной формы с точки зрения строительной механики и архитектуры. Бетон долговечен и огнестоек, его плотность, прочность и другие характеристики можно изменять в широких пределах и получать материал с заданными свойствами.
Недостатком бетона - как любого каменного материала, является низкая прочность на растяжение, которая в 10-15 раз ниже прочности на сжатие. Этот недостаток устраняется в железобетоне, когда растягивающие напряжения воспринимает арматура. Близость коэффициентов температурного расширения и прочное сцепление обеспечивают совместную работу бетона и стальной арматуры в железобетоне, как единого целого. В силу этих преимуществ бетоны различных видов и железобетонные конструкции из них являются основой современного строительства.
По виду вяжущего выделяют:
1. цементные (наиболее распространенные)
2. силикатные (известково-кремнеземистые)
3. гипсовые, смешанные (цементно-известковые, известково-шлаковые и т.п.),
специальные - применяемые при наличии особых требований (жаростойкости, химической стойкости и др.)
По виду заполнителя различают бетоны на:
плотных, пористых, специальных заполнителях, удовлетворяющих специальным требованиям (защиты от излучений, жаростойкости, химической стойкости и т.п.).
В правильно подобранной бетонной смеси расход цемента составляет 8-15%, а заполнителей - 80-85% (по массе).
В виде заполнителей применяют местные каменные материалы: песок, гравий, щебень, а также побочные продукты промышленности (например, дробленные и гранулированные металлургические шлаки), характеризующиеся сравнительно невысоким уровнем издержек производства.
В зависимости от плотности различают бетоны:
1.особо тяжелые
- плотностью более 2500 кг/м3, изготовляемые на особо тяжелых заполнителях (из магнетита, барита, чугунного скрапа и др.); эти бетоны применяют для специальных защитных конструкций;
тяжелые
- плотностью 2200-2500 кг/м3 на песке, гравии или щебне из тяжелых горных пород; применяют во всех несущих конструкциях;
облегченные
- плотностью 1800-2200 кг/м3; их применяют преимущественно в несущих конструкциях;
2. легкие
- плотностью 500-1800 кг/м3; к ним относятся:
а) легкие бетоны на пористых природных и искусственных заполнителях;
б) ячеистые бетоны (газобетон и пенобетон) из смеси вяжущего, воды, тонкодисперсного кремнеземистого компонента и порообразователя;
в) крупнопористые (беспесчаные) бетоны на плотном или пористом крупном заполнителе без мелкого заполнителя;
3. особо легкие
-(ячеистые и на пористых заполнителях) - плотностью менее 500 кг/м, используемые в качестве теплоизоляции.
Готовая бетонная смесь, она же товарный бетон - подвижный состав из четырёх основных компонентов, замешиваемых в определенной пропорции: цемент, щебень, песок, вода. Аналогичная смесь, но без использования щебня, называется цементным раствором либо пескобетоном, правда в пескобетоне применяется песок более крупной фракции (модуль крупности). Весовое соотношение компонентов для приготовления бетонной смеси примерно таково: Цемент -1 часть, Щебень 4 части, Песок - 2 части, Вода - 1/2 части. Например: цемент - 330 кг., щебень - 1250 кг., песок - 600 кг., вода - 180 литров. Естественно, эти цифры весьма приблизительны и на деле зависят от многих факторов таких как: требуемая марка бетона, марка цемента, характеристики щебня и песка, использования пластификаторов других добавок, и т.д. и т.п.
Например: при использовании цемента м-400, бетон с таким составом покажет марку м-250. При цементе м-500, марка бетона будет уже м-350. Цифры условны! При производстве бетона на бетонном заводе, учитывается не один десяток параметров и характеристик.
Цемент и вода - главные компоненты бетона. Собственно на них возложена основная функция - связать все компоненты в единую монолитную структуру. Соблюдение правильной пропорции этих двух компонентов (водоцементное отношение) - главнейшая задача в производстве бетона. Речь ведь не только о количестве воды и цемента, введённых в бетон. С этим, как раз, всё просто. Важно учесть все нюансы: влажность щебня и песка, их влагопоглощение и т.д. и т.п. Цемент, взаимодействуя с водой (гидратация цемента), способен схватываться и твердеть, образуя так называемый цементный камень. Многие наверно сталкивались с этим самым камнем, когда откупоривали мешок цемента, оставшийся лежать в сарае с прошлого лета :-) Ну и что же получается. Цемент и вода - сами себе камень. Как-будто - вполне самодостаточный материал. А вот и нет. Цементный камень при затвердевании деформируется. Объемная усадка достигает 2 мм/м. Вроде и не много, но из-за неравномерности этих усадочных процессов, возникают внутренние напряжения, появляются микротрещины. Эти микротрещины практически не видны, но прочность и долговечность цементного камня снижается. Для того, чтобы уменьшить эти деформации, в состав вводят заполнители:
Крупные заполнители: щебень
Мелкие заполнители: песок
Роль этих заполнителей - создать структурный каркас, который воспринимает усадочные напряжения, и в результате - готовый бетон даёт меньшую усадку. Также увеличивается прочность и модуль упругости бетона (снижение деформаций конструкции под нагрузкой), уменьшает ползучесть (когда бетон необратимо деформируется при длительных нагрузках). Заполнители существенно удешевляют бетон. Ведь цемент стоит значительно дороже чем щебень и песок.
