Заполнители для бетона. Заполнители для бетона


Заполнители для бетона и основные требования к ним

В состав любого бетонного раствора входят вяжущее вещество (цемент) и специальные заполнители. Цемент, реагируя с жидкостью, схватывается и твердеет. Так вяжущее тестообразное вещество становится твердым и очень прочным. Доля заполнителей в общей массе бетонной смеси может составлять до 85%. Эти ингредиенты бетона имеют важные функции.

Роль заполнителей в бетонах и растворах

Данные вещества выполняют следующие задачи:

  1. Сокращают расход цемента. Такие материалы занимают значительную часть объема бетонного раствора, делая его более доступным по стоимости.
  2. Повышают стойкость застывшего бетона к возникновению трещин. Цементный камень без таких добавок более подвержен раскалыванию в связи со склонностью к усадке и деформации. Современные заполнители играют роль жесткого остова бетона, снижая его усадку по сравнению с усадкой цемента без подобных добавок в несколько раз.
  3. Увеличивают прочность затвердевшего бетонного раствора, улучшают модуль упругости бетона. Жесткий скелет из заполнителя минимизирует деформацию конструкции под воздействием нагрузки, снижает ползучесть бетона. Таким образом бетонный раствор после затвердевания защищается от возникновения необратимых пластических деформаций различного характера.
  4. Пористые, легкие заполнители уменьшают теплопроводность и плотность бетона. Благодаря этому такой раствор можно использовать для создания ограждающих или теплоизоляционных конструкций.
  5. Специальные гидратные и особо тяжелые заполнители придают конструкции из бетона стойкость к проникающей радиации.

Заполнители для бетона: разновидности

Группировка подобного сырья основывается на следующих факторах:

  1. Величина зерен. По данному критерию выделяют заполнители:
    1. Крупные. В данную группу входят материалы с зернами размером более 5 мм. Примером таких материалов являются щебень и гравий. Они различаются формой зерен. Щебень состоит из зерен угловатой формы, гравий – элементов окатанной и округлой формы.
    2. Мелкие. Мелкий заполнитель - песок, величина зерен которого не больше 5 мм.
  2. Насыпная плотность материала. Крупнофракционные заполнители подразделяются на легкие и тяжелые. Материалы первого вида имеют массу до 1000 кг/м3, сырье второго вида – массу более данного показателя.
  3. Структура материала. Заполнители бывают плотными и пористыми.
  4. Происхождение материала. По данному критерию выделяют два вида заполнителей:
    1. Природные. Такие материалы могут быть получены тремя способами:
      • Добыча непосредственно на месторождении. Такие заполнители сразу могут применяться для приготовления раствора из бетона.
      • Сортировка песчано-гравийных составов природного происхождения. В результате такой операции добывается песок и гравий.
      • Дробление горных пород в щебень и песок.
    2. Искусственные. Создаются искусственным способом из отходов промышленности.
  5. Назначение заполнителей. По данному критерию выделяют заполнители для легких бетонов и тяжелых смесей. Существуют также заполнители для декоративного бетона, жаростойких бетонных смесей, бетона с устойчивостью к радиации, кислотам или щелочам.

Требования к заполнителям бетона

Занимая собой внушительную часть объема бетона, заполнители оказывают большое влияние на его характеристики. Поэтому к таким материалам предъявляют определенные требования. Они заключаются в следующем:

