Содержание

заполнитель тяжелого бетона

Заполнитель тяжелого бетона

В качестве крупного заполнителя для бетона используют гравий, имеющий округлые зерна с гладкой поверхностью, и щебень, имеющий угловатые зерна с шероховатой поверхностью. Щебень, как правило, получают дроблением крупных кусков горных пород, в том числе и гравия. Форма зерен и гладкость поверхности влияют на сцепление заполнителя с вяжущим и на удобоукладываемость бетонной смеси.

В зависимости от насыпной плотности и структуры зерен крупного заполнителя различают плотные (тяжелые) заполнители (Рнас > 1200 кг/м3), используемые для тяжелого бетона, и пористые (рнас

Заполнители для бетона: классификация и особенности использования

Заполнители для бетонов – это искусственные или природные материалы, имеющие определенный зерновой состав. Заполнители в составе бетонной смеси занимают до 80% по объему. Применение заполнителей позволяет в значительной степени сократить использование вяжущих веществ.

Такие составляющие, добавленные в цементное тесто, позволяют создать необходимую жесткость, воспринимают на себя возникающие при усадке напряжения и уменьшают общую усадку готового бетона приблизительно в 10 раз при сравнении с цементным камнем. Кроме того, добавление заполнителей повышает прочность и упругость бетона, уменьшает коэффициент ползучести при нагрузке.

Категории бетонов

В зависимости от добавляемых заполнителей, бетон можно разделить на несколько категорий.

Цементный – широко применяемый в строительстве бетон. При производстве такого бетона используется портландцемент, шлакопортландцемент или пуццолановый портландцемент. Могут использовать цветные цементы.

Силикатный – такой бетон производится с использованием извести. Для твердения и набора прочности необходимо применять автоклавирование. Используется редко.

Гипсовый – производится с добавлением гипса. Используется для устройства внутренних перегородок, подвесных потолков и т.п.

Шлакощелочной – бетон, изготовляемый из измельченных шлаков. Затворение бетонной смеси производится щелочными растворами.

Полимербетон – изготовляется на основе специальных смол, цемента и латекса.

Специальный бетон – при его производстве, в зависимости от требований, используются специальные виды добавок (жидкое стекло или другие компоненты).

По структуре и характеру заполнителей бетоны подразделяются на несколько классов.

Особо легкий бетон. Объемный вес не более 500 кг/м 3 . Заполнители: керамзит, аглопорит, вермикулит и т.п.
Легкий бетон. Объемный вес менее 1800 кг/м 3 . Заполнители: пемза, вулканический туф, известняк, ракушечник.
Тяжелый бетон. Объемный вес больше 1800 кг/м 3 . Заполнители: гравий и щебень горных пород.
Особо тяжелый бетон. Объемный вес больше 2700 кг/м 3 . Заполнители: барит, магнетит, гематит.

Виды заполнителей

При производстве бетона, в зависимости от технических требований, используются различные виды заполнителей, которые подразделяются на три основные группы:

естественные, в т. ч. из отходов обогащения и попутно добываемых материалов;
изготовленные из отходов промышленности;
изготовленные искусственным способом.

Также все заполнители для бетона классифицируются по форме зерен:

имеющие округлую форму (песок, гравий и т.п.);
имеющие угловатую форму и получаемые в результате дробления.

Требования к заполнителям для бетонов

Крупные заполнители

В качестве заполнителя крупных фракций, при производстве тяжелых бетонов может использоваться щебень из горных пород, имеющий плотность 2,0–2,8 г/см 3 по ГОСТ 8267, щебень из доменных металлургических шлаков по ГОСТ 5578, также заполнитель из шлаков ТЭС по ГОСТ 26644.

Крупные заполнители для бетонов, в зависимости от предъявляемых требований к конечному продукту, подбираются по следующим параметрам:

наибольшая крупность фракции и зерновой состав, нормируется с учетом густоты армирования;
наличие глинистых и пылевидных примесей, не должно по массе быть больше 2% для бетона В22,5 и 3% для марки бетона В20;
форме, наличие иглообразных и пластинчатых зерен по массе не должно быть больше 35%;
морозостойкости, морозостойкость заполнителя должна соответствовать марке бетона;
содержанию частиц слабых пород, по массе таких частиц должно быть не больше 5%;
радиационно-гигиеническим показателям.

Мелкие заполнители

В качестве мелкого заполнителя для бетона могут использоваться природный песок, отсев, получаемый при дроблении горных пород. Такие пески должны иметь плотность 2,0–2,8 г/см 3 и соответствовать требованиям ГОСТа 8736. Также могут использоваться золошлаковые смеси ГОСТ 25592, песок из металлургических шлаков ГОСТ 5578.

Мелкий заполнитель для бетонов подбирается по составу зерен, наличию глинистых и пылевидных частиц, радиационно-гигиеническим показателям, петрографическому составу. Также учитывается коэффициент водопоглощения, плотность, прочность исходного материала на сжатие.

Влияние наполнителя на марку бетона

Марка бетона – показатель его прочности на сжатие. Этот параметр измеряется после просушки в нормальных условиях бетонного кубика со стороной 20 мм.

На этот параметр большое влияние оказывает наполнитель. Как правило, наполнитель для бетона должен иметь прочность в два раза выше, чем сам раствор. Это необходимо для того, чтобы добиться необходимых характеристик бетона, не допустить деформации изделия во время набора прочности.

РАЗДЕЛ III. БЕТОННЫЕ РАБОТЫ

Заполнители (песок, гравий, щебень и др.) образуют в бетоне и растворе жесткий скелет и уменьшаю» усадку при твердении цементного камня.

Зерна мелкого и крупного заполнителей должны быть твердыми и прочными, не содержать вредных примесей больше установленного предела. В целях уменьшении расхода цемента зерновой состав заполнителей необходимо специально подбирать из расчета обеспечения плотной структуры бетона.

Заполнители для тяжелого бетона разделяют по крупности зерен: на крупные — щебень и гравий с размерами зерен 5. 150 мм и мелкие — песок с размерами зерен 0,15. 5 мм.

Гравий и щебень разделяют по крупности зерен на фракции: 5. 10, 10. 20, 20. 40 и 40. 70 мм. По согласованию с потребителем поставщик может поставлять мелкий щебень фракции 3. 10 мм (вместо 5. 10 мм), а также щебень фракций 10. 15, 15. 20, 25. 40 мм и фракций крупнее 70 мм (70. 120 или 70. 150 мм). Допускают также по согласованию сторон поставку гравия (щебня) в виде смеси двух (или более) смежных фракций.

Наибольшая крупность гравия (щебня) в неармированных конструкциях не должна превышать ‘/* наименьшего размера сечения, а в железобетонных — 3U наименьшего расстояния между стержнями арматуры. Наибольшая крупность заполнителя должна также соответствовать допустимой для применяемого смесителя. Для бетоносмесителей цикличного действия вместимостью (ло объему готового замеса) до 165 л допустим заполнитель крупностью 40 мм; вместимостью 165 л и более— крупностью 70 мм. В гравитационных смесителях цикличного действия вместимостью свыше 500 л (по готовому замесу) могут применять заполнители крупностью 120 мм. Крупность заполнителя и его зерновой состав определяют в лаборатории просеиванием через стандартный набор сит.

