5. Крупный природный заполнитель

В качестве крупного заполнителя для изготовления тяжёлого бетона применяют гравий или щебень. Щебень отличается от гравия остроугольной формой и шероховатой поверхностью зёрен. Поэтому сцепление его с цементно-песчаным раствором лучше, чем гравия.

5.1. Прочность крупного заполнителя

Прочность крупного заполнителя является весьма важным фактором прочности бетона. ГОСТ регламентирует прочность гравия и щебня в зависимости от проектной марки бетона. Так, марка щебня по прочности исходной горной породы при сжатии в насыщенном водой состоянии должна быть в 1,5 раза выше для бетонов марки 300 и в 2 раза выше для бетонов более высоких марок. Кроме того, щебень из изверженных пород во всех случаях должен иметь предел прочности при сжатии не менее 80 МПа, из метаморфических – не менее 60 МПа и из осадочных карбонатных пород – не менее 30 МПа.

Применение щебня с прочностью исходных горных пород ниже указанной допускается в исключительных случаях.

Прочность гравия и щебня определить прямыми испытаниями на сжатие не представляется возможным. В этом случае прочность гравия и щебня оценивается косвенным показателем – величиной дробимости в цилиндре. Для этого пробу заполнителя сдавливают в цилиндре диаметром 75 или 150 мм усилием, соответственно, 5 или 20 т. Затем устанавливают процент раздавленных зёрен, просеивая через сито в зависимости от крупности исходной пробы. По величине дробимости гравий и щебень подразделяют на марки дробимости Др 8, Др 12 и Др 16, где 8, 12 и 16 – процент раздавленных зёрен. Таким образом, чем ниже показатель дробимости, тем прочнее оказывается заполнитель. Для бетона марки 400 и выше марка по дробимости щебня и гравия должна быть не выше Др 8, для бетона марким 300 – не выше Др 12 и для бетона марки 200 и ниже – Др 16.

Содержание зёрен слабых пород в крупном заполнителе для бетона не должно превышать 10%. При более высоком их содержании требуется проведение испытания гравия или щебня в бетоне и соответствующие технико-экономические испытания такого заполнителя.

5.2. Морозостойкость крупного заполнителя

Морозостойкость крупного заполнителя устанавливается прямыми испытаниями. При этом пользуются многократным замораживанием и оттаиванием пробы в насыщенном водой состоянии или ускоренным методом испытания в насыщенном растворе сернокислого натрия. Во втором случае воздушно-сухая проба заполнителя вначале выдерживается в насыщенном растворе сернокислого натрия, затем высушивается при температуре 105-110°С.

16

Снова насыщается раствором сернокислого натрия и вновь высушивается. Так повторяется до заданного числа циклов. В процессе насыщения и последующего высушивания в порах зёрен откладываются кристаллы сернокислого натрия. При полном высушивании он переходит в безводный, а при последующем насыщении безводный сернокислый натрий превращается в кристаллический, присоединяя воду. Этот процесс гидратации сопровождается увеличением объёма. Расширяющееся вещество давит на стенки пор и разрушает их. Таким образом, сернокислый натрий моделирует действие воды в порах материала при её замораживании и оттаивании. Однако соль сернокислого натрия действует более агрессивно, от 5 до 20 раз быстрее разрушая камень, чем замерзающая вода. Так, каждый цикл испытания щебня в сернокислом натрии приравнивается к 5 циклам замораживания и оттаивания в воде при марке морозостойкости щебня Мрз 15 и 15 циклам – при морозостойкости щебня 300.

Потери щебня в массе, служащие оценкой предела морозостойкости, установлены, соответственно, 10% для Мрз 15 и Мрз 25 и 5% для щебня более высоких марок по морозостойкости. Величина этих потерь в массе установлена для испытания замораживанием-оттаиванием. При ускоренных испытаниях в сернокислом натрии величина этих потерь для щебня Мрз 200 должна быть не более 3% т для щебня Мрз 300 – не более 2%.