Заповнювачі для різних видів бетонів

Заповнювачі для важких бетонів і розчинів повинні відповідати наступним вимогам: для піску регламентується модуль крупності; пісок з модулем крупності М_к = 1,5 - 2 допускається застосовувати у бетонах В15...В20 і для бетонів підводної зони конструкції мостів; пісок з модулем крупності від 2,5 і більше застосовується у бетонах класів В35 і вище.

Наявність зерен крупніше 10 мм у піску для бетону допускається у кількості, що не перевищує 0,5%, а кількість зерен розміром 5...10 мм - до 5% в збагаченому, подрібненому збагаченому і подрібненому збагаченому з відсівів; у природному та подрібненому - до 10%; в подрібненому з відсівів - до 15%. З піску для розчинів різного призначення, необхідно вилучити зерна розміром більше 5 мм. Зерновий склад заповнювачів повинен відповідати ДСТУ БВ.2.7-32 та ДСТУ БВ. 2.7-74.

Залежно від міцності вихідної гірської породи і гравію подрібнені піски поділяють на 4 марки: 1000, 800, 600 і 400.

Кількість пилуватих і глинистих часток у піску не повинна перевищувати, мас. %: в природному піску - 3, подрібненому - 4, фракціонованому - 1,5, збагаченому - 2, подрібненому збагаченому - 2,5, подрібненому фракціонованому 2, подрібненому з відсівів - 5 та подрібненому збагаченому з відсівів - 3. При цьому загальна кількість частинок менше 0,16 мм повинна бути не більше 10, а для природного збагаченого піску - 5%.

У природних пісках обмежується кількість органічних домішок, які також знижують міцність бетону – не більше 1% за масою.

Домішки у вигляді сірчанокислих і сірчаних сполук можуть викликати хімічну корозію бетону. Пісок для будівельних розчинів за ДСТУ БВ. 2.7-32-95 не повинен містити слюду в кількості більше 1 %, а сірчаних і сірчанокислих сполук в перерахунку на SО₃ - 4 до 2 % за масою. Для піску для гідротехнічного бетону, ця величина не повинна перевищувати 1%, кількість слюди - не більше 1...3%, кількість пилоподібних і глинистих домішок 2...5% залежно від зони експлуатації бетону.

Вимоги до крупних заповнювачів важкого бетону включають нормативний зерновий склад, форму зерен щебеню з обмеженням вмісту пластинчастих і голчастих зерен 15...35%, необхідну міцність щебеню за дробимістю. Кількість зерен слабких порід і порід, що утворилися при вивітрюванні, повинна становити не більше 5...7 мас.%. Марка щебеню з природного каменю повинна бути вища класу бетону: для бетонів класів нижче В15 - не менше ніж у 1,5 рази, для бетонів класів В15 та більше - не менше ніж в 2 рази.

Марки щебеню, виробленого з гравію за дробимістю для бетонів різних класів повинні відповідати наступним вимогам: для бетону В40 і вище - Др8, для бетонів В25...В35 - Др12, для бетону В20 - Др24.

Морозостійкість щебеню, гравію і щебеню з гравію повинна бути не нижче морозостійкості, що встановлена для бетону.

При застосуванні щебеню з відвального доменного шлаку останній повинен мати стійку структуру проти силікатного і залізистого розпаду: втрати маси при випробуванні не повинні перевищувати 5%. Шлаки із стійкою структурою повинні за своїм хімічним складом відповідати умові СаО < 0,92SiO₂ + А1₂О₃ + 0,2MgO. Вміст сірки не повинен перевищувати 2,5%.

Щебінь із шлаку характеризується маркою, що визначається його стискуванням у циліндрі. Щебінь марки Др15 застосовують для бетону класів В40 і вище, Др25 - для бетону В30, Др35 - для бетону В20 та Др45 - для менш міцних бетонів.

До заповнювачів бетонів гідротехнічних споруд вимоги сформульовані (ГОСТ 10268) для таких умов експлуатації: 1) для підводного бетону і внутрішньої зони споруд, 2) для надводного бетону, 3) для зони із змінним рівнем води. Найбільш жорсткі вимоги висуваються до заповнювачів для третьої категорії бетонів. Важливе значення для підвищення щільності бетонів має зерновий склад заповнювачів. Підвищення кавітаційної стійкості гідротехнічних бетонів досягається обробкою поверхні зерен заповнювача полімерами, що підвищують міцность бетону при розтягу.

Вимоги до заповнювачів для дорожнього бетону визначаються з урахуванням його довговічності у важких умовах експлуатації. Згідно ГОСТ 10268 ці вимоги залежать від призначення дорожнього бетону: 1) для одношарових покриттів і верхнього шару двошарових покриттів; 2) для нижнього шару двошарових покриттів; 3) для основ вдосконалених капітальних покриттів.