Показателем механической прочности крупного заполнителя служит его «дробимость» при сжатии (раздавливании) в цилиндре, характеризуемая потерей в массе материала за счет его измельчения при раздроблении и просеивании сквозь сито.

Важными характеристиками щебня является также его морозостойкость (Мрз 15, 25, 50, 100, 150, 200 и 300 циклов замораживания и оттаивания) и объем пустот. В песке объем пустот должен быть не более 40%, в гравии —45 % и щебне —50 %. Приближенно объем пустот легко определить, наполняя водой мерную кружку с высушенным заполнителем: объем пустот равен объему налитой воды.

Количество глинистых примесей должно составлять в песке не более 2 %, в гравии и щебне — не более 1 % массы. Содержание глинистых и пылевидных примесей в песке определяют отмучиваннем его в стеклянном цилиндрическом сосуде с водой. В осадке песок находится внизу, а пыль и глина — хорошо заметным слоем поверх него. Измерив толщину слоя примесей и осевшего песка, подсчитывают процентное содержание глинистых частиц.

Для улучшения свойств заполнителей выполняют обработку (обогащение) последних, как правило, в карьере. Так, зерновой состав песка может быть улучшен смешиванием местного мелкого песка с более крупным (привозным) или с высевками от дробления щебня (применение мелких песков приводит к повышению расхода цемента). Обогащение крупных заполнителей, загрязненных илом и глиной, может быть достигнуто промывкой, которую следует выполнять в карьере, или сухим способом— грохочением после подсушивания в сушильном барабане. Промывку песка для освобождения его от глинистых примесей практикуют редко, так как обычно она экономически невыгодна.

На месте заполнители принимают по объему с обмером в штабелях или транспортных средствах. При приемке песка следует учитывать его способность несколько увеличиваться в объеме по мере увеличения влажности. При влажности песка 1 . 3% объем его увеличивается до 10 %, а при влажности 3. 10 % —до 15 %. Наиболь-‘ ший объем песок имеет при 5. 7 % его влажности.

ЗАПОЛНИТЕЛИ ДЛЯ БЕТОНА

Заполнители для тяжелого бетона

Заполнители для тяжелых и мелкозернистых бетонов должны соответствовать требованиям ГОСТ 26333.

В качестве крупных заполнителей для тяжелых бетонов используют щебень и гравий из плотных горных пород по ГОСТ 8267, а также щебень из попутно добываемых пород и отходов горнообогатительных предприятий по ГОСТ 23254.

В качестве мелких заполнителей для бетонов используют природный песок и песок из отсевов дробления пород на щебень и их смеси, соответствующие требованиям ГОСТ 8736.

В случае вынужденного применения заполнителей с показателями качества ниже требований предварительно должно быть проведено их исследование в бетонах в специализированных центрах для подтверждения возможности и технико-экономической целесообразности получения бетонов с нормируемыми показателями качества. Крупный заполнитель в зависимости от предъявляемых к бетону требований выбирается по следующим показателям: зерновому составу и наибольшей крупности, содержанию пылевидных и глинистых частиц, вредных примесей, форме зерен, прочности, содержанию зерен слабых пород, петрографическому составу и радиационно-гигиенической характеристике. При подборе состава бетона учитываются плотность, пористость, водопоглощение, пустотность заполнителей. Крупные заполнители должны иметь среднюю плотность зерна от 2000 до 2800 кг/м3.

При приготовлении бетонной смеси их следует применять в виде раздельно дозируемых фракций. Наибольшая крупность заполнителя должна устанавливаться в стандартах, технических условиях или рабочих чертежах бетонных и железобетонных конструкций.

Содержание пылевидных и глинистых частиц в щебне из изверженных и метаморфических пород, щебне из гравия и в гравии не должно превышать для бетонов всех классов по прочности 1% по массе. Содержание пылевидных и глинистых частиц в щебне из осадочных пород не должно превышать для бетонов класса В22.5 и выше – 2% по массе; класса В20 и ниже — 3% по массе.

Содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы в крупном заполнителе не должно превышать 35% по массе.

Марка по дробимости щебня из изверженных пород должна быть не ниже 600, из метаморфических и осадочных – не ниже 200, гравия и щебня из гравия – не ниже 400.

Марка по дробимости щебня из природного камня должна быть не ниже: 300 – для бетона класса В15 и ниже; 400 – для бетона класса В20; 600 – для бетона класса В22.5; 800 – для бетона класса В25, ВЗО; 1000 – для бетона класса В40; 1200 – для бетона класса В45 и выше. Допускается применять щебень из осадочных карбонатных пород марки 400 для бетона класса В22,5, если содержание в нем зерен слабых пород не превышает 5%.

Марки гравия и щебня из гравия должны быть не ниже: 600 – для бетона класса В22.5 и ниже; 800 – для бетона класса В25; 1000 -для бетона класса ВЗО и выше.

Содержание зерен слабых пород в щебне из природного камня не должно превышать в процентах по массе: 5 – для бетона классов В40 и В45, 10 – для бетона классов В20, В22.5, В25 и ВЗО, 15 – для бетона класса В15 и ниже.

Содержание зерен слабых пород в гравии и щебне из гравия не должно превышать 10% по массе для бетонов всех классов.

Морозостойкость крупных заполнителей должна быть не ниже нормированной марки бетона по морозостойкости.

Мелкий заполнитель для бетона различается по зерновому, петрографическому составу, содержанию пылевидных и глинистых частиц. При подборе состава бетона учитываются плотность, водопоглощение (для песков из отсевов дробления), пустотность, а также прочность исходной горной породы на сжатие в насыщенном водой состоянии (для песков из отсевов дробления). Мелкие заполнители, как и крупные, должны иметь среднюю плотность зерна от 2000 до 2800 кг/м3.

В зависимости от зернового состава песок подразделяется на группы по крупности, характеризуемой значением модуля крупности, указанным в табл. 1. 34.

Общие требования к отделке железобетонных конструкций и материалам даны в СНиП 3.04.01. Основные группы применяемых материалов:

– цветные штукатурные растворы;

– дробленые каменные материалы;

– плитки из искусственного и природного камня;

– рулонные, листовые и штучные материалы;

– материалы для заделки дефектов и швов;

– материалы для рельефной отделки. Номенклатура отделочных материалов в связи с

расширением рынка быстро увеличивается, в том числе за счет зарубежных, которые должны быть до применения испытаны и сертифицированы.

Тяжелый бетон

Содержание:

Бетон является самым востребованным строительным материалом. Он состоит из цемента, песка, воды и заполнителя. Также для улучшения характеристик в состав бетона включают различные добавки. В зависимости от типа заполнителя различают несколько видов – особо легкие, легкие, облегченные, тяжелые, особо тяжелые бетоны. Несмотря на большое разнообразие, наиболее популярным и широко используемым является тяжелый бетон. Он применяется не только в частном и гражданском строительстве, но и в промышленности, при возведении крупных заводов, строительстве мостов и АЭС.

Для получения тяжелых бетонов используются особые заполнители, которые обладают повышенной прочностью, надежностью и, соответственно, более тяжелым весом. Тяжелый бетон является достаточно плотным материалом, его плотность достигает 2500кг/м3.

