2.1.2 Заполнители бетонов

Заполнители бетонов - основная часть массы бетонов (78-85%).Улучшенные технологические свойства бетона уменьшают в несколько раз усадку бетона по сравнению с усадкой камня. Жесткий остов из заполнителя увеличивает прочность бетона. Модуль деформации и уменьшает его ползучесть.

При выборе заполнителя необходимо оценивать в совокупности, как его технологические свойства, так и стоимость (30-50%). В качестве заполнителей используются природные и искусственные материалы, а также отходы производств.

Заполнители делятся на мелкие и крупные; тяжелые и легкие; плотные, пористые, специальные.

В качестве природных заполнителей используются природные пески, различные горные породы (гранит, базальт, диабаз). В качестве искусственных заполнителей выступают специально произведенные - керамзит, аглопорит и отходы промышленности (топливные и металлургические шлаки, шлаковая пемза), содержащие вредные примеси в крупных заполнителях не более 1%. К крупным относят гравий и щебень. Мелким - песок. При изготовлении тяжелого бетона в качестве мелкого заполнителя наиболее часто используется природный песок. [4, c. 368]

Песок - рыхлая смесь зерен крупностью от 0,14 до 0,5 мм. В природе по минералогическому составу чаще всего встречается кварцевые пески с различными примесями. Реже пески палевошпатевые, известняковые. Кварцевые пески пригодны для бетонов всех классов, оставшиеся требуют проверки. Также песок характеризуются зерновым составом и наличием вредных примесей: глинистых, пылевидных, органических. Зерновой состав- количество в песке зерен различных по крупности фракций. Крупность песка и его зерновой состав влияют на расход цемента и плотность бетона. Поэтому чем меньше объем пустот и меньше поверхность зерен песка, тем экономичнее будет использовано в бетоне цементное тесто. Желательно, чтоб заполнитель состоял из зерен различных размеров с тем, чтоб мелкие зерна заполняли пустоты между средними, а средние – между крупными. Для бетона наиболее пригодны крупные пески, но содержащие достаточное количество средних и мелких фракций.

Наличие примесей в песке допускается не более 3 %, т. к. пылевидные и глинистые примеси увеличивают водопотребность бетона и удаляют примеси промывкой песка.

Гравий – рыхлый материал, образующийся в результате разрушения горных пород. Щебень – материал, получающийся в результате дробления горных пород. Искусственные пористые заполнители, используемые в легких бетонах различного назначения - это керамзит и аглопорит. Они выпускаются в виде песка, щебня и гравия (до 5мм – песок, 5-10, 10-20, 20 – 40). Гравий – частицы округлой формы с относительно гладкой и плотной поверхностной оболочкой (окатанный). Щебень образуется в результате дробления зернами угловатой формы и пористой поверхностью. Керамзит – гранулированный вспученный материал, имеющий в изломе структуру застывшей пены. В объемной массе марки керамзита от 250 до 300 кг/м3. Сырье для получения керамзита – вспучивающиеся при быстром нагревании глина и глинистые породы. Вспучивание обеспечивается совмещением во времени пиропластного состояния с интенсивным газовыделением внутри обжигаемого материала.

Аглопорит – искусственный пористый материал, получаемый методом термической обработки силикатных материалов. Его получают в виде щебня и песка. Объемная масса составляет 400-900 кг/м3. Морозостойкость составляет не менее 15 циклов. Сырье для производства аглопорита – невспучивающияся и маловспучивающиеся глинистые породы, а также золы ТЭЦ, органические добавки и др. Аглопорит получают путем спекания в конгломерат топливосодержащего материала посредством его слоевого обжига с интенсивным просасыванием воздуха через слой зажженной шихты. В качестве топлива используют опилки, угли и другие топливные материалы. Сырье и вводимые добавки проходят подготовку, смешение и увлажнение до влажности 18-23% в зависимости от вида сырья. В ряде случаев шихта гранулируется. Спекание шихты и охлаждение аглопорита на ленточной агломерационной машине, представляющей тепловой замкнутый аппарат непрерывного действия. Время зажигания шихты в поверхностном слое составляет 800-1200 ºС, а в результате горения топлива при просасывании воздуха температура в материале достигает 1400-1700 ºС. Процесс горения идет сверху вниз. В ходе процесса условно различают четыре перемещающиеся зоны: зона испарения; зона подогрева; зона спекания; зона охлаждения. [5, c. 331]

Полученный агломерационный корж подвергается первичному и вторичному дроблению. Затем осуществляется просев и разделение на фракции. Полученная пылевидная фракция и пыль циклонов при очистке воздуха направляются обратно в производство и входят в состав шихты.