  1. В заполнителях (крупных и мелких) соотношение зерен разного размера должно попадать в определенные пределы. Другими словами, любой заполнитель должен обладать определенным зерновым (гранулометрическим) составом. Данное требование обуславливается необходимостью максимального насыщения строительного раствора зернами заполнителя. Для определения пропорций различных по величине зерен в материале используются сита с ячейками разного размера.  Исследуемый заполнитель делится на фракции. Полученные показатели сравниваются с требованиями стандарта.
  2. Любой заполнитель для бетонного раствора не должен оказывать негативного влияния на процесс затвердения цемента или ухудшать прочность и долговечность застывшей смеси. Для выполнения данного требования специалисты определяют степень прочности, морозостойкости, устойчивости к разнообразным физическим и химическим воздействиям заполнителей, а также их минеральный состав и особенности их зерен.
  3. Заполнители должны обладать определенной степенью чистоты. Илистые, пылевидные частицы обволакивают поверхность зерен материала, снижая их способность сцепляться с цементом. Это негативно сказывается на качественных характеристиках бетона. Поэтому доля пыли и глинистых частиц в крупнофракционном заполнителе не должна превышать 1%.

Исследования заполнителей выполняются методом отбора проб. В ходе такой работы из материала специалисты берут определенное число частных проб. Результаты исследования этих проб усредняются и распространяются на весь объем исследуемого заполнителя.

Применение заполнителей для бетона

Каждый вид заполнителя придает строительному раствору определенные свойства, что обеспечивает его применение в определенных случаях. Очень важно правильно подбирать составляющие бетона, чтобы получить раствор с определенными техническими параметрами. Подбор таких материалов осуществляется с учетом многих аспектов, в том числе вида используемого бетоносмесителя. При его выборе учитывается также его предназначение, будь то улучшение прочности, придание раствору стойкости к теплу и жару или химическому воздействию агрессивных веществ. При необходимости возведения сооружений, стойких к радиационному излучению, используется антирадиационный заполнитель. При создании ограждений, эстетически привлекательных сооружений и фасадов применяется декоративный бетонный заполнитель. Распространенные заполнители – щебень, гравий и песок – применяются при создании большинства видов бетонных растворов. Объясняется это тем, что такие материалы придают смеси необходимые качественные и прочностные характеристики.

www.yarst.ru

Виды заполнителей и их назначение в бетонах и растворах — ТехЛиб

Zapolnitel1Общие сведения. Свойства.

Заполнителями называют рыхлую смесь минеральных или органических зерен природного или искусственного происхож­дения. В бетоне эти зерна скрепляются вяжущим веществом, образуя прочное камневидное тело.

1.Заполнители занимают в бетоне до 80 % объема и, следо­вательно, позволяют резко сократить расход цемента или других вяжущих, являющихся наиболее дорогой и дефицитной состав­ной частью бетона.

2.Цементный камень при твердении претерпевает объемные деформации. Усадка его достигает 2 мм/м. Из-за неравномерно­сти усадочных деформаций возникают внутренние напряжения и трещины. Мелкие трещины могут быть невидимы невоору­женным глазом, но они резко снижают прочность и долговеч­ность цементного камня.

Заполнитель создает в бетоне жесткий скелет, воспринимает на себя усадочные напряжения и уменьшает усадку обычного бетона примерно в 10 раз по сравнению с цементным камнем.

3.Жесткий скелет из высокопрочного заполнителя увеличи­вает прочность бетона, повышает его модуль упругости (т. е. уменьшает деформации конструкций при приложении нагруз­ки), снижает ползучесть.

4.Легкие пористые заполнители уменьшают среднюю плот­ность бетона и его теплопроводность.

5.Специальные особо тяжелые заполнители (чугунная дробь, железная руда) делают бетон надежной защитой от радиоактив­ного излучения.

По крупности зерен различают мелкий заполнитель (песок), состоящий из частиц размерами 0,16…5 мм, и крупный запол­нитель (гравий или щебень) с размерами частиц 5…70 мм.

Крупный заполнитель в зависимости от формы частиц называют щебнем (шероховатые частицы неправильной формы) или гра­вием (гладкие округлые частицы).

По происхождению заполнители бывают природными и ис­кусственными. Природные заполнители получают путем добычи и переработки горных пород. К искусственным заполнителям относят попутные продукты промышленности (доменные и топ­ливные шлаки, золу ТЭС), а также специально изготовляемые — керамзитовый гравий, щебень из вспученного перлита и др. Используют «вторичные» за­полнители, выделяемые из отслуживших свой срок бетонных и железобетонных конструкций дроблением и рассевом.