Состав тяжелых бетонов

Состав тяжелого бетона имеет свои особенности:

Цемент. Для приготовления берется определенная марка цемента, например М300 или М600. За основу можно также взять портландцемент, он придает бетону максимальную прочность.
Вода. Чистая вода, без примесей кислот (органических или минеральных), жиров, позволяет сделать состав смеси более однородным, не нарушает баланс песка и добавок.
Чистый песок. Важно, чтобы песок не имел примесей глины. Глина в составе бетона ухудшает его свойства. Для тяжелых бетонов используется песок с крупными зернами, они позволяют сделать смесь более прочной.
Заполнитель. Он является ключевым показателем, который и определяет марку получившегося бетона. Для тяжелых бетонов используется заполнитель из горных пород, такой как щебень, гранит. Дополнительную прочность может придать мраморная крошка. Хотя цены на нее достаточно высокие, но коэффициент надежности при ее применении увеличивается в несколько раз. Диаметр зерен заполнителя достигает 7 см.
Добавки. Специальные добавки позволяют улучшить уже существующие характеристики бетонной смеси. Каждая добавка выполняет определенную функцию. Некоторые способны сократить срок застывания цемента и ускорить строительные работы. Другие обеспечивает дополнительную устойчивость к перепадам температур. Все добавки выбираются в зависимости от того какие цели преследуются в процессе строительства.

Для показателя качества бетона используется специальная маркировка. К классу тяжелых бетонов относятся марки от М100 до М500. Определяющими характеристиками при производстве тяжелого бетона является количество цемента в бетонной массе и вид заполнителя.

Основные характеристики и свойства

Для определения степени качества тяжелых бетонов существует ряд показателей:

Прочность. Главным показателем является прочность на сжатие. Тяжелый бетон должен выдерживать большие нагрузки. Показатель прочности должен соблюдаться не только при приготовлении бетонной смеси, но и при выполнении всего объема строительных работ. Ведь бетон – материал неоднородный и поэтому колебания прочности при его применении неизбежны. Чем выше марка цемента, который используется при изготовлении бетонной смеси и выше соотношения состава цемент-вода, тем выше показатель прочности бетона.
Класс бетона. При выборе тяжелых бетонов необходимо обращать внимание именно на этот показатель, ведь помимо марки бетона, которая позволяет определить количество бетона и качество заполнителя, существует понятия класса. Класс бетона позволяет определить предел прочности на сжатие и предел прочности на растяжение. Для прочности на сжатие используется обозначение В и измерение в МПа. Для показателя осевого растяжения применяется индекс Вг. Показатель растяжения тяжелых бетон в несколько раз хуже показателей его прочности.
Морозостойкость. Этот показатель оказывает существенное влияние на прочность. При поочередном замораживании и оттаивании – естественных природных процессах, происходит накопление и испарение влаги в бетоне. Изменение водного состава снижает прочность бетона. Поэтому тяжелые бетоны должны быть устойчивы к воздействию температур. Индекс F позволяет измерить показатель морозостойкости бетона.
Водонепроницаемость. При повышенном воздействии воды или ее давлении прочность бетона должна оставаться неизменной. Показатель водонепроницаемости W позволяет определить эту устойчивость.

К основным свойствам тяжелых бетонов относятся:

Теплопроводность. Показатель теплопроводности бетона достаточно высок, поэтому его использование при отделке в чистом виде полностью исключено.
Пористость. Несмотря на свою плотность, в массе бетона имеются поры. Они образуются путем закупоривания капель воды. Полностью избавиться от пор невозможно, но тщательное перемешивание бетона при его изготовлении и производстве позволяет сократить их количество.
Усадка и деформация. При выборе тяжелых бетонов также стоит учитывать, что они дают естественную усадку и деформацию в течение 2-3 лет. С течением времени склонность к деформации увеличивается, несмотря на то, что бетон является достаточно прочным и долговечным строительным материалом.

Все свойства, характеристики и особенности тяжелых бетонов необходимо обязательно учитывать при строительстве.

Производство тяжелых бетонов

Пропорции для производства тяжелого бетона могут отличаться друг от друга в зависимости от вида смеси, которую необходимо получить и целей строительства. Наиболее распространенными являются следующие пропорции:
Цемент – 1 часть (лучше всего использовать цемент высоких марок).
Песок – 2 части (в зависимости от вида строительства может использоваться и мелкозернистый, но в целом для производства тяжелых бетонов предпочтительнее использование песка с крупными зернами).
Заполнитель – 4 части (от обычного крупного щебня до природного мрамора и гранита).
Вода – 0,8 частей.

Существует определенная технология производства тяжелого цемента.

Первоначально в емкость для замешивания бетонной массы заливается нужное количество воды.
При непрерывном перемешивании добавляются цемент, песок, заполнитель.
Затем добавляются все необходимые добавки, пластификаторы, с учетом целей строительства и области применения бетона.
Полученный раствор тщательно перемешивается до получения более-менее однородной массы.

Процесс производства тяжелых бетонов достаточно сложный и трудоемкий. Самостоятельное его изготовление даже при небольших объемах работы затрудненно. Ведь процесс правильного перемешивания является одним из ключевых процессов в изготовлении качественного бетона. Даже малые объемы производства затрудняются из-за применения тяжелых заполнителей. При больших объемах производство тяжелого бетона вообще невозможно. Поэтому лучше всего приобретать тяжелый бетон у заводов-изготовителей. Только крупные производители способны изготовить его в соответствии со всеми техническими требованиями и с полным соблюдением технологии производства. Тяжелый бетон считается универсальным, поэтому изготавливается на всех заводах. Перед тем как его приобрести, необходимо обговорить с представителями завода цели, для которых он производится, состав, а также проверить сертификаты соответствия на готовую продукцию и сырье для производства. Весь процесс производства должен выполняться строго в соответствии с ГОСТ.

Классификация

Несмотря на достаточно простой состав, тяжелый бетон имеет свою классификацию. В зависимости от целей строительства различают несколько видов:

Высокопрочный. Для производства используется лучший цемент, самых высоких марок, чистый песок и крупный и прочный щебень. Для получения такого бетона при его производстве используют особую технологию вибрирования, она позволяет сделать бетон более плотным. Для достижения особой прочности используются специальные пластификаторы.
Железобетонный. Предназначен специально для строительства ЖБ блоков, перекрытий, сооружений.
Быстротвердеющий. Основа – быстротвердеющий цемент, а также различные добавки, например, хлористый водород. Благодаря им, срок застывания цемента становится минимальным, при этом качество бетона нисколько не ухудшается.
Гидротехнический. Специальная разновидность бетона, который предназначен для проведения работ в условиях повышенной влажности. Такой бетон способен выдерживать воздействие воды в течение длительного времени и гораздо медленнее поддается разрушению.
Дорожный. Предназначен для покрытия дорог, способен выдерживать большие технические нагрузки.
Литой. Для его производства используется специальный быстротвердеющий цемент, пластификаторы и сравнительно большое количество воды. Главное при производстве такого бетона – предупредить расслаивание.
Мелкозернистый. Отличается наличием цементных камней и отсутствием крупных и тяжелых компонентов заполнителя. Применяется в основном при закладке сооружений с тонкими стенами.
Кислотоупорный. Устойчив к воздействию самых сильных кислот. Незаменим про строительстве сооружений химической направленности.
Жаростойкий. Этот вид тяжелого бетона способен выдерживать достаточно высокие температуры. При этом его прочность остается по-прежнему высокой. Промышленные печи с температурой до 12000С полностью изготавливаются из этой разновидности бетона.
Бетонополимеры. Бетон, который пропитывается смолами и заполняется полимерами. Имеет высокую прочность и долговечность.
Декоративный. Для его производства могут применяться красители и особый вид заполнителя, например, мраморные камни с интересным природным окрасом. Такой бетон широко используется при возведении парков и аллей, украшении тротуарных дорожек и бордюров. Также популярным является применение декоративных видов бетона для украшения фасадов зданий.

