Заполнители для бетонов. 2
Содержание
Ведение.......................
1. Заполнители для бетонов.......
1.1.Общая классификация заполнителя...................
1.2 Природные заполнители для бетона .......................
1.3 Мелкий заполнитель...................
1.4 Крупный заполнитель...................
2.1 Пористость и водопоглащение
заполнителя...................
3. Зерновой состав мелкого и крупного заполнителя................12
Заключение....................
Список литературы.............
Введение
Заполнители — природные
или искусственные материалы
определенного зернового
В зависимости от размера зерен заполнитель делят на мелкий (песок) и крупный (щебень и гравий).
1. Заполнители для бетона
Заполнители (песок, щебень или гравий) занимают до 80 - 85 % объема бетона и образуют его жесткий скелет препятствующий усадке. Применяя заполнители с различными свойствами, можно получать бетоны с разнообразными физико-механическими показателями, например, легкие, жароупорные и пр.
По происхождению заполнители подразделяют на три группы:
1) природные, в том числе из попутно добываемых пород и отходов обогащения;
2) из отходов промышленности;
3) искусственные (специально
Природные материалы и материалы из отходов промышленности, получаемые без изменения их химического состава и фазового состояния, характеризуются соответственно происхождением и петрографическим наименованием горных пород или видом отходов. Например, изверженные глубинные (интрузивные) породы — гранит, сиенит, диорит; доменные отвальные шлаки. Природные заполнители бетона должны быть долговечными, твердыми и без излишнего количества глины, суглинка, ила, слюды, сланца, черта (кремнистого сланца), щелочей и органических веществ. Заполнитель должен тщательно выбираться.
Искусственные заполнители характеризуются видом сырья (природное, из отходов или их смесь) и технологией производства (способ обработки). Например, получаемые из природного сырья обжигом со вспучиванием— керамзит; получаемые поризацией расплава доменных шлаков — шлаковая пемза.
Для изготовления легких бетонов применяют пористые заполнители. Они бывают природные и искусственные. Природные заполнители получают путем дробления пористых горных пород — вулканического туфа, пемзы, известкового туфа, известняка-ракушечника и некоторых других. Они относятся к местным материалам и используются для строительства в районах, незначительно удаленных от месторождения. Более распространены искусственные пористые заполнители, которые подразделяют на специально изготовляемые и заполнители из отходов промышленности.
К специально изготовляемым пористым заполнителям относят керамзит, аглопорит, вспученный перлит, вспученный вермикулит, шлаковую пемзу, зольный гравий. Керамзит — продукт обжига вспучивающихся глин. Из отходов промышленности используют топливные шлаки и золы.
1.1.Общая классификация заполнителей
Для бетона используют заполнитель с размером зерен в поперечнике от тысячных долей сантиметра до нескольких сантиметров. Наибольшая крупность заполнителя может быть различной, однако любой заполнитель содержит зерна неодинакового размера; распределение зерен по фракциям называют зерновым составом заполнителя. Для получения бетона невысокой прочности иногда используют заполнитель непосредственно из залежей, содержащих зерна различного размера, от самых мелких до самых крупных. Такой заполнитель называют карьерным нефракционированным заполнителем. Для получения бетона хорошего качества обычно используют заполнители, по крайней мере, двух типов: мелкий заполнитель (песок) с размером зерен не более 0,476 см и крупный с размером зерен не менее 0,476 см. В США разделение на мелкий и крупный заполнители проводят на сите № 4, размер отверстий которого лишь на 0,0013 см меньше, чем 0,476. Указанное деление позволяет при дальнейшем рассмотрении проводить различие между мелким и крупным заполнителем.
Обычно считают, что минимальный размер зерен песка составляет примерно 0,07 мм и несколько меньше. Частицы размером 0,002—0,06 мм представляют собой пыль или ил, частицы еще меньшего размера называют глиной. Суглинок представляет собой мягкую породу, состоящую из примерно равного количества песка, ила и глины.
Первоначально все зерна заполнителя являлись частью исходной горной породы, которая могла быть разделена на отдельные куски и зерна или в результате природных процессов выветривания, или искусственным способом — дроблением. Поэтому свойства заполнителей полностью зависят от свойств исходной горной породы, например химико-минералогического состава, петрографических характеристик, удельного веса, твердости, прочности, физико-химической стойкости, пористости, цвета и т. д.
