Технология заполнителей бетона. Методические указания к выполнению лабораторных работ для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 «Строительств

Щебень получают дроблением до определенной крупности каменных горных пород (изверженных, метаморфических, осадочных), таких как гранит, базальт, диабаз, известняк, доломит и другие. Средняя плотность крупного заполнителя должна быть в пределах 2000–3000 кг/м3 включительно.

Характерной особенностью щебня является остроугольность кромок и шероховатость граней кусков.

Гравий — механическая смесь кусков камня размерами от 5 (3) до 80 мм, получаемая рассевом природных валунно-гравийно- песчаных смесей.

Отличительной особенностью гравия является округлость форм его кусков (окатанность), отсутствие острых граней и малая шероховатость поверхности.

Щебень из гравия получают дроблением валунов и крупного гравия. Такой щебень характеризуется содержанием дробленых зерен (кусков), которых должно быть не менее 80 % по массе (в отдельных случаях допускается содержание дробленых зерен от 60 до 80 %). Дроблеными называются зерна гравия, поверхность которых околота более чем наполовину.

По техническим требованиям, предусмотренным стандартом, щебень также получают из попутно добываемых пород и отходов горнообогатительных предприятий, из доменного шлака (отвального). К такому щебню предъявляются дополнительные требования по средней плотности породы и содержанию пород и минералов, относимых к вредным примесям, а также по устойчивости структуры шлаков.

Щебень декоративный из природного камня получают путем дробления специально отобранных изверженных, метаморфических и осадочных горных пород различной расцветки таких, как гранит, диорит, андезит, кварцит, цветной и белый мрамор.

Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ изготовляют в соответствии с требованиями ГОСТ 8267–93.

В качестве крупного заполнителя для тяжелых бетонов щебень и гравий должны отвечать требованиям ГОСТ 26633–2015. Крупный заполнитель в зависимости от предъявляемых к бетону требований выбирают по следующим показателям: зерновому составу (рис. 2) и наибольшей крупности, содержанию пылевидных и глинистых частиц, вредных примесей, форме зерен, прочности, содержанию зерен слабых пород, петрографическому составу и радиационногигиенической характеристике. При подборе состава бетона

12

учитывают также плотность, пористость, водопоглощение и пустотность заполнителя.

Щебень и гравий применяют в виде следующих фракций, раздельно дозируемых при приготовлении бетона: от 5 до 10, св. 10

до 20, св. 20 до 40, св. 40 до 80 (70) и св. 80 до 120 мм.

Допускается использование фракций 3–10 мм, а также смеси фракций 5 (3) — 20 мм.

К вредным примесям в заполнителях относят:

–аморфные разновидности диоксида кремния, растворимого в щелочах (холцедон, опал, кремень и др.);

–сера, сульфиды, кроме пирита (марказит, пирротин и др.) и сульфаты (гипс, ангидрит и др.);

–слоистые силикаты (слюды, гидрослюды, хлориты и др.);

–магнетиты, гидроксиды железа (гетит и др.), апатит, нефелин, фосфорит;

–галоиды (галит, сильвин и др.), включающие водорастворимые хлориды;

–свободное волокно асбеста и уголь.

Характер возможного воздействия вредных примесей на бетон и их допустимое содержание приведены в ГОСТ 26633–2015. Содержание пылевидных и глинистых частиц в щебне из изверженных и метаморфических пород, щебне из гравия и в гравии для бетонов классов по прочности на сжатие В25 и выше не должно превышать 1,0 % массы. Содержание пылевидных и глинистых частиц в щебне из осадочных пород для бетонов класса В25 и выше не должно превышать 2,0 % массы.

ГОСТ 8267–93 подразделяет щебень в зависимости от содержания зерен пластинчатой и игловатой форм на четыре группы, которые должны соответствовать группам, указанным в табл. 2.

Содержание пластинчатых (лещадных) и игловатых зерен в крупном заполнителе для тяжелых бетонов не должно превышать 35 %по массе, а для бетонов дорожных и аэродромных покрытий, бетона транспортного строительства, а также бетона бетонных и железобетонных труб — 25 %. Содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой форм в щебне для бетонов классов по прочности на сжатие В60 и выше не должно превышать 15 % массы.

При проектных требованиях к бетону марки по морозостойкости F1200 (F2100) и выше должен применяться крупный заполнитель из изверженных и метаморфических пород с водопоглощением не более 1,0 %. Из осадочных пород — с водопоглощением не более 2,5 %.

13

Таблица 2

Зависимость группы щебня от содержания зерен пластинчатой и игловатой формы

Прочность щебня и гравия характеризуют маркой, определяемой по дробимости щебня (гравия) при сжатии (раздавливании) в цилиндре.

Марки по дробимости щебня и гравия из плотных горных пород должны соответствовать требованиям ГОСТ 8267–93, указанным в табл. 3–5.

Предел прочности горной породы, используемой для производства щебня, должен быть выше заданного предела прочности бетона: не менее, чем в 1,5 раза; — для бетона с пределом прочности ниже 30 МПа; не менее, чем в 2 раза, — для бетона с пределом прочности 30 MПa и выше.