Также различают несколько разновидностей тяжелого бетона в зависимости от типа заполнителя, вида песка и категории пластификаторов и активных добавок.

Области применения

Тяжелые бетоны нашли свое применение в довольно крупных областях промышленного строительства.

Производство железобетонных конструкций. Для придания повышенной прочности бетону и в целях сокращения времени затвердевания используются специальные добавки на минеральной основе, а также тепловая обработка.
Строительство гидросооружений. Данный вид строительства – процесс особенно трудоемкий и сложный. Поэтому требования к классу и марке бетону предъявляются самые высокие. Для устойчивости всех сооружений используется тяжелый бетон, он обладает повышенной устойчивостью к воздействию влаги и способен прослужить достаточно длительный срок под или над водой, а также в условиях повышенной влажности.
Покрытие автомагистралей и дорог аэродромов. Только тяжелый бетон способен выдерживать значительные нагрузки. Из него создаются специальные дорожные плиты, они не разрушаются в результате постоянного воздействия тяжелой техники. К тому же высокая степень морозоустойчивости позволяет сделать дорожные покрытия более долговечными даже в самых суровых погодных условиях.
Заливка монолитных фундаментов. Для закладки фундаментов любого объекта промышленного назначения используется тяжелый бетон.
Закладка стен и перекрытий при строительстве объектов, требующих особого уровня надежности. Стены банковских хранилищ, государственных объектов, заводов с вредными условиями труда, закладываются только при применении тяжелого бетона.

Тяжелый бетон применяется во всех видах конструкций, которые предназначены для повышенных нагрузок. Его характеристики позволяют сделать его достаточно востребованным, а все изделия, выполняемые из тяжелого бетона, отличает высокий уровень надежности и прочности. В сочетании с достаточно доступными ценами незаменимость тяжелых бетонов увеличивается в несколько раз.

Справочник строителя | Бетон

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ТЯЖЕЛОГО (ОБЫЧНОГО) БЕТОНА

Качество бетона в большой степени зависит от используемых материалов. Правильный выбор материалов для бетона, учитывающий как требования к бетону, так и свойства самих материалов, — важная технологическая операция при проектировании состава бетона.

ЦЕМЕНТЫ. Вид цемента выбирают в соответствии с назначением конструкций и условиями их эксплуатации, требуемым классом бетона (марка), величиной отпускной прочности бетона для сборных конструкций или проектного возраста бетона для монолитных и сборно-монолитных конструкций.

Расход цемента в бетоне будет рациональным, если соблюдается соотношение между марками цемента и прочностью бетона (приведены в табл. 1).

Таблица 1. Соотношение между маркой цемента и его прочностью

Марка бетона

M100

М150

М200

М300

М400

М500

М600

(класс бетона)

Марка цемента

С уменьшением этого соотношения увеличивается расход цемента, развиваются усадочные деформации, и снижается трещиностойкость бетона, при увеличении этого соотношения за счет недостаточного содержания цемента наблюдается расслоение бетонной смеси, понижение плотности бетона.

МЕЛКИЙ ЗАПОЛНИТЕЛЬ. В качестве мелкого заполнителя в тяжелых бетонах применяют песок, который может быть природным или искусственным.

Природный песок — это рыхлая смесь зерен крупностью от 0,14 до 5 мм, полученных в результате естественного разрушения (выветривания) скальных горных пород.

Искусственный песок получают дроблением твердых горных пород либо некоторых побочных продуктов промышленности, например металлургических шлаков. Форма зерен дробленых песков остроугольная, поверхность шероховатая. Эти пески не содержат вредных примесей, которые часто встречаются в природных песках.

Песок для бетона должен состоять из зерен различного размера, чтобы его межзерновая пустотность была минимальной; чем меньше объем пустот в песке, тем меньше требуется цемента для получения плотного бетона. В песке допускается не более 5% зерен размером от 5 до 10 мм. Наличие зерен диаметром более 10 мм не допускается. Оптимальный зерновой состав песка определяется ситовым методом и характеризуется содержанием в нем зерен различного размера.

Для определения зернового состава песка используют стандартный набор сит с отверстиями (мм): 10; 5; 1,25; 0,63; 0,315 и 0,14, через которые просеивают навеску песка, равную 1 кг. Сначала определяют частные остатки в процентах на каждом сите (а2,5; a1,25; а0,63 и т. д.), а затем полные остатки (А2,5; А1,25; А0,63 и т. д.). Полный остаток на любом сите равен сумме частных остатков на этом сите и на всех вышерасположенных ситах. Например, А0,63 = а0,63 + а0,125 + а2,5. Величины полных остатков являются характеристикой зернового состава песка.

На основании результатов ситового анализа песка можно рассчитать модуль крупности зерен М_кр по формуле:

М_кр = (A2,5 +A1,25 +А0,63 +А0,315 +А0,14) /100.

В зависимости от зернового состава различают песок повышенной крупности, крупный, средний, мелкий и очень мелкий (табл. 2).

Таблица 2. Зерновой состав песка

Группа песка

Полный остаток на сите с размером отверстий 0,63 мм, % по массе

Модуль крупности,

Зерновой состав песка для изготовления бетона определяют также по графику (рис. 1).

Рис. 1. График зернового состава песка

Для этого по горизонтали откладывают размеры отверстий контрольных сит (в мм), по вертикали — полные остатки на ситах (%). Полученные точки соединяют ломаной линией, которую называют «кривая зернового состава песка». Если кривая лежит в пределах заштрихованной области стандартного графика, то песок пригоден для работы — для приготовления раствора, бетона, мозаичной смеси. Если же кривая выходит за пределы заштрихованной области, то песок нужно обогатить, отсеивая ненужные фракции, или промыть его. Как и промывку, обогащение песка производят в карьере.

Для приготовления тяжелого бетона рекомендуются крупные и средние пески с модулем крупности 2-3,25. Использовать для бетона мелкие и тем более очень мелкие пески допускается только после технико-экономического обоснования, целесообразности их применения.

КРУПНЫЙ ЗАПОЛНИТЕЛЬ. В качестве крупного заполнителя для изготовления тяжелого бетона применяют гравий или щебень. Щебень отличается от гравия остроугольной формой и шероховатой поверхностью зерен, поэтому сцепление его с цементно-песчаным раствором лучше, чем гравия. Содержание в щебне вредных органических веществ незначительно.

Зерновой состав крупного заполнителя определяют просеиванием средней пробы массой 10 кг через стандартный набор сит с размерами отверстий 70, 40, 20, 10 и 5 мм и последующим навешиванием остатков на каждом сите. Затем вычисляют в процентах частные и полные остатки и устанавливают наибольшую D_нaиб и наименьшую D_наим крупность зерен заполнителям. За наибольшую крупность зерен принимают размер отверстия того верхнего сита, на котором полный остаток превышает 5%, за наименьшую — размер отверстия первого снизу сита, полный остаток на котором составляет не менее 95%, Кроме того, вычисляют значения 0,5(D_нaим + D_наиб) и 1,25 D_наиб.