С другой стороны, некоторые свойства заполнителей не определяются характеристиками исходной горной породы, а присущи только зернам заполнителя, такие как форма и размер зерен, текстура поверхности, абсорбционная способность (водопоглощение). Все эти свойства могут оказывать большое влияние на качество как свежеуложенной бетонной смеси, так и затвердевшего бетона.
Следует добавить, что, хотя свойства
заполнителей могут быть непосредственно
исследованы путем испытаний, представляется
затруднительным
Применение природных гравийно-
1.2 Природные заполнители для бетона
До сих пор мы рассматривали заполнители только из встречающихся в природе материалов. Однако заполнители могут быть также получены из промышленных продуктов.
С петрографической точки зрения заполнители, как дробленые, так и уменьшенные в размере природным путем, могут быть разделены на несколько групп горных пород, имеющих общие характеристики. Наиболее удобной представляется классификация BS 812: 1960, в которой в соответствии с типом горной породы природные заполнители разделены на следующие группы:
группа базальта — андезит, базальт, основные порфириты, диабаз, флериты всех типов (включая тералит и тешенит), эпидиорит, роговообманковый сланец, лампрофир, кварцевый флерит, спилит;
кремневая группа — кремнистый сланец, кремень; группа габбро — основной диорит, основной гнейс, габбро, роговая обманка, норит, перидотит, пикрит, серпентин;
группа гранита — гнейс, гранит, гранодиорит, гранулит, пегматит, кварцевый диорит, сиенит;
группа крупнозернистого песчаника — агломерат, аркоз, брекчия, конгломерат, вакка, крупнозернистый песчаник, песчаник, туф;
группа роговика — видоизмененные горные породы всех типов, за исключением мрамора;
группа известняка — доломит, известняк, мрамор;
группа порфира — аллит, дацит, фельсит, гранофир, кератофир, микрогранит, порфир, кварцепорфирит, риолит, трахит;
группа кварцита — ганистер, кварцитовые песчаники, перекристаллизовавшийся кварцит;
группа сланца — филлит, глинистый сланец, кремнистый сланец, все сильно метаморфизированные горные породы.Классификация по группам не означает пригодности любого заполнителя для производства бетона: несоответствующий заполнитель может находиться в любой группе, хотя некоторые группы пород характеризуются лучшими показателями. Следует также помнить, что многие приведенные названия заполнителей часто не соответствуют точной петрографической классификации.В стандарте ASTM С 294—56 приводятся некоторые минералы, наиболее часто встречающиеся в заполнителях. Классификация по минералогическому составу помогает предварительной оценке свойств заполнителя, однако на ее основе нельзя точно предсказать целесообразность применения того или иного заполнителя в бетоне, поскольку универсальных минералов, наличие которых в заполнителе желательно во всех случаях, не существует. В то же время некоторые минералы являются нежелательными во всех случаях. 10 классификаций ASTM предусматривают следующие минералы: кремнеземистые минералы (кварц, опал, халцедон, тридимит, кристобалит), полевые шпаты, слюдяные минералы, карбонатные минералы, сульфиды, ферромагнезиальные минералы, цеолиты, окислы железа, глинистые минералы.Рассмотрение подробностей петрографических и минералогических методов выходит за рамки данной книги, однако важно себе представить, что анализ заполнителей с геологической точки зрения оказывает существенную помощь при оценке их качества и, в частности, для выявления свойств вновь используемого заполнителя путем его сравнения с заполнителями с известными эксплуатационными характеристиками, при этом могут быть обнаружены отрицательные качества, как, например, присутствие в заполнителе некоторых неустойчивых форм кремнезема. В случае использования искусственных заполнителей может быть также изучено влияние технологии производства на качество заполнителей.
1.3 Мелкий заполнитель
Мелкий заполнитель - песок. Для приготовления тяжелых бетонов применяют природные пески, образовавшиеся в результате естественного разрушения горных пород, а также искусственные, полученные путем дробления твердых горных пород и из отсевов. Качество песка, применяемого для изготовления бетона, определяется минеральным составом, зерновым составом и содержанием вредных примесей. В качестве мелкого заполнителя для тяжелого бетона используют природный песок крупностью от 0,16 до 5мм и имеющий плотность более 1,8 г/см3.
