12.Классификация и показатели качества заполнителей для бетонов.

Заполнители классифицируют по размерам зерен, форме, структуре, средней или насыпной плотности, способу производства и назначению. По размерам зерен заполнители подразделяют на мелкий и крупный. Мелкий заполнитель – песок с размером зерен от 0, 16 до 5 мм, крупный – гравий с зернами от 5 мм до 70 мм и щебень до 120 мм. Пески могут быть природными кварцевыми, которые добывают в карьерах открытым способом или подводным со дна водоемов, и дроблеными, полученными измельчением каменных горных пород. Крупный заполнитель по форме зерен подразделяют на окатанный гравий округлой формы и щебень угловатый, полученный дроблением природного или искусственного материала. Для получения плотного бетона наиболее предпочтительна малоокатанная (щебневидная) форма зерен, хуже – окатанная, еще хуже – пластинчатая и игловатая, снижающие прочность бетона. В зависимости от формы зерен ГОСТ 8267-82 устанавливает три группы щебня из естественного камня: кубовидную, улучшенную и обычную. По структуре заполнители могут быть плотными, если их общая пористость меньше 10 %, и пористыми при увеличении содержания пор. По насыпной плотности крупные заполнители делятся на тяжелые (свыше 1000 кг/м³) и легкие (до 1000 кг/м³). Граница между тяжелым и легким песком 1200 кг/м³. В зависимости от способа получения заполнители классифицируют на природные, искусственные, полученные из отходов производств или попутных продуктов. Природные плотные заполнители производят механическим измельчением таких горных пород, как доломит, известняк, гранит. При изготовлении бетонов широкое применение находит также природная смесь гравия и песка, образовавшаяся в результате разрушения первичных магматических горных пород. При содержании песка 25 – 40 % от всего материала смесь называют песчано-гравийной.

Качество заполнителей оценивают по зерновому или гранулометрическому составу, насыпной плотности, пустотности, содержанию вредных примесей и влажности. Кроме этого для крупного заполнителя определяют прочность и, в зависимости от условий работы будущей конструкции, такие специальные свойства, как морозо-, кислото- и жаростойкость и т. д.

Зерновой состав показывает содержание зерен разной крупности, выраженное в процентах. Определение проводят просеиванием пробы через набор стандартных сит с разными диаметрами отверстий.

С зерновым составом связан другой показатель качества – пустотность, представляющая собой процентное отношение объема межзерновых пустот ко всему объему, занимаемому заполнителем в свободном насыпном состоянии. Это очень важная характеристика, так как в плотном бетоне, используемом для изготовления несущих конструкций, все пустоты должны быть заполнены цементным камнем, обладающим рядом таких отрицательных свойств, как пористость, усадка, ползучесть. Поэтому чем меньше пустотность, тем меньше расход цемента при получении бетона и, следовательно, выше его морозостойкость, водонепроницаемость, ниже деформативность и ползучесть.

Насыпная плотность, определяемая как отношение массы заполнителя к занимаемому им объему, является важным показателем при получении легкого бетона различного назначения: для изготовления несущих, ограждающих конструкций или теплоизоляции зданий.

В действующих стандартах принято оценивать форму зерен заполнителей соотношением их размеров. К вредным примесям в щебне относят пластинчатые (лещадные) и игловатые зерна, толщина или ширина которых меньше длины более чем в 3 раза. В зависимости от марки проектируемого бетона их содержание не должно превышать 15 – 50 %. Отрицательное влияние, прежде всего на прочность бетона, связано с низкой прочностью таких зерен, а также ухудшением формуемости бетонной смеси и увеличением расхода цемента. Кроме перечисленных, к вредным примесям можно отнести отбитости в зернах керамзита, наличие пылевидных и глинистых частиц в мелком (не более 3 %) и крупном заполнителе. Находясь на поверхности зерен, они не только снижают прочность сцепления заполнителя с цементным камнем, но и в случае глинистых соединений, обладающих высокой гидрофильностью и водоудерживающей способностью, требуют повышенного расхода воды при получении бетонной смеси. Это приводит к повышению пористости и, как следствие, снижению прочности и морозостойкости бетона.

Прочность при сжатии крупного плотного заполнителя (щебня, гравия)определяют косвенным методом по его дробимости. Чем больше раздробилось заполнителя при сжатии (раздавливании) в цилиндре под определенной нагрузкой, тем меньше его прочность. В зависимости от потери массы при испытании (%) определяют марку по прочности (П) 200 – 1400 (кгс/см²). Для пористых заполнителей марку по прочности П15 – П400 устанавливают в зависимости от прочности при сдавливании в цилиндре, МПа. Прочность заполнителя как основного составляющего компонента бетонной смеси оказывает большое влияние на марку получаемого бетона. На основании экспериментальных исследований было установлено, что при проектировании высокопрочного тяжелого бетона (В45 и более) марка заполнителя должна вдвое превосходить прочность бетона, низкомарочного (менее В45) – в полтора.

На заводах по производству растворных, бетонных смесей и бетонных конструкций необходим постоянный контроль влажности заполнителей, т. к. излишнее, по отношению к расчетному, количество воды может вызвать не только нарушение однородности и расслаивание бетонной смеси, но и формирование пористой структуры, снижающей прочность, водонепроницаемость и морозостойкость бетонных изделий.