Зерновой состав заполнителей решающим образом влияет на получение бетона заданной прочности при минимальном рас­ходе цемента. В бетонной смеси цементное тесто расходуется на обволакивание поверхности зерен и заполнение промежутков (пустот) между ними. В идеальном случае наименьший расход цемента достигается в том случае, когда и удельная поверх­ность, и пустотность зерен заполнителя стремятся к минимуму. Удельная поверхность тем меньше, чем больше крупность за­полнителя.

В отличие от удельной поверхности объем пустот в заполни­теле теоретически не зависит от крупности зерен. Для уменьше­ния пустотности заполнителя в его состав вводят зерна меньшего размера, которые заполняют промежутки между более крупными частицами. Однако это увеличивает удельную поверхность заполнителя и, следовательно, может привести к перерасходу вяжущего для обволакивания зерен. По­этому соотношение между зернами разных размеров в заполни­теле должно быть оптимальным, при котором объем пустот и суммарная поверхность зерен требуют минимального расхода цемента для получения нерасслаиваемой бетонной смеси опре­деленной удобоукладываемости, а бетон — заданной плотности и прочности.

Зерновой состав заполнителей определяют по результатам просеивания пробы через стандартный набор, включающий в себя 10 сит с отверстиями, мм: 70; 40; 20; 10; 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 и 0,16. Граница между мелким и крупным заполнителями проходит по зерну 5 мм.

Совокупность зерен, размер которых находится в пределах размеров отверстий двух соседних сит, называют фракцией за­полнителя. Заполнители поставляют полифракционными, т. е. состоящими из зерен разных фракций, и монофракционными. Например, щебень с размерами зерен 5…40 мм является полиф­ракционным: он состоит из зерен фракций 5 (3)…10; 10…20 и 20…40 мм.

Форма зерен заполнителя влияет на удобоукладываемость бетонных и растворных смесей. Предпочтительны в этом отно­шении зерна округлой или кубовидной формы.

Пластинчатые, удлиненные, так называемые лещадные, зерна заполнителя ук­ладываются в бетоне в строго ориентированном положении, как правило, горизонтальном. Это делает структуру бетона неодно­родной, а его свойства — неодинаковыми в разных направлениях. Поэтому содержание зерен лещадной формы ограничивается стандартами.

Шероховатость поверхности зерен заполнителей влияет на свойства бетонной смеси и прочность бетона. Бетонная смесь, изготовленная на заполнителях с гладкой поверхностью, напри­мер на гравии, обладает хорошей удобоукладываемостью. Сме­си на заполнителях с шероховатой поверхностью, в частности на щебне, укладываются хуже, но бетон приобретает большую прочность, чем бетон на гравии. Это объясняется лучшим сцеп­лением шероховатого заполнителя с цементным камнем.

От плотности заполнителей зависит плотность бетона. Для производства тяжелого бетона используют заполните­ли, изготовляемые из горных пород со средней плотностью 1,8…2,8 г/см3. Заполнители, у которых, отличаются заметной пористостью, тем большей, чем меньше их средняя плотность. Такие пористые заполнители используют для приго­товления легких бетонов.

Прочность — важнейшая характеристика заполнителя. Ее оценивают по пределу прочности исходной горной породы в насыщенном водой состоянии. Марки породы по прочности — М20…М140. Марка означает минимальный предел прочности породы при сжатии, выраженный в МПа. Породы, у которых предел прочности меньше 20 МПа, относят к слабым разностям. Содержание слабых разностей в щебне ограничивается стандар­тами.

