1. Заполнители для бетона. Пески, требования (классификация по происхождению, свойства).

Мелкий заполнитель.

Песок (горный*, овражный*, речной, морской, дюнный, барханный) - рыхлая смесь зерен крупностью 0,14—5 мм, образовавшаяся в результате естественного разрушения массивных горных пород или их дробления (природные пески). Искусственные пески, получают дроблением или грану­ляцией металлургических и топливных шлаков. Для тяжелого бетона преимущественно используют природные пески.

Свойства

Минералогический состав. Кварце­вые пески – особо прочные, получили наибольшее применение. Полевошпатные пески. Известняковые пески. Доломитовые пески.

Зерновой (грануло­метрический) состав. Форма зерен дро­бленого песка должна быть близка к кубической. Для увеличения прочности, зерна должны иметь шероховатую поверхность. По крупности зерен песок разделяют на фракции: (0,14-0,16), (0,16-0,315), (0,315-0,63), (0,63-1,25), (1,25-2,5), (2,5-5) мм с помощью стандартного набора сит.

а_i=(m_i/m)*100% - частный остаток на сите, %, m=1кг

A_i=a_2,5+a_1,25+…+a_0,16 – полный остаток на сите, % - сумма частных остатков на всех вышележащих ситах + частный остаток на данном сите.

Модуль крупности Мк= (A_i=a_2,5+a_1,25+…+a_0,16)/100% - безразмерная величина.

Песок разделяют на крупный (М_к=2,5-3,5), средний (М_к=2-2,5), мелкий (М_к=1,5-2) и очень мелкий (М_к<1,5). Для бетона применяют крупный и средний песок. Мелкие пески имеют большую суммарную поверх­ность зерен, и при изготовлении бетонной смеси на их обволакивание требуется большое количество цемента. Песок, предназначенный для растворов, не должен содержать фракции зерен крупнее 5 мм

Содержание примесей. Устанавливают отмучиванием, содержание пылевидных, илистых, глинистых и органических не должно превышать 3% в природном песке и 5% в дробленом, в том числе не более 0,15% глины. Наиболее вредна в песке глина, так как она обволакивает отдельные зерна песка и препятствует сцеплению их с цементным камнем, понижая прочность бетона. Глинистые и пы­левидные примеси в песке повышают водопотребность бетонных сме­сей и приводят к снижению прочности и морозостойкости бетона. Песок от примесей очищают водой в машинах-пескомойках.

2. Заполнители для бетона. Крупный заполнитель, требования (классификация по происхождению, свойства).

Крупный заполнитель

Гравий (речной, морской, горный, овражный) – каменные зерна размером 5—70 мм, обра­зовавшиеся в результате естественного разрушения горных пород. Зерно гравия имеет окатанную форму и гладкую поверхность.

Щебень – каменные зерна, полученные дроблением плотных горных пород (магматических: гранита, базальта, андезита, порфира, диабза), из гравия и из металлургических шлаков. Зерна имеют угловатую (тетраэдрическую) шероховатую форму, желательно, чтобы она приближалась к кубу.

Свойства

Зерновой состав. Для бетона наиболее выгодны зерна малоокатанные (щебневидной формы), хуже яйцевидные (окатанные) и еще хуже пластинчатые и иглова­тые, понижающие прочность бетона. Пластинчатых и игловатых зерен в гравии (щебне) должно содержаться не более 15%, а зерен слабых (пористых) пород — менее 10%. По крупности зерен гравий (щебень) разделяют на фракции: 5—10, 10—20, 20—40 и 40—70 мм с помощью стандартного набора сит.

а_i=(m_i/m)*100% - частный остаток на сите, %, m=1кг

A_i=a₄₀+a₂₀+…+a_i – полный остаток на сите, % - сумма частных остатков на всех вышележащих ситах + частный остаток на данном сите.

Зерновой состав устанавливают с учетом наибольшего D и наименьшего d размеров гравия (щебня). Наибольший размер зерен при бетонировании Ж/Б балок, колонн, рам не более ¾ наименьшего расстояния между стержнями арматуры, для плит перекрытий и покрытий – не более ½ толщины плиты.