Природные пески представляют рыхлую
смесь зерен различных
Искусственные пески получают
дроблением твердых и плотных
горных пород, а также
Заполнитель должен состоять из зерен разного размера (разных фракций), при этом количество крупных, средних и мелких зерен устанавливается на основе проверенных рекомендаций таким образом, чтобы зерна меньшего размера располагались в пустотах между крупными. Чем компактнее расположены зерна заполнителей, тем меньше объем пустот. Зерновой (гранулометрический) состав песка определяют просеиванием высушенной средней пробы (1000 г) через стандартный набор сит с размерами отверстий 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,16 мм. Мелкие частицы песка (пыль) имеют размер менее 0,16 мм. В песке зерен гравия от 5 до10 мм допускается не более 5%, зерен крупнее 10 мм - не должно быть.
Для оценки крупности песка применяют
безразмерный показатель - модуль крупности,
который вычисляют как
В зависимости от зернового состава песок разделяют на крупный, средний, мелкий
Мелкие частицы (пыль, ил, глина) увеличивают водопотребность бетонных смесей и расход цемента в бетоне. Поэтому содержание в песке зерен, проходящих через сито 0,16 мм, должно быть не более 10% по массе, при этом количество пылевидных, илистых и глинистых частиц, определяемых отмучиванием, не должно превышать 3%. Глина набухает при увлажнении и увеличивается в объеме при замерзании, снижая морозостойкость.
Классификация песков по крупности
Группа песков |
Полный остаток на сите с сеткой 0,63 мм, % |
Модуль крупности |
Крупный |
50-75 |
3,5-2,5 |
Средний |
35-50 |
2,5-2 |
Мелкий |
20-35 |
2-1,5 |
В природном песке и в гравии могут содержаться органические примеси (например, продукты разложения остатков растений), в частности, органические гумусовые кислоты, которые понижают прочность бетона и даже разрушают цемент. Наличие органических примесей определяют колориметрическим (цветовым) методом.
Глинистые и пылевидные частицы, органические
примеси, сернистые и сернокислые
соединения являются вредными примесями
в песке. Глинистые примеси, обволакивая
тонким слоем зерна песка, ухудшают
сцепление их с цементным камнем
и снижают прочность бетона. Органические
примеси (остатки растений, перегной
и т. п.) снижают прочность цементного
камня и могут явиться
1.4 Крупный заполнитель
Крупный заполнитель: для тяжелого бетона это гравий или щебень
Гравий - рыхлая смесь зерен округлой формы размером 5-70 мм, образовавшихся в результате естественного разрушения (выветривания) твердых , горных пород. Гравий может быть горным (овражным), речным и морским. Горный гравий имеет шероховатую поверхность и содержит обычно примеси песка, глины, пыли и органических веществ. Речной и морской гравий чище горного, но зато с гладкой поверхностью, что ухудшает сцепление с цементно-песчаным раствором. Для улучшения сцепления его можно дробить на щебень.
Щебень - рыхлая смесь, получаемая дроблением больших кусков различных твердых горных пород, а также кирпичного боя, шлаков и др. Полученную смесь зерен различных размеров (5 - 70 мм) подвергают рассеву на отдельные фракции. В зависимости от размера зерен гравий и щебень подразделяют на фракции 5-10, 10 - 20, 20 - 40 и 40 –70мм. В каждой фракции гравия или щебня должны быть зерна всех размеров - от наибольшего до наименьшего для данной фракции.
Для приготовления бетона более экономичен предельно крупный гравий или щебень, так как при этом снижается расход цемента. Но наибольший размер зерен крупного заполнителя должен быть не более 1/3 наименьшего размера бетонируемой конструкции или не более 3/4 наименьшего расстояния между стержнями арматуры. При бетонировании плит допускается применение до 50 % зерен крупного заполнителя наибольшей крупности, равной половине толщины плиты. Содержание зерен крупнее установленного наибольшего размера допускается не более 5% по массе гравия или щебня.
Содержание в гравии или щебне лещадных или игловидных зерен не должно превышать 15 % по массе.
Для тяжелых бетонов следует применять щебень, получаемый из горных пород, имеющих прочность в 1,5 - 2 раза выше заданной марки бетона. Содержание в щебне зерен слабых, выветрившихся пород не должно превышать 10% по массе. Проверяется также морозостойкость гравия и щебня. Окончательно пригодность гравия или щебня для бетона требуемой марки устанавливают по результатам испытания бетона на данном заполнителе.
Прочность заполнителей влияет на прочность бетона. Требования по прочности устанавливают только для крупного заполнителя, поскольку обычно применяемые в качестве мелкого заполнителя кварцевые пески заведомо прочнее бетона: предел прочности при сжатии кварца свыше 1000 МПа, а максимальная прочность бетона по ГОСТ 26633—85 составляет 80 МПа.