В начале статьи Вы читали о примерных пропорциях основных компонентов бетонной смеси. Давайте теперь переведём весовые доли в объемные и посчитаем:
Цемент 0.25 куб.м (330 кг. Насыпная плотность цемента в среднем 1300 кг на куб.м)
Вода 0.18 куб.м. (180 литров.Литры, они и в Африке литры)
Щебень 0.9 куба (1250 кг.При насыпной плотности 1350 кг на куб.м.)
Песок 0.43 куба (600 кг.При насыпной плотности 1400 кг/куб.)
Итого, если всё разложить и разлить по разным посудинам, мы получим общий объем 1.76 кубометра! Как же это всё помещается в один куб бетона. Просто. Берём литровую банку и засыпем её щебёнкой по горлышко. Между отдельными зернами будет много свободного места (межзерновая пустотность). И вот эту саму пустотность мы засыпаем двумя стаканами песка, одним стаканом цемента, и стаканом воды, при этом, потряхивая и помешивая. И всё влезет! В результате подобных манипуляций мы получаем совершенно плотную субстанцию. Все поры заполнены, все заполнители упёрлись друг в друга. Если бетон не шевелить и не трогать, он довольно быстро начинает твердеть (застывать). При вибрировании, перемешивании, бетон снова переходит в пластичное состояние. (тиксотропия). Как Вы только от него отстанете - он снова начнёт превращаться в плотную упругую массу.
Пожалуй, ещё несколько строк о крупном заполнителе (щебне).
Прочность (марка) щебня должна быть примерно в 2 раза больше, нежели расчётная марка бетона. Делается это из-за того, что проектная (28 суточная) марка бетона - всегда значительно ниже, чем его реальная прочность, которую он наберёт через полгода или год. Прочность же щебня - не растёт со временем. Вот их и нивелируют. В любом случае, всё это делается в виде не нормируемого проектными требованиями запаса прочности. Как говорится - на всякий пожарный. Вот выкладка изГОСТ 26633-91, про соотношение марки щебня и марки бетона.
Совсем кратко об основных видах щебня.
Известняк. Средняя прочность (марка) 500-600. Отдельные виды известняковых наполнителей (до 800) вполне пригодны чтобы изготовить бетон вплоть до марки М-350, но в виду более низкой морозостойкости, известняк как правило используют для производства бетонов марок м-100 - м-300.
Гравий. Прочность основных видов гравия (800-1000) достаточна для изготовления марки бетона вплоть до М-450. (обычно, не выше м-400) Самый распространённый вид наполнителя. Обладает всеми хорошими качествами, необходимыми для получения большинства бетонных смесей. Для индивидуального строительства я выбрал бы его. Бетон на гравии - дешевле. Для тех марок бетона, которые используют в частном строительстве - прочность более чем достаточна. Да и радиационный фон меньше чем у гранита.
Гранит. Наиболее прочный из перечисленных наполнителей. Из дополнительных преимуществ перед предыдущими имеет более высокие показатели (м до 1400), низкое водопоглощение и в следствие этого - повышенную морозостойкость. Например, при строительстве дорог, современными ГОСТ-ами разрешено использовать только гранитный щебень.
Конечно, не всё так просто со щебнем. Есть ещё много нюансов, вносящих свои коррективы: лещадность, % зерен слабых пород и т.д. и т.п. Но об этом, как-нибудь в следующий раз.
Во всех информационных материалах, прайс-листах и т.д. бетон указывается с цифровым и буквенным индексом. Обязательно указываются марка М-, класс В-, подвижность П-, водонепроницаемость W-, морозостойкость F-. Давайте вкратце расскажу про каждый из этих параметров.
Мелкий заполнитель для тяжелого бетона. Требования к заполнителю(гранулометрический состав, примеси, модуль крупности, пустотность и др.). Крупный заполнитель для тяжелого бетона. Требования к заполнителю(гранулометрический состав, форма зерен, пустотность и др.). Виды крупного заполнителя для бетона. Влияние вида поверхности и формы заполнителей на прочность бетона
Заполнители для бетона
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.