Модуль крупности Мк= (A_i=a₄₀+a₂₀+…+a_i)/100% - безразмерная величина.

Наименьшая крупность (размер отверстий самого мелкого сита, через которое проходит не более 5%) равна 3-5мм.

Примеси. Часто гравий залегает вместе с песком. При содержании в гравии 25—40% песка материал называют песчано-гравийной смесью. Количество в гравии глинистых, илис­тых и пылевидных примесей, определяемое отмучиванием, не должно превышать 1%. Содержание органических примесей устанавливают колориметрическим методом: гравий, предназначенный для бетона, при обработке его раствором едкого натра не должен придавать раст­вору окраску темнее цвета эталона.

Минералогический состав. При выборе гравия (щебня) необходимо знать его состав.

Механическую прочность на истира­ние и удар. Для исследования истираемости гравия применяютпо­лочный барабан. При этом определяют сопротивляемость каменного материала скалыванию кромок, удару и истиранию при падении и из­нашивании, при трении зерен гравия друг о друга или при ударе па­дающих с полки шаров. Показателем истираемости считают потерю массы гравия в про­центах первоначальной массы. По истираемости гравий делят на че­тыре марки: И20, И3О, И45 и И55. Потеря массы при истирании соот­ветственно.

Прочность на сжатие. Марку щебня определяют по пределу прочности гор­ной породы при сжатии (кгс/см²) в водонасыщенном состоянии. Марки: 1200, 1000, 800, 600, 400, 300 и 200. Щебень из изверженных горных пород должен иметь марки не ниже 800, из метаморфических – не ниже 600, из осадочных карбо­натных пород – не ниже 300. Прочность на сжатие в насыщенном водой состоянии должна в 1,5-2 раза превышать марку бетона.

Марки по морозостойкости. Мрз15…300. Потеря массы не должна превышать 5% (для марок 15 и 25 допускается 10%). Испытания проводят на 6 образцах 4*4*16 см 3 базовых, 3 контрольных.

Пустотность заполнителей для бетона. Удельная поверхность гравия меньше удельной поверхности щебня с шероховатыми зернами угловатой формы. При одинаковой крупности гравий, поскольку зерна его способны укладываться более компактно, отличается от щебня меньшей пустотностью.

3. Какие требования предъявляются к качеству исходных материалов для тяжелых бетонов.

Качество бетона зависит от правильности выбора составляющих бетонной смести и проектирования состава бетона. Подбор состава бетона включает следующие операции: расчёт состава бетона; опытную проверку расчетного состава пробной замесами; определение формовочных свойств бетонной смеси; определение коэффициента выхода бетонной смеси; определение механических свойств бетона.

4. Свойства бетонной смеси. Подвижность и жесткость, методы их определения.

Бетонная смесь – рационально составленная и тщательно перемешанная смесь компонентов бетона до начала процессов схватывания и твердения. Состав определяют исходя из требований к самой смеси и к бетону.

Бетонная смесь состоит:

1. Вяжущее вещество 20—30%

2. Вода

3. М елкий заполнитель (песок)

4. Крупный заполнитель (щебень, гравий) 70—80%

5. Добавки

Технические свойства:

Удобоукладываемость (удобоформируемость) – способность заполнять форму при данном способе уплотнения, сохраняя свою однородность. Для оценки удобоукладываемости используют: подвижность бетонной смеси – характеристика структурной прочности смеси, жесткость (Ж) – показатель динамической вязкости бетонной смеси, связность – характеризуется водоотделением бетонной смеси после ее отстаивания.

Подвижность – характеризуется измеряемой осадкой (см) конуса (ОК), отвормованного из бетонной смеси, подлежащей испытанию. Подвижность бетонной смеси вычисляют как среднее двух определений, выполненных из одной пробы смеси. Если осадка равна 0, то удобоукладываемость характеризуется жесткостью.

Жесткость – характеризуется временем (с) вибрирования, необходимым для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса бетонной смеси в приборе для определения жесткости (технический вискозиметр). Или по упрощенному способу в форме 20*20*20 см. Ж = t_вибр.*1,5

Применяют сверхжесткие, жесткие и подвижные бетонные смеси.