Прочность крупного заполнителя нормируют с учетом прочности бетона. Так, марка щебня из естественного камня должна превышать прочность бетона не менее чем в 1.5...2 раза. Во всех случаях щебень из изверженных горных пород должен быть марки не ниже 80 МПа, из метаморфических пород — не ниже 60, из осадочных пород — не ниже 30 МПа. Содержание в щебне и гравии зерен слабых и выветренных пород — не более 10 % по массе.
Морозостойкость щебня и гравия должна обеспечивать получение проектной марки бетона по морозостойкости. Определяют ее путем циклического замораживания и оттаивания пробы заполнителя в водонасыщенном состоянии. Для предварительной оценки морозостойкости разрешается ускорять испытание путем насыщения пробы в растворе сернокислого натрия и последующего высушивания ее. По морозостойкости крупные заполнители подразделяют на семь марок: 15, 25, 50, 100, 150, 200 и 300. Марка заполнителя по морозостойкости характеризует число циклов замораживания — оттаивания, при котором потеря массы пробы не превышает 5% (исключение составляют марки F15 и F25, для которых установлен предел 10 %).
2.1 Пористость и водопоглощение заполнителя
Пористость зерен заполнителя
уже упоминалась в связи с
определением его насыпного объемного
веса. Эта характеристика является
весьма важной для изучения свойств
заполнителя. Пористость заполнителя,
его водопроницаемость и
Некоторые поры заполнителя являются замкнутыми, другие выходят на поверхность зерен. Цементное тесто из-за своей высокой вязкости не может проникнуть на большую глубину даже самых крупных пор заполнителя. При расчете содержания заполнителя в бетоне учитывают общий объем его зерен, которые упрощенно рассматриваются как целиком состоящие из плотного материала. Однако влага может проникать в глубь пор; количество поглощаемой влаги и скорость ее проникания зависят от их размера, протяженности и общего объема пор. Значения пористости некоторых распространенных горных пород приведены ниже.
Поскольку заполнитель занимает почти 3/4 объема бетона, то, очевидно,, что общая пористость бетона зависит в значительной степени от пористости заполнителя.
Когда все поры в заполнителе
заполнены водой, говорят, что заполнитель
находится в насыщенном водой
и поверхностно-сухом
Хотя не существует четкой зависимости между прочностью бетона и водопоглощением его заполнителя, однако поры, выходящие на поверхности зерен, влияют на сцепление заполнителя с цементным камнем и могут, таким образом, оказывать некоторое влияние на прочность бетона. Обычно полагают, что при твердении бетона заполнитель находится в насыщенном водой, но поверхностно-сухом состоянии. При использовании в бетоне заполнителя в сухом состоянии значительное количество воды затворения будет поглощено из бетонной смеси. Следует отметить, что поглощаемая таким образом вода не учитывается, как правило, при расчете водопотребности бетонной смеси. Однако возможно, что при использовании сухого заполнителя его зерна быстро покрываются оболочками из цементного теста, которые препятствуют дальнейшему прониканию воды в глубь зерен, т е. насыщению заполнителя водой. Это явление наблюдается главным образом в жирных смесях, в которых происходит быстрое обволакивание заполнителя цементным тестом. В тощих подвижных смесях насыщение заполнителя водой протекает беспрепятственно. На практике на водопоглощение заполнителя в бетонной смеси влияет также последовательность подачи компонентов бетонной смеси в бетоносмеситель. Поглощение воды заполнителем приводит со временем к некоторому снижению удобоукладываемости, однако примерно через 15 мин это снижение приостанавливается. Так как водопоглощение сухого заполнителя со временем снижается или совсем прекращается в результате образования на его зернах оболочек из цементного теста, то часто целесообразно определять величину не полного количества поглощаемой воды, а водопоглощения в течение 10—30 мин.
3. Зерновой состав мелкого и крупного заполнителей
Поскольку дозировку мелкого и крупного заполнителей проводят отдельно, то необходимо знать и тщательно контролировать зерновой состав каждого вида заполнителя в отдельности.