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

По крупности различают мелкий заполнитель (песок), состоящий из частиц размером 0.16–5 мм, и крупный заполнитель (гравий или щебень), размеры частиц в котором изменяются в пределах от 5 до 70 мм. В некоторых случаях, например при бетонировании массивных конструкций, применяют щебень или гравий с крупностью частиц до 150 мм. По происхождению заполнители подразделяются на природные и искусственные. Природные заполнители получают путем добычи и переработки изверженных, осадочных или метаморфических горных пород: гранита, диабаза, диорита, известняка, вулканического туфа, гравия, кварцевого песка, кварцита, мрамора. К искусственным заполнителям относят попутные продукты промышленности: доменные и топливные шлаки, золу ТЭС, – а также специально изготавливаемые: керамзитовый гравий, щебень из вспученного перлита и многие другие.

К важнейшим показателям качества современных заполнителей относят зерновой состав, форму и характер поверхности зерен, содержание вредных примесей, плотность, прочность и морозостойкость.

Зерновой состав заполнителей оказывает решающее влияние на получение бетона заданной марки при минимальном расходе цемента. В бетонной смеси цементное тесто расходуется на обволакивание поверхности зерен и на заполнение промежутков (пустот) между ними. В идеальном случае наименьший расход цемента достигается тогда, когда и удельная поверхность, и пустотность зерен заполнителя стремятся к минимуму. Чем больше крупность заполнителя, тем меньше удельная поверхность. Так, удельная поверхность смеси, взятая из расчета на 1 м3 абсолютного объема заполнителя, имеет следующие величины:для пылевидных частиц размером 0,05–0,16 мм – 160 000 м2;зерен крупностью 2,5–5 мм – 1 600 м2;зерен крупностью 10–20 мм – 400 м2.

В отличие от удельной поверхности объем пустот в заполнителе, представленном зернами (шарами) одного размера, теоретически не зависит от крупности частиц и определяется типом их упаковки – кубической или гексагональной. Для сокращения пустотности заполнителя в его состав обычно вводят зерна меньшего размера, которые заполняют промежутки между более крупными элементами. Однако такие добавки увеличивают удельную поверхность и, следовательно, могут привести к перерасходу вяжущего для обволакивания зерен. Поэтому соотношение между зернами разного размера в заполнителе должно быть оптимальным – таким, при котором объем пустот и суммарная поверхность зерен требуют минимального расхода цемента для получения нерасслаиваемой бетонной смеси определенной удобоукладываемости, а бетона – заданной плотности и прочности.

Зерновой состав заполнителей сегодня определяют по результатам просеивания пробы через стандартный набор, включающий 10 сит с отверстиями (в мм): 70, 40, 20, 10, 5, 2,5, 1,25, 0,63, 0,315, 0,16.

Граница между мелким и крупным заполнителями проходит по зерну 5 мм. Если требуется определить зерновой состав песка, необходимо использовать сита с размерами отверстий 5–0,16 мм, для крупного заполнителя – 5–70 мм. После просеивания пробы необходимо взвесить частные остатки на каждом сите и вычислить их относительное содержание в процентах. Зная эти данные, определяют полные остатки на ситах как сумму частных остатков на конкретном сите и на ситах с большим размером отверстий. Результаты просеивания (полные остатки) сравнивают со стандартными требованиями, представленными в графической или табличной форме. Кроме того, те же данные используют для оценки крупности песка по модулю крупности – Мк. Чем больше Мк, тем крупнее песок.

Заполнители сегодня поставляются полифракционными, то есть состоящими из зерен разных фракций, и монофракционными. К примеру, щебень с размерами зерен 5–40 мм является полифракционным и состоит из зерен фракций 5–10, 10–20 и 20–40 мм.

Форма зерен заполнителя влияет на удобоукладываемость бетонных смесей и раствора. Предпочтительны в этом отношении зерна округлой или кубовидной формы. Пластинчатые, удлиненные, так называемые лещадные, зерна укладываются в бетоне в строго определенном положении, как правило, горизонтальном. Такое расположение частиц делает структуру бетона неоднородной, а его свойства оказываются неодинаковыми на различных участках. Поэтому содержание зерен лещадной формы ограничивается стандартами.