Для дорожніх бетонів застосовуються щільні заповнювачі, що відрізняються обмеженим вододпоглинанням, високою морозостійкістю, міцністю і опором стиранню. Щебінь необхідно застосовувати з міцних гірський порід: для одношарового покриття і верхнього шару двошарового покриття, причому щебінь з вивержених порід повинен мати міцність не менше 120 МПа, а для нижнього шару двошарових покриттів міцність щебеню повинна становити більше 80 МПа.

Для приготування дорожнього бетону використовують природні та подрібнені крупні і середні піски, які задовольняють наступним вимогам: піски застосовують з модулем крупності не менше 2, вмістом глинистих і пилоподібних домішок не більше 2...5%.

Заповнювачами для бетону можуть бути щебінь, гравій, і щебінь з гравію та щебінь з доменного шлаку. Для бетону одношарових і верхнього шару двошарових покриттів можна використовувати промиті щебінь з гравію і гравій. Ці матеріали не повинні містити більше 25% зерен пластинчастої і голчастої форм.

Морозостійкість крупного заповнювача для бетону одношарових і верхнього шару двошарових покриттів регламентована від 50 до 150 циклів залежно від району будівництва. Додатково передбачається випробування щебеню і гравію для дорожнього бетону на стирання в поличному барабані.

Заповнювачі для жаростійких бетонів - штучні і природні мінеральні матеріали відповідного зернового складу, які не повинні руйнуватися або розм’якшуватися при тривалій дії високих температур, не повинні викликати внутрішніх напружень у бетоні при нагріванні.

Залежно від вогнетривкості заповнювачі бувають: вищої вогнетривкості (2000°С); високовогнетривкі (1770...2000°С); вогнетривкі (1580...1770°С); тугоплавкі (1350...1580°С); легкоплавкі (1350°С).

Як заповнювачі можуть бути застосовані кремнеземисті заповнювачі у вигляді кварцового скла, кварцитові, динасові, що відрізняються вмістом SiO; алюмосилікатні: напівкислі вогнетривкістю від 1710 до 1580°С, шамотні вогнетривкістю 1750...1580°С, та високовогнетривкі заповнювачі, наприклад, мулітові, корундові (з вмістом А1₂О₃ від 97 до 90%), магнезіальні периклазові (з вмістом MgO від 95 до 80%), хромітові (з вмістом Сr₂О₃, більше 30...40%).

Для виробництва кремнеземистих заповнювачів застосовують природні матеріали (кварцити, кварцові піски) та їх похідні (кварцове скло, брухт та бій динасових вогнетривів, випалені брикети з кварциту з добавками, склуватий кварцит).

Для виготовлення алюмосилікатних заповнювачів придатні природні або штучні вогнетривкі матеріали. Вони можуть бути готовими до застосування або застосовуватися після випалювання, наступного подрібнення і розсівання. Розповсюдженою сировиною є природні матеріали: глини і каоліни, боксит, андалузит, кіаніт, силіманіт та штучні матеріали - технічний глинозем, брак алюмосилікатних виробів, вогнетривкі шлаки і відходи виробництва. На основі каолінових глин виготовляють шамот, основним критерієм якості якого є водопоглинання, що змінюється від 2 до 5%. Високоглиноземистий заповнювач виготовляють шляхом спікання технічного глинозему з добавкою вогнетривкої глини, а корундовий заповнювач - спіканням брикетів технічного глинозему або його плавленням.

Для виготовлення магнезіальних заповнювачів використовують природні сировинні матеріали: магнезити, хроміти, дуніти. Із магнезитів одержують шляхом випалювання в обертових печах периклазовий спечений порошок або плавлений периклаз. Вогнетривкість магнезитових заповнювачів є найбільш високою: >1700°С.

При температурі експлуатації до 600...800°С у вигляді заповнювачів використовуються безкварцові гірські породи (діорит, андезит, базальт, діабаз), доменні шлаки, цегляний бій, природні пористі заповнювачі вулканічного походження, штучні пористі заповнювачі (шлакова пемза, аглопорит, керамзит, спучені перліт і вермикуліт).

Для експлуатації при температурах до 1200...1700°С жаростійкі бетони готують з використанням як заповнювача подрібненого бою вогнетривких матеріалів (шамотна цегла, вич палений каолін, магнезит, хроміт, корунд та ін.).

Для жаростійких бетонів застосовуються також тонкомелені наповнювачі, які готують помелом цегляного або іншого керамічного бою, бою шамотних та інших вогнетривів, а також андезиту та інших гірських порід.