Для оценки состава крупного заполнителя по результатам просеивания строят кривую (рис. 2). Крупный заполнитель признают пригодным для приготовления бетона, если кривая его зернового состава располагается в пределах заштрихованной площади.

Рис. 2. График зернового состава гравия

Прочность зерен крупного заполнителя оказывает существенное влияние на прочность приготовленного на нем бетона. В свою очередь, марка щебня по прочности зависит от прочности исходной горной породы. Для тяжелых бетонов следует применять щебень, получаемый из горных пород, имеющих прочность в 1,5-2 раза выше заданной марки бетона.

Окончательно пригодность гравия или щебня для бетона требуемой марки устанавливают по результатам испытания бетона, сделанного на данном заполнителе.

Морозостойкость гравия и щебня определяют попеременным замораживанием и оттаиванием в насыщенном водой состоянии, а также ускоренным методом — замораживанием в растворе сернокислого натрия. По степени морозостойкости гравий и щебень разделяют на марки: F15, 25, 50, 100, 150, 200 и 300.

Заполнители хранят на специально отведенных открытых площадках или на складах, оборудованных эстакадами, подземными галереями, в штабелях раздельно по видам и фракциям. В процессе транспортирования, разгрузки и хранения необходимо следить за тем, чтобы не происходило смешивание заполнителей различных видов, а также загрязнение их посторонними примесями. В зимнее время следует предусматривать мероприятия по рыхлению смерзшихся заполнителей, а также по их оттаиванию и подогреву.

ВОДА. При проведении бетонных работ воду используют для приготовления бетонных смесей и раствора, поливки бетона в процессе твердения, промывки заполнителей.

Во всех случаях допускается к применению не любая вода, а вода отвечающая техническим условиям. Качество воды оценивают по содержанию вредных примесей, которые могут препятствовать нормальному схватыванию и твердению вяжущего вещества либо вызывают появление в структуре бетона новообразований, снижающих прочность и долговечность бетона.

Таким образом, для затворения бетонной смеси и поливки твердеющего бетона можно без предварительной проверки применять питьевую воду, а также речную, озерную или воду из искусственных водоемов, не загрязненную сточными выбросами, солями и маслами.

Добавки к бетонам. С развитием технологии производства бетона все большее распространение получают различного рода добавки, которые улучшают свойства бетонной смеси и повышают качество бетонов.

Пластифицирующими называют добавки, увеличивающие подвижность (или уменьшающие жесткость) бетонных смесей без снижения прочности бетона.

Пластифицирующие добавки представляют собой поверхностно-активные вещества. По характеру действия различают гидрофильно-пластифицирующие и гидрофобно-пластифицирующие добавки. Из числа гидрофильно-пластифицирующих наиболее часто применяют добавку ЛОТ (прежнее название СДБ). По химическому составу — это кальциевая соль лигносульфоновой кислоты с примесью минеральных веществ. Поставляется обычно в жидком виде с содержанием сухого вещества около 50% или в твердом виде при 80%-ном содержании сухого вещества. Для пластификации бетонной смеси и раствора ее вводят в небольшом количестве — 0,1-0,5% от массы цемента. Расход добавки — 0,5-1 кг/м 3 бетонной смеси.

К гидрофобно-пластифицирующим добавкам относят мылонафт (натриевую соль нафтеновых кислот), асидолмылонафт, гидрофобизирующие кремнийорганические жидкости ГКЖ-10 и ГКЖ-11. Эти добавки рекомендуется применять в тощих бетонах и растворах, отличающихся малым расходом цемента. После укладки и затвердевания бетона такие добавки, осаждаясь в порах, придают бетону водоотталкивающие свойства (гидрофобизуют бетон). В результате сильно уменьшается водопоглощение бетона, одновременно возрастает морозостойкость и сопротивляемость бетона коррозии. Применение таких добавок — эффективный способ повышения долговечности бетонных и железобетонных конструкций.

Добавки, регулирующие схватывание бетонных смесей и твердение бетонов: ускоряющие либо замедляющие схватывание, ускоряющие твердение, противоморозные.

На практике чаще используют следующие ускорители твердения бетона: хлорид кальция (ХК), сульфат натрия (СН), нитраты кальция (НК) и натрия (НН), а также многокомпонентные добавки: нитрит-нитрат кальция (ННК), нитрит-нитрат-хлорид кальция (ННХК).

Из замедлителей схватывания лучше всего применять добавки, уменьшающие одновременно водопотребность и расход цемента, а также пластифицирующие бетонные смеси и раствор. В этом отношении хорошие результаты дают органические вещества (ЛСТ) и кремнийорганические жидкости ГКЖ-10 и ГКЖ-11. Кроме того, употребляют добавку двуводного гипса, слабый раствор серной кислоты. Концентрация добавок колеблется от 0,2 до 2% и устанавливается в лаборатории.

Противоморозные добавки вводят для того, чтобы обеспечить твердение бетона зимой. При отрицательной температуре вода замерзает, и гидратация цемента прекращается. Образовавшийся лед разрыхляет еще слабую структуру цементного камня, что вызывает большую потерю прочности бетона.

Чтобы обеспечить твердение бетона на морозе, вводят в бетонную смесь вещества, понижающие температуру замерзания воды. Вода остается в жидком состоянии даже при температуре -15. -20°С, и процесс гидратации цемента продолжается. В качестве противоморозных добавок применяют следующие соли: хлорид натрия в сочетании с хлоридом кальция, нитрит натрия, комплексное соединение нитрата кальция с мочевиной.

Добавки, сокращающие расход цемента, — это минеральные порошки, побочные продукты промышленности: пылевидная зола теплоэлектростанций, доменные и топливные шлаки в тонкомолотом виде.

Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Материалы для тяжелого бетона

Тяжелый бетон, применяемый для изготовления фундаментов, колонн, балок, пролетных строений мостов и других несущих элементов и конструкций промышленных и жилых зданий и инженерных сооружений, должен приобретать определенную прочность в заданный срок твердения, а бетонная смесь должна быть удобной в укладке и экономичной. При использовании в не защищенных от внешней среды конструкциях бетон должен иметь повышенные плотность, морозостойкость и коррозиестойкость. В зависимости от назначения и условий эксплуатации бетона в сооружении предъявляются соответствующие требования к составляющим его материалам, которые предопределяют его состав и свойства, оказывают влияние на технологию производства изделий, их долговечность и экономичность.

Для приготовления тяжелых бетонов применяют портландцемент, пластифицированный портландцемент, портландцемент с гидравлическими добавками, шлакопортландцемент, быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) и др. Цемент выбирают с учетом требований, предъявляемых к бетону (прочности, морозостойкости, химической стойкости, водонепроницаемости и др.), а также технологии изготовления изделий, их назначения и условий эксплуатации.

Марку цемента выбирают в зависимости от проектируемой прочности бетона при сжатии.