В качестве крупного заполнителя бетона классов по прочности на сжатие В60 и выше следует применять щебень из плотных горных пород марки по дробимости не ниже 1200. Содержание зерен слабых пород в щебне для бетона классов В60 и выше не должно превышать 5 % массы (табл. 6).

Содержание зерен слабых пород в крупном заполнителе ограничено 15 % по массе. В щебне марок 1400, 1200 и 1000 оно не должно превышать 5 %.

Радиационно-гигиеническая оценка. Щебень и гравий в зависимости от значений суммарной удельной эффективной активности естественных радионуклидов Аэфф применяют:

– при Аэфф до 370 Бк/кг — во вновь строящихся жилых и общественных зданиях;

– при Аэфф от 370 до 740 Бк/кг — для дорожного строительства в пределах территории населенных пунктов при возведении производ-

ственных зданий и сооружений;

– при Аэфф св. 740 до 2000 Бк/кг — в дорожном строительстве вне населенных пунктов.

14

Таблица 3

Марка по дробимости щебня из осадочных и метаморфических горных пород

15

Примечание. Щебень из дробленого бетона и железобетона не следует применять в бетонах класса по прочности на сжатие выше В35.

2.3. Пористые заполнители

К пористым заполнителям относят сыпучие материалы, плотность зерен которых не превышает 2000 кг/м3, а средняя насыпная плотность не более 1100 кг/м3.

В соответствии со стандартной классификацией пористые заполнители для бетонов по происхождению разделяют на три группы.

1. Природные:

– щебень из пористых горных пород вулканического и осадочного происхождения;

– природный и дробленый песок;

– материалы из отсевов дробления пористых пород. 2. Из отходов промышленности:

–щебень и песок из пористых шлаков;

–грубодисперсные золы-уноса, золошлаковые смеси и др. 3. Искусственные специально приготовленные:

–керамзит и его разновидности (шунгизит, зольный гравий, глинозольный керамзит, вспученные аргиллит и трепел), получаемые обжигом со вспучиванием подготовленных гранул из природного сырья, отходов промышленности или их смеси;

–термолит, получаемый при обжиге без вспучивания щебня или подготовленных гранул кремнистых опаловых пород;

–аглопорит, получаемый спеканием при обжиге подготовленных гранул песчано-глинистых пород, а также отходов от добычи, пере-

16

работки и сжигания ископаемого твердого топлива (золы ТЭС, отходы углеобогащения);

–шлаковая пемза, получаемая поризацией расплава шлаков металлургического и химического производств;

–вспученный перлит, получаемый вспучиванием при обжиге подготовленных зерен из вулканических водосодержащих пород.

Гравий, щебень и песок искусственные пористые должны соответствовать требованиям ГОСТ 32496–2013.

В зависимости от насыпной плотности гравий, щебень и песок подразделены стандартом на марки, приведенные в табл. 7.

Таблица 7

Зависимость марки от насыпной плотности заполнителя

Таким образом, марка по плотности Мρн — интервал значений средней насыпной плотности между двумя последовательными марками, установленными стандартами.

Предельные значения марок по насыпной плотности для различных видов пористых гравия, щебня и песка приведены в табл. 8, при этом фактическая марка по насыпной плотности не должна превышать максимального значения, а минимальные значения приведены в качестве справочных.

17

Таблица 8

Предельные значения марок по насыпной плотности для различных видов пористых заполнителей

Примечание. Допускается, по согласованию с потребителем, изготовление керамзитовых гравия и щебня, применяемых для изготовления легких конструкционных бетонов, максимальных марок по насыпной плотности М900 и

М1000.

В зависимости от прочности, определяемой испытанием в цилиндре, ГОСТ 32496–2013 подразделяет гравий и щебень на марки по прочности, приведенные в табл. 9.

18

Окончание табл. 9

Примечание. Соотношение между маркой заполнителя по прочности и прочностью при сдавливании в цилиндре допускается уточнять на основании испытания в бетоне по ГОСТ 9758–2012.

Марка по прочности (П) — указывает, какую прочность (кгс/см2) легкого бетона позволяет достигнуть пористый заполнитель.

Марки по прочности гравия и щебня в зависимости от марок по насыпной плотности должны соответствовать требованиям табл. 10.

Содержание в гравии расколотых зерен не должно превышать 15 % по массе.

Среднее значение коэффициента формы зерен гравия должно быть не более 1,5. При этом количество зерен с коэффициентом формы более 1,5 не должно превышать 15 % для гравия, применяемого для легких бетонов классов по прочности на сжатие В12,5 включительно, и 10 % — для легких бетонов классов по прочности на сжатие выше В 12,5.

19

Таблица 10

Зависимость у пористого заполнителя марки по насыпной плотности от марки по прочности

Коэффициент размягчения гравия и щебня, применяемый для легких бетонов, должен быть не менее 0,75.

В гравии, щебне и песке, применяемых в качестве заполнителей для армированных легких бетонов, содержание водорастворимых сернистых и серно-кислых соединений в пересчете на SO3, не должно превышать 1 % по массе.

Водопоглощение гравия и щебня в течение 1 ч не должно превышать, % по массе:

−30 — для марок по насыпной плотности до М400;

−25— для марок по насыпной плотности М450–М600;

−20 — для марок по насыпной плотности М700–М1000. Влажность поставляемых гравия, щебня и песка должна быть не

более 5 % по массе.

20