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).
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.
Требования к мелкому заполнителю (песку)
Песок представляет собой рыхлую смесь зерен крупностью 0,14…5 мм, образовавшуюся в результате естественного разрушения твердых пород. Природные пески в зависимости от условий залегания могут быть речные, морские и горные. Речные и морские пески имеют округлую форму зерен, горные содержат остроугольные зерна, что обеспечивает их лучшее сцепление с бетоном. Горные пески обычно больше загрязнены примесями.
Искусственные пески обычно подразделяют на:
- дробленый - изготовленный из скальных пород и гравия с использованием специального дробильно-помольного оборудования;
- дробленый из отсевов - получаемый из отсевов продуктов дробления горных пород при производстве щебня.
Кроме того, эти пески могут быть фракционированными.
Важным свойством песка является его зерновой состав. Для условного выражения зернового состава пользуются модулем крупности МК, обозначающим сумму полных остатков (в %) на ситах стандартного набора, деленную на 100. Зерновой состав должен находится в следующих пределах (что соответствует модулю крупности от 2,1 до 3,25):
Размер отверстий сит, мм
5
2,5
1,25
0,63
0,315
0,14
менее 0,14
Полные остатки на ситах, в % по массе
0
0-20
15-45
35-70
70-90
90-100
0-10
Могут применяться и более мелкие пески. В зависимости от модуля крупности пески разделяют на:
• крупные МК 2,5...3,5
• средние МК 2...2,5
• мелкие МК 1,5...2,5
• тонкие МК 1...1,5 .
Содержание в песке пылевидных, глинистых и иных частиц, не должно превышать значений: природный - 3%; дробленый из отсевов 5 %.
Технические требования к качеству песка приведены в ГОСТе 8736.
Для бетона желательно применять более крупные пески. Однако песок, содержащий избыток крупных частиц, имеет больший Объем пустот (40%), который приходится' заполнять цементным тестом, что увеличивает расход цемента. Наилучшие результаты получают, применяя в бетоне пески, содержащие крупные, средние и мелкие зерна в оптимальном соотношении, обеспечивая минимальную пустотность песка. В доброкачественном песке пустотность не должна превышать 38 %, в песке оптимального зернового состава она уменьшается до 30 %.
Насыпная плотность песка зависит от его истинной плотности, пустотности и влажности. Песок, предназначенный для бетона марки М 200 и выше или для бетона, подвергающегося замерзанию в насыщенном водою состоянии, должны иметь насыпную плотность не ниже 1550 кг/м 3 , в остальных случаях - не ниже 1400 кг/м 3 . Самый большой объем песок занимает при влажности 5...7 %, с повышением или понижением влажности объем песка уменьшается. Это свойство песка следует учитывать при объемном дозировании.
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 - осаток 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 ориентировочной оценки можно пользоваться следующими значениями марок щебня в зависимости отих дробимости:
Др 8 - свыше 1000 кг/см 2 1
Др 12-800- 1000кг/см 2
Др 16 -600-800 кг/см 2
Др 24 - 400-600 кг/см 2
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.
Пористые заполнители для бетонов
Для приготовления легких бетонов широко используют пористые минеральные заполнители, которые делятся на природные (вулканического или осадочного происхождения) и искусственные (в т.ч. из отходов промышленности).
Природные пористые заполнители получают путём дробления на щебень и песок горных пород вулканического происхождения - пемзы, вулканического шлака и вулканического туфа; горных пород осадочного происхождения: пористых известняков, известняков - ракушечников, известняковых туфов, диатомитов и др.
Искусственные пористые заполнители получают путем термической обработки силикатного сырья с последующим рассевом или дроблением и рассевом. К искусственным заполнителям относятся: гравий и песок керамзитовые; щебень и песок аглопоритовые; гравий, щебень и песок щунгезитовые; щебень и песок из вспученного перлита, вспученный вермикулит.
Пористые заполнители из отходов промышленности получают путем переработки (дробления и рассева) пористых кусков топливных и отвальных шлаков, грубодисперсных зол - уноса, и золошлаковых смесей ТЭЦ, кирпичного боя и т.п.
Пористые заполнители в зависимости от крупности зерен подразделяются на щебень (гравий) от.5 до 40 мм и песок до 5 мм . Крупные пористые заполнители подразделяются на фракции 5... 10,10...20,20...40 мм.
Пористые пески подразделяются на рядовые (с зернами размером 0...5 мм.), крупные (с зернами размером 1, 25...5мм.), мелкие (с зернами размером менее 1,25 мм ).