Для приготовления бетонной смеси применяется питьевая, а также любая вода, не содержащая вредных примесей (кислот, сульфатов, жиров, растительных масел, сахара), препятствующих нормальному твердению бетона. Нельзя применять воды болотные и сточные, а также воды, загрязненные вредными примесями, имеющие водородный показатель рН менее 4 и содержащие сульфаты в расчете на ионы S04 более 2700 мг/л и всех других солей более 5000 мг/л. Морскую и другую воду, содержащую минеральные соли, можно применять, если общее количество солей в ней не превышает 2%. Пригодность воды для бетона устанавливают химическим анализом и сравнительными испытаниями прочности бетонных образцов, изготовленных на данной воде и на чистой питьевой воде и испытанных в возрасте 28 сут при хранении в нормальных условиях. Воду считают пригодной, если приготовленные на ней образцы имеют прочность не меньше, чем у образцов на чистой питьевой воде. « К добавкам для бетонов относятся неорганические и органические вещества или их смеси, за счет введения которых в контролируемых количествах направленно регулируются свойства бетонных смесей и бетонов либо бетонам придаются специальные свойства. В основу классификации добавок для бетонов положен эффект их действия. По этому признаку добавки для бетонов делят на следующие группы:

1. Регулирующие реологические свойства бетонных смесей. К ним относятся пластифицирующие, увеличивающие подвижность бетонных смесей; стабилизирующие, предупреждающие расслоение, и водоудерживающие, уменьшающие водоотделение.

2. Регулирующие схватывание бетонных смесей и твердение бетонов. К ним относятся добавки, замедляющие схватывание, ускоряющие схватывание и твердение, и противоморозные, т. е. обеспечивающие твердение бетона при отрицательных температурах.

3. Добавки, регулирующие пористость бетонной смеси и бетона. К ним относятся воздухововлекающие, газообразующие и пенообразующие добавки, а также уплотняющие (воздухоудаляющие или кольматирующие поры бетона).

4. Добавки, придающие бетону специальные свойства: гидрофобизующие, уменьшающие смачивание, повышающие противорадиационную защиту, жаростойкость; антикоррозионные, т. е. увеличивающие стойкость в агрессивных средах; ингибиторы коррозии стали, улучшающие защитные свойства бетона к стали; добавки, повышающие бактерицидные и инсектицидные свойства.

5. Добавки полифункционального действия, одновременно регулирующие различные свойства бетонных смесей и бетонов: пластифицирующе-воздухововлекающие; пластифицирующие, повышающие прочность бетона, и газообразующе-пластифицирующие.

6. Минеральные порошки — заменители цемента. К этой группе относятся тонкомолотые материалы, вводимые в бетон в количестве 5. 20%. Это золы, молотые шлаки, отходы камнедробления и др., придающие бетону специальные свойства (жаростойкость, электропроводимость, цвет и др.).

В качестве пластифицирующих добавок наибольшее распространение получили поверхностно-активные вещества (ПАВ).

Поверхностно-активные добавки представляют собой особую группу органических веществ, введение которых в бетонные (растворные) смеси позволяет существенно улучшить их удобоукладываемость. Вместе с тем поверхностно-активные добавки позволяют уменьшить водоцементное отношение и соответственно сократить расход цемента без снижения прочности материалов и изделий. Использование поверхностно-активных добавок в малых дозах (0,05. 0,2% от массы цемента) позволяет на 8. 12% уменьшать удельный расход цемента в бетонах и растворах. Вместе с тем поверхностно-активные добавки повышают водонепроницаемость, морозостойкость, коррозиеустойчивость и вообще долговечность материалов в конструкциях. Этим самым применение поверхностно-активных добавок способствует повышению эффективности капиталовложений в строительство. По указанным причинам поверхностно-активные добавки в цементно-бетонной технологии приобретают все большее значение как у нас, так и за рубежом.

Действие поверхностно-активных добавок на цементные системы основано на следующих положениях физической химии. Поверхностно-активные вещества способны повышать поверхностное натяжение у поверхности раздела фаз, например на границах раздела фаз вода — твердое тело, вода — воздух. Мельчайшие частицы поверхностно-активных веществ адсорбируются, т. е. прочно связываются с внутренней поверхностью раздела тел, образуя на этих поверхностях молекулярные слои толщиной в одну молекулу. Величина этого адсорбционного слоя относится к диаметру цементной частицы так же, как толщина спички к высоте 30-этажного здания. Однако применение в малых дозах добавок поверхностно-активных веществ к цементным системам существенно меняет свойства их.

Поверхностно-активные добавки, используемые в цементах, растворах и бетонах, по определяющему эффекту действия на цементные системы можно условно разделить на три группы: гидрофилизующие, гидрофобизующие и воздухововлекающие.

Гидрофилизующие добавки при затворении вяжущего водой предотвращают на определенный срок слипание отдельных цементных частиц между собой. В этом случае несколько замедляется коагуляция новообразований, а вместе с тем высвобождается некоторое количество воды, которое обычно как бы застревает в коагуляционных структурах. По этой причине требуемая удобоукладываемость смеси с добавкой достигается при меньшем количестве воды затворения, чем у смеси без добавки. Наибольшее распространение получили гидрофилирующие добавки на основе лигносульфатов — сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ).

Эта добавка несколько замедляет твердение бетона в раннем возрасте и поэтому на заводах ЖБИ ее применяют в сочетании с добавками — ускорителями твердения.

Суперпластификаторы — новые эффективные разжижители бетонной смеси — в большинстве случаев представляют синтетические полимеры — производные меламиновой смолы или нафталинсульфокислоты. Применяют суперпластификатор С-3 (НИИЖБ) — на основе нафталинсульфокислоты, суперпластификатор 10-03 (ВНИИЖелезобетон) — продукт конденсации сульфированного меламина с формальдегидом и др. При введении в бетонную смесь суперпластификатора резко увеличивается ее подвижность и текучесть. Воздействуя на бетонную смесь, как правило, в течение 2. 3 ч с момента введения, суперпластификаторы под действием щелочной среды подвергаются частички деструкции и переходят в другие вещества, безвредные для бетона и не тормозящие процесса твердения. Суперпластифика – торы, вводимые в бетонную смесь в количестве 0,15. 1,2% от массы цемента, разжижают бетонную смесь в большей мере, чем обычные пластификаторы. Пластифицирующий эффект сохраняется, как правило, 1. 2 ч после введения добавки, а через 2. 3 ч он уже невелик. Суперпластификаторы используются в бетонах как единолично, так и в комплексе с другими добавками, например с сульфитно-дрожжевой бражкой (СДБ) и нитрит-нитрат-хлоридом кальция (ННХК). Суперпластификаторы позволяют существенно снизить В/Ц, повысить подвижность смеси, изготовить изделия высокой прочности, насыщенных арматурой из изопластичных смесей.

Гидрофобизующие добавки, как правило, существенно повышают нерасслаиваемость, связанность бетонной (растворной) смеси, находящейся в покое. При действии внешних механических факторов (при перемешивании, укладке и т. д.) бетонная или растворная смесь с добавкой отличается повышенной пластичностью. Такое свойство гидрофобизующих смесей объясняется специфическим смазочным действием тончайших слоев поверхностно-активных веществ, распределяемых в смеси. Кроме того, эти добавки предохраняют цементы от быстрой потери активности при перевозке или хранении. В качестве гидрофобизующих добавок раньше применялись в основном природные продукты — некоторые животные жиры, алеиновая и стеариновая кислоты. Развитие химической промышленности дало возможность широко использовать новые гидрофобизующие добавки— битумные дисперсии (эмульсии и эмульсосуспензии), нафтеновые кислоты и их соли, окисленные, синтетические жирные кислоты и их кубовые остатки, кремнийорганические полимеры и др.