Характер поверхности заполнителей также оказывает влияние на свойства бетонной смеси и прочность бетона. Бетонная смесь, изготовленная на заполнителях с гладкой поверхностью, например на гравии, обладает хорошей удобоукладываемостью. Смеси на заполнителях с шероховатой поверхностью, например на щебне, укладываются хуже, но бетон становится более прочным, чем в случае применения гравия. Это объясняется большей площадью поверхности сцепления шероховатого заполнителя с цементным камнем. Некоторые заполнители, в особенности из легких пористых материалов, обладают настолько большой шероховатостью, что затрудняют получение удобоукладываемых и удобоперекачиваемых смесей.

Важнейшая характеристика заполнителя для бетона – прочность. Ее оценивают по пределу прочности исходной горной породы, насыщенной водой. Марки породы по этому показателю находятся в пределах М2‑М140. Понятие «марка» означает минимальный предел прочности породы при сжатии, выраженный в МПа. Породы, у которых предел прочности меньше 20 МПа, относятся к слабым разностям. Содержание слабых разностей в щебне ограничивается стандартами.

Прочность гравия характеризуют его маркой, определяемой по дробимости путем испытания пробы зерен на сжатие в стальном цилиндре. Чем слабее гравий, тем больше оказывается после такого испытания раздробленных зерен. Их отсеивают сквозь сито с размером отверстий 5 мм и определяют показатель дробимости, который равен относительному содержанию этих зерен в общей массе пробы. Марки гравия по дробимости могут быть от Др8 до Др24. Марка Др8 означает, что после испытания раздробилось не более 8% всей массы гравия. Чем больше число в обозначении марки, тем слабее гравий.

 

Читать по теме:
К разделу

Строительные материалы

tehlib.com

Заполнители для бетона - Бетонный завод "Магаполис"

Как бетоны могут быть различными, так и их составляющие могут отличаться своим качеством и типом. Одним из таких непостоянных компонентов является заполнитель. Их принято делить на плотные, пористые и специальные, удовлетворяющие определенным условиям, например, жаростойкость, кислотостойкость. Чаще всего составляющая заполнителя в бетонной массе занимает 80-85% от всего раствора — это уже говорит о важности правильного подбора данного компонента.

Что же собой представляет заполнитель? Обычный мелкий раздробленный камень, в большей степени выбор которого зависит от местных рождений. Это может быть и песок, и щебень, и гравий, и пемза и многие другие. Также в качестве заполнителей можно использовать и различные отходы типа шлаков. Главной идеей в их выборе будет экономическая составляющая, которая должна быть минимальной.

В бетонной массе замешивают два типа заполнителя: мелкий и крупный. Что такое мелкий заполнитель? Это заполнитель с мельчайшими частицами, помогающие сделать бетонную массу более крепкой. В основном, все производители используют песок, преимуществами которого перед остальными будут минимальный размер 0,16-5мм и высокая плотность около 1,8г/см3. Но и здесь не все просто: различают два вида песков: природные (самостоятельное разрушение горных пород) и искусственные (разрушение специальных пород человеческим фактором). В качестве исходного материала чаще всего выступают изверженные и осадочные породы: кварц, полевой шпат, кальцит, слюда. Для определения качественной характеристики мелкого заполнителя стоит обратить внимание на его минеральный и зерновой составы, а также наличие вредных примесей.

Для более лучшего сцепления рекомендуют использование сразу обоих заполнителей как крупного, так и мелкого. Наличие мелкого необходимо, дабы образовалось как можно меньше пустот между частицами крупного заполнителя. Чем удачнее будут расположены все частицы, тем более крепким получится бетон.

Определить зерновой состав заполнителя можно с помощью специального набора сит с разными отверстиями. Конечно, весь песок просеивать не стоит, достаточно будет килограмма. Запомните, что крупных зерен песка должно быть в составе до 5%, к тому же ни в коем случае не должны присутствовать в песке частицы размером больше 10мм.