В зависимости от насыпной плотности в сухом состоянии пористые заполнители подразделяются на марки : 100, 150, 200, 250, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 1000, 120.0; Для крупного заполнителя фракции 5...40 мм насыпная плотность не должна превышать 1000 кг/м . Для щебня из пористых горных пород фракции 5... 10 мм . допускается марка 1200, а для песка - марка 1400.
По прочности крупный пористый заполнитель подразделяется по маркам: П25, П35, П50, П75, П100, П150, П200, П250, П300, П350.
В зависимости от марки бетона рекомендуется применять следующие марки
заполнителя по прочности .
Марка бетона
М35
М50
М75
Ml 00
Ml 50
М200
М250
М300
М400
Марка заполнителя
25-75
35-100
50-125
75-150
75-200
100-250
125-300
150-350
250-350
Пористые заполнители обладают значительным водопоглащением и при введении их в бетонную смесь забирают из цементного раствора часть воды. Наиболее интенсивно этот процесс происходит в первые 10 - 15 мин. После приготовления бетонной смеси. Тем самым существенно изменяются реологические свойства бетонной смеси, т.е. уменьшается ее подвижность. Количество воды, поглощаемой заполнителем, зависит от состава бетонной смеси: оно увеличивается в литых и подвижных смесях при высоких значениях водоцементного отношения и уменьшается в жестких бетонных смесях при низких значениях В/Ц. Чтобы компенсировать влияние водопоглощения пористого заполнителя и сохранить подвижность бетонной смеси, необходимо увеличивать расход воды.
Пористый щебень и песок состоят из зерен неправильной формы с сильно развитой поверхностью и обладают вследствие этого увеличенным объемом межзерновых пустот. Для заполнения этих пустот и создания достаточной связки между зернами заполнителя с целью получения нерасслаеваемых и удобнообрабатываемых бетонных смесей, требуется, в 1,5 - 2 раза больше цементного теста, чем при применении плотных, тяжелых заполнителей.
Влияние крупного заполнителя на прочность бетона
Вертикальное растрескивание в образце под действием одноосного сжатия начинается при нагрузке 50—75% предельной. Это было установлено по измерениям скорости звука в бетоне, а также в результате применения импульсного ультразвукового метода. Напряжение, при котором образуются трещины, зависит прежде всего от свойств крупного заполнителя: применение гравия с гладкой поверхностью ведет к появлению трещин при более низких напряжениях по сравнению с бетоном на щебне. Вероятно, это связано с тем, что механическое сцепление зависит от свойств поверхности и до некоторой степени от формы зерен крупного заполнителя.
Свойства заполнителя влияют на напряжение, при котором начинается образование трещин при сжатии в той же степени, как и на предел прочности при изгибе, так что отношение между этими двумя величинами не зависит от свойств заполнителя. На рис. 5.13 приведены результаты исследований Джонса и Каплана, каждый условный знак на рисунке обозначает различный вид крупного заполнителя. С другой стороны, отношение между пределом прочности при изгибе и пределом прочности при сжатии зависит от вида используемого заполнителя (рис. 5.14), так что, за исключением высокопрочного бетона, свойства заполнителя, особенно структура его поверхности, воздействуют на предел прочности при сжатии намного меньше, чем на предел прочности при растяжении или трещинообразующее напряжение при сжатии.
Влияние вида крупного заполнителя на прочность бетона зависит от водоцементного отношения. Для В/Ц ниже 0,4 применение щебня привело к получению прочности на 38% выше, чем при применении гравия. С повышением В/Ц влияние вида заполнителя на прочность сводится на нет, потому что прочность цементного камня, по-видимому, становится определяющей, и при В/Ц, равном 0,65, не наблюдалось различий в прочности бетонов, изготовленных на гравии или щебне.
Влияние вида заполнителя на прочность при изгибе, вероятно, зависит и от влажности бетона во время испытаний.
Форма и структура поверхности крупного заполнителя влияет также на сопротивление бетона удару, причем характер влияния такой же, как и на сопротивление изгибу.
Каплан наблюдал, что прочность бетона на изгиб в основном ниже прочности на изгиб соответствующего цементного раствора. Таким образом, цементный раствор, входящий в состав бетона, определяет его верхний предел прочности при изгибе, присутствие же крупного заполнителя снижает эту прочность. С другой стороны, прочность бетона на сжатие выше прочности цементного раствора; следовательно, согласно Каплану, механическое сцепление крупного заполнителя увеличивает прочность бетона на сжатие. Изложенные выше положения не получили достаточного подтверждения, и проблема прочности цемента и бетона требует дальнейшего изучения.