Воздухововлекающие добавки позволяют получать бетонные (растворные) смеси с некоторым дополнительным количеством воздуха. Чтобы повысить пластичность смеси, обычно увеличивают объем вяжущего теста. Вовлекая воздух, увеличивается объем вяжущего теста без введения лишнего цемента. Поэтому удобоукладываемость такой системы повышается. К тому же воздухововлекающие добавки образуют и ориентированные слои, активные в смазочном отношении. Широко применяют воздухововлекающие добавки на основе смоляных кислот: смолу нейтрализованную воздухововлекающую (СНВ), омыленный древесный пек и др.

К ускорителям твердения цемента, увеличивающим нарастание прочности бетона, особенно в ранние сроки, относятся хлорид кальция, сульфат натрия, нитрит-нитрат-хлорид кальция и др.

Влияние хлористого кальция на повышение прочности бетона объясняется его каталитическим воздействием на гидратацию C3S и C2S, а также реакцией с СзА и C4AF. Ускорители твердения не рекомендуется применять в железобетонных конструкциях и предварительно напряженных изделиях с диаметром арматуры менее 5 мм и для изделий автоклавного твердения, эксплуатирующихся в среде с влажностью более 60%. Сульфат натрия может вызвать появление высолов на изделиях.

В нитрит-нитрат-хлориде кальция ускоряющее действие хлорида сочетается с ингибирующим действием нитрата кальция.

Противоморозные добавки — поташ, хлорид натрия, хлорид кальция и др. — понижают точку замерзания воды, чем способствуют твердению бетона при отрицательных температурах.

Для замедления схватывания применяют сахарную патоку и добавки СДБ, ГКЖ-Ю и ГКЖ-94.

Пено- и газообразователи применяют для изготовления ячеистых бетонов. К пенообразователям относятся клееканифольные, смолосапониновые, алюмосульфонафтеновые добавки, а также пенообразователь ГК. В качестве газообразователей применяют алюминиевую пудру ПАК-3 и ПАК-4.

Комбинированные добавки, например пластификатор СДБ, ускоритель твердения (хлористый кальций) с ингибитором (нитратом натрия), способствуют экономии цемента. При этом ускоритель твердения нейтрализует некоторое замедление твердения смеси в раннем возрасте.

Специальные добавки обеспечивают получение водонепроницаемых растворов или бетонов, регулируют сроки схватывания и др.

Песок — рыхлая смесь зерен крупностью 0,16. 5 мм, образовавшаяся в результате естественного разрушения массивных горных пород (природные пески). Природные пески по минералогическому составу подразделяются на кварцевые, полевошпатовые, известняковые, доломитовые. Из природных песков наибольшее применение для тяжелого бетона получили кварцевые пески.

В качестве мелкого заполнителя применяют пески повышенной крупности, крупные, средние и мелкие — природные и обогащенные; пески из отсевов дробления и обогащенные из отсевов дробления.

На качество бетона большое влияние оказывают зерновой состав песка и содержание в нем различных примесей: пылевидных, илистых, глинистых частиц, петрографический состав, в том числе содержание вредных примесей, включая органические. Содержание этих примесей устанавливают отмучиванием. Количество их не должно превышать 3% в природном песке и-из отсевов. Наиболее вредной в песке является примесь глины, которая 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 понижению прочности и морозостойкости бетона. Очищать песок от глинистых и пылевидных частиц можно промывая его водой в пескомойках. В природных песках могут содержаться также в большом количестве органические примеси (гуминовые кислоты, остатки растений, перегной), которые вступают в реакцию с твердеющим цементом и понижают прочность бетона. Содержание органических примесей устанавливают колориметрическим методом — обработкой пробы песка 3%-ным раствором едкого натра. Если после обработки песка цвет раствора не оказывается темнее эталона (цвета крепкого чая), то песок признается доброкачественным.

Испытуемый песок можно считать пригодным, если прочность образцов раствора из него оказывается не меньше прочности образцов с тем же песком, но промытым сначала известковым молоком, а затем водой.

Зерновой состав песка имеет особое значение для получения качественного бетона. Песок для бетона должен состоять из зерен различной величины (0.16. 5 мм), чтобы объем пустот в нем был минимальным; чем меньше объем пустот в песке, тем меньше требуется цемента для получения плотного бетона. Зерновой состав песка определяют просеиванием сухого песка через стандартный набор сит с размерами отверстий (сверху вниз) 10; 5; 2,5; 0,63; 0,315; 0,16 мм. Высушенную до постоянной массы пробу песка просеивают сквозь сита с круглыми отверстиями диаметром 10 и 5 мм. Остатки на этих ситах взвешивают и вычисляют с точностью до 0,1%.

Выбор мелких заполнителей для бетона производят по зерновому составу и модулю крупности, содержанию пылевидных и глинистых частиц, петрографическому составу, в том числе содержанию вредных примесей, включая органические примеси и потенциально реакционноспособные породы и минералы, а при применении дробленых песков — по пределу прочности исходной породы при сжатии в насыщенном водой состоянии.

Песок, отсеянный на ситах двух близких номеров, имеет большую пустотность (40. 42%). При наилучшем сочетании в песке крупных, средних и мелких зерен пустотность уменьшается до 30%. Хорошим по крупности зерен считается песок, у которого пустотность не превышает 38%.

Пески с модулем крупности 1,5. 2 допускается применять в бетонах класса В15, а также для бетонов подводной зоны конструкций мостов. Использование этих песков в бетонах класса В15 и выше допускается при соответствующем технико-экономическом обосновании. Пески с модулем крупности 2,5 и более рекомендуется применять для бетонов класса В25 и выше.

Для обеспечения качественного зернового состава песка и его постоянства в составе бетонной смеси применяют фракционированный песок, составленный из двух фракций: крупной и мелкой, раздельно дозируемых при приготовлении бетонной смеси Разделение исходного песка на две фракции производят по граничному зерну, соответствующему размеру отверстий контрольных сит 1,25 или 0,63 мм. Допускается применять готовые смеси фракций в требуемом соотношении, а также смеси песков природных или из отсевов дробления.

При несоответствии зернового состава природных песков требованиям ГОСТа следует применять в качестве укрупняющей добавки к мелким пескам крупные фракции природного или дробленого песка, а также крупный песок из отсевов дробления, а для понижения модуля крупности — мелкие пески.

Использование в качестве мелких заполнителей песков из отсевов дробления и их смесей с природными песками допускается при условии обеспечения заданной удобоукладываемости бетонной смеси без перерасхода цемента. В природном песке, предназначенном для бетонов, допускаются зерна гравия или щебня размером более 10 мм — до 0,5% по массе; размером 5. 10 мм — до 10% по массе.

Насыпная плотность кварцевого песка зависит от степени уплотнения, влажности и пустотности. Сухой и рыхло 5 насыпанный кварцевый песок имеет насыпную плотность 1500. 1600 кг/м 3 . Наименьшая насыпная плотность кварцевых песков соответствует влажности 5. 7%. При дозировке песка для изготовления бетона или приемке песка необходимо учитывать содержание в нем воды.

В качестве крупного заполнителя для тяжелого бетона применяют гравий и щебень из горных пород или щебень из гравия размером зерен 5. 70 мм. Гравий — зерна окатанной формы и гладкой поверхности размером 5. 70 мм, образовавшиеся в результате естественного разрушения горных пород. Качество гравия характеризуется: зерновым составом и формой зерна, прочностью, содержанием зерен слабых пород, наличием пылевидных и глинистых примесей, петрографической характеристикой, плотностью, пористостью, пустотностью и водопоглощением. Для бетона наиболее пригодна малоокатанная (щебневидная) форма зерен, хуже яйцевидная (окатанная), еще хуже пластинчатая и игловатая, понижающие прочность бетона.