Специалистами даже был разработан специальный термин для определения размера песка — «модуль крупности», означает он соотношение оставшихся в сите крупных частиц ко всему взятому для пробы песку.

Каждый мелкий заполнитель имеет свои недостатки и преимущества в их использовании. Например, пыль, ил, глина могут вашей бетонной смеси только навредить, ведь для них нужно повышенной количество воды, а значит, и больше цементного раствора. Поэтому стоит строго следить за процентным соотношением разного размера частиц мелкого заполнителя и за их качеством (если размер 0,16мм, то таких частиц должно быть не более 10%, а мельчайших частиц типа пыли ни в коем случае не должно быть выше 3%). Также стоит аккуратней быть с таким заполнителем как глина, она способна уменьшить морозостойкость конструкции. Конечно же, чистый песок найти практически невозможно, поэтому его принято очищать методом промывки.

Если вы решили использовать песок природного происхождения, то стоит обратить повышенное внимание на его состав, в котором могут оказаться органические добавки типа разложенных растений. Такие примеси ни к чему хорошему, как правило, не приводят, а только в будущем способны разрушить цемент. Определить наличие таких нежелательных добавок можно при помощи цветового метода.

Теперь о крупном заполнителе. Самыми используемыми такими заполнителями будут гравий и щебень частицы которых должны быть размером 5-70мм. Но все размеры здесь будут довольно относительными. Например, если вы работаете с достаточно массивными конструкциями, то можете использовать заполнитель с частицами вплоть до 150мм. Если выбирать что лучше: щебень или гравий, то тут следует выбрать щебень, так как в гравии чаще всего могут попасться нежелательные добавки в силу того, что в гравии присутствует частичное содержание песка.

Щебень получают искусственным путем при помощи дробления различных горных пород таких как плотный известняк или песчаник. Зерна щебня, в отличии от округлых частиц гравия, обладают несколько угловатой формой, в идеале которая должна быть приближена к кубической. Благодаря своей шероховатой поверхности такие частицы способны более качественно сцепляться с цементом, поэтому для высокопрочных бетоном лучше всего использовать  щебень.

Чтобы определить степень качества крупного заполнителя, нужно проанализировать его зерновой и минеральный составы, а также наличием нежелательных веществ. Обязательно обратите внимание на степень прочности исходной породы, которая должна в 1,5-2 раза превышать марку по прочности бетонной массы. Именно от степени морозостойкости заполнителя будет зависеть морозостойкость всей бетонной смеси в конечном результате.

Чтобы верно определить зерновой состав крупного заполнителя необходимо выяснить отношение самых крупных частиц к самым мелким. При работе с арматурой стоит учитывать тот фактор, что зерна самого большого размера не должны превышать самое меньшее расстояние между металлическими стержнями.

Существует деление крупного заполнителя по размеру его частиц на 4 группы: 5-10мм, 10-20мм, 20-40мм и 40-70мм. Используемый заполнитель не обязательно должен быть одного размера, чаще всего применяют смесь частиц разного размера. Для каждого определённого размера существует своя норма зернового состава.

Также заполнитель принято делить на группы и по форме его частиц: кубовидная, улучшенная и обычная. Помимо названных форм в составе заполнителя могут присутствовать пластинчатая и игловатая форма, которые должны составлять не более 15, 25 и 35% всей массы заполнителя кубовидной, улучшенной и обычной формы соответственно. Содержание мельчайших пыльных и илистых частиц в составе крупного заполнителя должно составлять строго не более 1%.

Для проверки крупный заполнитель на нежелательные элементы пользуются тем же методом, что и при просеивании мелкого заполнителя. Заключается данный метод в том, что проверяемый экземпляр обрабатывают специальным раствором едкого натра, как следствие ничего не должно произойти. Если же окраска немного изменилась, потемнела, то заполнитель содержит органические вещества.

 

sitemegapolis.ru


Смотрите также