Раньше была признана классификация, по которой мелкий заполнитель разделили на два класса, однако выявлено, что, подбирая рациональное соотношение между мелким и крупным заполнителем, можно получить бетон удовлетворительного качества на заполнителе как одного, так и другого класса. Требования к зерновым составам заполнителя, относящимся к этим областям. Любой мелкий заполнитель считают пригодным для бетонов, если его зерновой состав находится полностью в пределах одной из указанных четырех областей. Допускается отклонение в 5% общего количества заполнителя, проходящего через все британские контрольные сита, за исключением сита № 25. Однако заполнитель не должен выходить за пределы самого мелкого зернового состава (предельная кривая 4) или самого крупного зернового состава (предельная кривая 1). Единственное исключение может быть в случае использования дробленого песка, когда допускается проход 20% материала сквозь британское контрольное сито № 100 во всех четырех областях. Можно отметить, что для бетона с вовлеченным воздухом допускается пониженное количество самых мелких зерен, так как вовлеченный воздух оказывает влияние, аналогичное воздействию очень мелкого заполнителя.
В деление зерновых составов на области основано главным образом на различном процентном содержании зерен, проходящих сквозь британское контрольное сито № 25. Основная причина этого заключается в том, что большое количество песков разделено природным способом как раз по этому размеру. Количество зерен более крупных и более мелких, чем этот размер, является примерно постоянным в всех четырех областях. Кроме того, содержание зерен более мелких, чем размер отверстий сита № 25, оказывает значительное влияние на удобоукладываемость бетонной смеси и на величину общей удельной поверхности песка.
Песок, зерновой состав которого находится в любой из четырех областей, обычно может быть использован в бетоне, хотя в определенных условиях пригодность данного песка может зависеть от зернового состава и формы зерен крупного заполнителя.
Пригодность мелкого заполнителя,
относящегося к области 4, для использования
в железобетоне должна быть дополнительно
проверена экспериментальным
Выбор правильного соотношения между крупным и мелким заполнителем особенно важен в тех случаях, когда зерновой состав песка приближается к внешней предельной кривой области 4 (мелкий песок) или к внешней предельной кривой области 1 (крупный песок). Однако следует отметить, что мелкий песок с правильно подобранным зерновым составом может с успехом использоваться в бетонах. В прошлом было много сомнений относительно пригодности этого типа заполнителя.
Пример использования песка из любой из четырех областей с целью получения бетона одинакового качества приведен в табл. 3.18, в которой даны результаты исследований, проведенных в Строительном исследовательском центре. Кривые фактических зерновых составов песка. При этом были использованы отношение заполнитель: цемент равное 6,04, и В/Ц—0,6 (оба по весу). Для поддержания примерно одинаковой удобоукладываемости отношение крупный заполнитель: мелкий заполнитель варьировали таким образом, чтобы общая удельная поверхность заполнителя оставалась постоянной, равной 25,5 см2/г. Фактический зерновой состав до некоторой степени определяется также формой и текстурой поверхности зерен заполнителя. Например, заполнитель, состоящий из остроугольных зерен с шероховатой поверхностью, должен иметь зерновой состав пониженной крупности, чтобы уменьшить возможность сцепления зерен и компенсировать высокое трение между ними. Фактический зерновой состав дробленого заполнителя зависит главным образом от типа используемого дробильного оборудования. Валковая дробилка обычно производит меньше мелких зерен, чем другие типы дробильного оборудования. Фактический зерновой состав зависит также от количества материала, одновременно вводимого в камнедробилку. Предельные кривые зернового состава неразделенного (крупного и мелкого). Следует помнить, что в настоящее время этот тип заполнителя используется только для бетонов, применяемых для небольших и неответственных бетонных сооружений, поскольку при хранении в штабелях трудно избежать расслоения этого заполнителя.
Заключение
Заполнители занимают в бетоне до 80 % объема и оказывают влияние на свойства бетона, его долговечность и стоимость. Введение в бетон заполнителей позволяет резко сократить расход цемента, являющегося наиболее дорогим и дефицитным компонентом. Кроме того, заполнители улучшают технические свойства бетона.
Жесткий скелет из высокопрочного
заполнителя несколько

- Заполнители для бетонов
- Заполнители для бетонов
- Заполнители для легких бетонов
- Запоминающие устройства: классификация, принцип работы, основные характеристики
- Запоминающие устройства: классификация, принцип работы, основные характеристики. Системная память: ОЗУ, ПЗУ, кэш
- Запоминающие устройства ПК
- Запоминающие устройства ПК
- Заповідники України
- Заподноевропейская философия 20 века
- Запозичена лексика в діловій українській мові
- Заполнение анкеты при устройстве на работу
- Заполнение трудовых книжек
- Заполнители для бетона
- Заполнители для бетонов