Заповнювачі для кислото- і лугостійких бетонів. Кислотостійким в’яжучим матеріалом є рідке натрієве або калієве скло з кремнефтористим натрієм (4...14%) як прискорювачем твердіння. Для виготовлення кислотостійких розчинів тонкомелений наповнювач змішують з водним розчином рідкого скла. Кислотостійкими наповнювачами є кремнеземисті породи: кварцовий пісок, кварцит, андезит, базальт, граніт, діабаз та інші з кислотостійкістю 95...99,5%. Як крупні заповнювачі використовують щебінь із вказаних порід і подрібнену кислототривку кераміку. Кислотостійкість піску, щебеню визначають за ГОСТ 473.1 кип’ятінням подрібнених проб у сірчаній кислоті. Із гірських порід найбільш кислотостійкими є кварцовий пісок, кварцити, кремнеземисті пісковики, граніти, андезити. Кислотостійкими є деякі керамічні матеріали, зокрема аглопорит з кислих глинистих порід.

Тонкомелені наповнювачі для кислотостійких бетонів одержують з кварцового піску, бештауніту, андезиту, аглопориту та ін.

Лугостійкі бетони отримують з використанням заповнювачів, які є стійкими в лужному середовищі: подрібнені вапняки, мармур, деяких шлаків основного складу, гірської породи серпентиніту або відходи азбестового виробництва.

Заповнювачі для радіаційностійкого бетону. Ступінь захисту від випромінювання обумовлений товщиною бетонного огородження і його щільністю. Для захисту від радіоактивного впливу застосовують особливо важкі та гідратні бетони, які містять велику кількість хімічно- і фізично зв’язаної води. Так як гідрати, які утримують потік нейтронів, вміщуються в цементному камені, то головне призначення заповнювачів при цьому - поглинання найбільш небезпечних γ-променів.

Заповнювачами для особливо важких бетонів є матеріали з високою щільністю: магнетит, гематит, барит, металевий скрап та інші; в гідратних бетонах - лимоніт і серпентиніт. В комбінованих бетонах застосовують важкі і звичайні заповнювачі - щебінь, гравій і пісок.

Барит - сірчанокислий барій; розповсюджений у природі мінерал білого кольору з середньою густиною близько 4500 кг/м³, границею міцності при стиску 50 МПа. Густина бетону на баритовому заповнювачі досягає 3800 кг/м³.

Магнетит - залізна руда з істинною густиною 4500...5000 кг/м³ і границею міцності до 200 МПа. Середня густина бетону з використанням піску і щебеню з магнетиту - біля 4000 кг/м³.

Лимоніт містить гідроксид заліза. (2Fe₂О₃·3H₂О), тобто може захищати як від γ-променів, так і від нейтронів. Густина лимоніту - близько 3500 кг/м³, а лимонітового бетону - 2600...2800 кг/м³.

Для виробництва особливо важких бетонів густиною 5000...7000 кг/м³ застосовують чавун з густиною близько 7500 кг/м³ у вигляді дрібняку і скрапу, а також сталь з густиню близько 7800 кг/м³ у вигляді обрізків, подрібненої стружки.

При поглинанні нейтронів ядрами атомів можливе вторинне γ-випромінювання, що характерне для заліза, тому залізний брухт і руди не завжди можуть застосовуватися у вигляді заповнювачів. В такому випадку застосовується барит, який не дає вторинного γ -випромінювання.

Декоративний бетон - композиційний матеріал, в якому заповнювачі за рахунок відкриття їх поверхні створюють декоративний ефект.

Мозаїчні підлоги отримують шліфуванням декоративного бетону. Поверхню стін оброблюють бучардою для сколювання верхнього шару та відкривання заповнювача. Для опорядження фасадної поверхні стінових панелей використовують неповне заглиблення зерен декоративного заповнювача у фактурний шар. Можливе також нанесення шару декоративного бетону з промиванням поверхні водою або розчином кислоти і використання речовин, що уповільнюють твердіння поверхневого шару з наступним очищенням поверхні.

Крупність зерен заповнювача на фоні цементного каменю вибирається залежно від декоративного ефекту і відстані спостереження. Колір заповнювача підбирають або в тон цементному каменю, який теж буває кольоровим, або контрастним.

Широко використовують щебінь і крупний пісок з червоного, рожевого, сірого граніту, з білого, жовтого вапняку, білого, чорного, червоного та іншого кольорів мармуру, пегматиту та ін. порід. Як декоративні заповнювачі застосовуються подрібнена кераміка, кольорове скло і антрацит. Дрібним заповнювачем у декоративному бетоні є природний кварцовий пісок.