7.2. Мелкий заполнитель

В качестве мелкого заполнителя в легких бетонах обычно используются те же материалы, что и в виде крупного, измельчая их в нужной степени; в некоторых случаях (например, при подготовке топливных шлаков, шлаковой пемзы и аглопорита) мелкая фракция в достаточном количестве образуется в процессе дробления.

При использовании в бетонах керамзитового гравия часть его предварительно дробят в молотковых мельницах и добавляют к обычному гравию в процессе приготовления бетона. При дроблении стенки пор в керамзите разрушаются, и средняя плотность песка возрастает примерно вдвое, т. е. для приготовления одного кубометра керамзитового песка приходится дробить два кубометра керамзитового гравия. Поэтому керамзитовый песок, получаемый дроблением, очень дорог. Часто в практике бетонного производства в качестве мелкого заполнителя применяют обычный речной песок, что ведет к значительному увеличению средней плотности бетона и снижению его эффективности. Применение речного песка оправдано только при изготовлении конструктивного бетона высоких марок.

В настоящее время начинает увеличиваться производство керамзитового песка в кипящем слое. При этом способе глиняная крошка непрерывно подается в реактор, где через ее слой продуваются горячие газы при температуре около 1100° С. Скорость газов регулируется так, что зерна глины «витают» в газовом потоке, чем и создается эффект «кипения». Зерна глины при такой температуре вспучиваются, поднимаясь в верхнюю часть слоя, удаляются из реактора. Такой песок дешевле получаемого дроблением, он обладает большой прочностью, правда, пока его еще очень мало.

В качестве мелкого заполнителя в легких бетонах используют также топливные золы, содержание углерода в которых не превышает 10%. При этом средняя плотность бетона несколько увеличивается по сравнению с керамзитовым песком.

7.3. Проектирование состава легких бетонов

Основные показатели, характеризующие свойства легких бетонов (прочность, средняя плотность, коэффициент теплопроводности и др.), зависят от многих факторов, которые не всегда можно учесть. Пористость заполнителей обусловливает отсос воды из цементного теста и уменьшение В/Ц. Вместе с водою из цементного теста в поверхностный слой заполнителя поступает гидроокись кальция. Взаимодействуя с SiO₂ и Al₂O₃ шлакового стекла, она образует гидросиликаты кальция, которые уплотняют и упрочняют поверхностный слой зерна заполнителя. Прочность зерен заполнителя меньше прочности бетона, и поэтому значение качества укладки возрастает в большей степени, чем у тяжелых бетонов. В результате выражение зависимости

R_б=f(A; R_ц; Ц/В)

оказывается действительным только для строго определенных условий.

Поскольку прочность заполнителя в легких бетонах в большинстве случаев меньше прочности самого бетона, то особое значение приобретает толщина цементной обоймы на поверхности зерна, определяемая содержанием цемента в единицах объема бетонного камня. В результате формула прочности легких бетонов приобретает такой вид:

R_б=KR_ц(Ц-Ц_o),

где R_ц – активность цемента, кг/см²;

Ц – расход цемента, кг/м³;

Ц_о – минимальный расход цемента для получения бетонного камня, кг/м³;

К – коэффициент, характеризующий качество заполнителя.

Коэффициенты К и Ц_о определяются в результате проведения серии соответствующих опытов. Для этого пользуются методикой, разработанной Н. А. Поповым. Определение состава бетона состоит из следующих этапов:

а) подбирают оптимальный зерновой состав заполнителей, обеспечивающий наиболее плотную укладку зерен;

б) приготовляют не менее 3-х смесей с разными расходами цемента, например- 100, 150 и 200 кг на кубический метр смеси заполнителей;

в) определяют оптимальную добавку воды, обеспечивающую при данном способе укладки наибольшую плотность бетона или его максимальная средняя плотность _об (пока воды мало – смесь плотно уложить нельзя, когда воды много – увеличивается объем пор за счет избытка воды) (рис. 7.1);

г) определяют объем пробного замеса бетона по формуле

V_б = ;

д) из смесей с оптимальным расходом воды изготовляют кубы, которые твердеют в заданных условиях;

е) кубы высушивают, взвешивают и определяют среднюю плотность бетона;

ж) кубы испытывают на сжатие и строят график зависимости прочности бетона от расхода цемента в узком интервале прочности, например, только для теплоизоляционных или только для конструктивно-теплоизоляционных бетонов, эту зависимость можно считать прямолинейной (рис. 7.2);

з) определяют расход материалов на кубометр бетона:

Р_кз = р_кз ; Р_мз = р_мз ; Ц = ц : В = в .