Часто гравий залегает вместе с песком. При содержании в гравии песка 25. 40% материал называют песчано-гравийной смесью. Гравий, подобно песку, может содержать вредные примеси пыли, ила, глины, органических кислот. Количество в гравии глинистых, илистых и пылевидных примесей, определяемых отмучиванием, не должно превышать 1% по массе.

Оценку прочности гравия производят испытанием на дробимость в цилиндре. Последняя определяется путем раздавливания пробы гравия в цилиндре статической нагрузкой. После этого пробу просеивают через сито с размером отверстия, соответствующим наименьшему размеру зерна в исходной пробе гравия, и устанавливают величину потери в массе. В зависимости от этой величины гравий делят на марки: Др8 (при потере в массе до 8%), Др12 (свыше 8 до 12%), Др16 (свыше 12 до 16%) и Др24 (свыше 16 до 24%). Для конструкции промышленных и гражданских зданий прочность зерен гравия должна быть более чем в 1,5. 2 раза выше прочности бетона. Гравий для бетона должен характеризоваться также петрографическим составом с указанием количества в нем зерен слабых пород, а также механической прочностью на износ. Износ гравия определяют в полочном барабане. При этом необходимо знать 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 износа считают потерю (%) гравия в массе от первоначальной массы. По износу гравий делят на четыре марки: И-I, И-П, И-Ш и И-IV.

Гравий, предназначенный для бетонных конструкций, подвергающихся действию воды и низких температур, должен обладать определенной степенью морозостойкости. По степени морозостойкости гравий делят на марки F 15, 25, 50, 100, 150, 200 и 300. Морозостойкость гравия определяют непосредственным замораживанием или испытанием в растворе сернокислого натрия. Гравий считают морозостойким, если в насыщенном водой состоянии он выдерживает без разрушения многократные (15 циклов и более) попеременные замораживание при температуре —17°С и оттаивание. При этом потеря в массе после испытания составляет не более 5%. Для марок F 15 и 25 допускается потеря массы.

Морозостойкость гравия можно определить не только непосредственным замораживанием и оттаиванием, но и ускорением испытанием раствора сернокислого натрия. Сущность этого метода заключается в том, что в место замораживания образцы погружают в насыщенный раствор сернокислого натрия и затем высушивают при температуре 105. 110 °С. Кристаллы сульфата натрия, образующиеся при этом в порах материала, давят на стенки пор сильнее, чем частицы льда. При испытании сернокислым натрием число циклов меньше, чем при замораживании: один цикл в растворе сернокислого натрия приравнивают к 5. 10 циклам испытания замораживанием в зависимости от степени морозостойкости гравия. В случае получения неудовлетворительных результатов при испытании сернокислым натрием производят испытание непосредственным замораживанием, результаты этого испытания являются окончательными.

Наиболее экономично для приготовления бетона применять крупный гравий, так как благодаря меньшей его суммарной поверхности требуется меньше цемента для получения прочного бетона. Допустимая крупность зерен гравия зависит от размеров бетонируемой конструкции. Для хорошей укладки бетонной смеси гравий должен применяться не крупнее минимального размера сечения конструкции и не больше 3/4 наименьшего расстояния между стержнями арматуры.

Для бетонирования массивных гидротехнических сооружений применяют гравий крупностью зерен более 70 мм.

Хорошим зерновым составом гравия считается тот, в котором имеются зерна разной величины, что создает наименьшую пустотность. Зерновой состав гравия определяется просеиванием 10 кг сухой пробы через стандартный набор сит с размерами отверстий 70, 40, 20, 10 и 5 мм. За наибольшую крупность зерен гравия принимают размер отверстий сита, на котором полный остаток не превышает 10% навески, и за наименьшую крупность гравия — размеры отверстия одного из верхних сит, через которое проходит не более 5% просеиваемой пробы. Ниже приведены значения полных остатков на контрольных ситах при рассеве гравия (шебня) фракций от 5 (3) до 10 мм, свыше 10 до 20; свыше 20 до 40 и свыше 40 до 70 мм.

Щебень получают путем дробления массивных горных пород, гравия, валунов или искусственных камней на куски размером 5. 120 мм. Для приготовления бетона обычно используют щебень, полученный дроблением плотных горных пород, гравия, доменных и мартеновских шлаков. Дробление производят в камнедробилках. При этом получают не только зерна щебня, но и мелкие фракции, относящиеся по крупности к песку и пыли. Зерна щебня имеют неправильную форму. Лучшей считается форма, приближающаяся к кубу и тетраэдру. Вследствие шероховатой поверхности зерна щебня лучше сцепляются с цементным камнем в бетоне, чем гравий, но бетонная смесь со щебнем менее подвижна.

По дробимости, морозостойкости, зерновому составу, износу к щебню предъявляют такие же требования, как и гравию.

Прочность щебня характеризуется маркой, соответствующей пределу прочности горной породы при сжатии в водонасыщенном состоянии и определяемой по дробимости щебня при сжатии (раздавливании) в цилиндре. Щебень имеет следующие марки: 200, 300, 400, 600, 1000, 1200, 1400. При этом щебень высшей категории качества из изверженных и метаморфических горных пород должен иметь марку не ниже М800, из осадочных карбонатных пород — не ниже М600. Щебень марок по прочности 1400, 1200 и 1000 не должен содержать зерен слабых пород более 5 % по массе, а марок 800, 600 и 400 — не более 10% и 300 и 200 — не более 15% по массе. По прочности исходной горной породы марка щебня при сжатии в насыщенном водой состоянии должна быть выше марки бетона в 1,5. 2 раза. В отдельных случаях допускается применение щебня марки ниже указанной, но только при условии испытания в бетоне и при соответствующем технико-экономическом обосновании.

Наибольший размер зерен шебня применяют в бетонах в зависимости от вида изделия, насыщенности арматуры толщины изделия. Так, для балок, колонн, рам наибольший размер зерен должен быть не более 3/4 наименьшего расстояния между стержнями арматуры, а для плитных изделий — не более 1/2 толщины плиты. Подобно гравию, щебень по крупности зерен делят на четыре фракции: 5. 10, 10. 20, 20. 40 и 40. 70 мм.

В зависимости от формы зерен ГОСТ устанавливает три группы щебня из естественного камня: кубовидную, улучшенную и обычную. Содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы в них не превышает соответственно 15, 25 и 35% по массе. К пластинчатой и игловатой форме зерен относят такие, в которых толщина или ширина их меньше длины в 3 раза и более.

Содержание пылевидных и глинистых частиц в щебне из изверженных и метаморфических пород, в щебне из гравия и в гравии для всех видов тяжелого бетона не должно превышать 1 % по массе, а в щебне из осадочных пород в зависимости от вида конструкции и ее назначения — не более 2. 3%, в том числе глины в комках — не более 0,25%.

Щебень, гравий и щебень из гравия должны применяться, как правило, в виде фракций, раздельно дозируемых при приготовлении бетонной смеси.

В качестве крупного заполнителя для всех видов тяжелого бетона сборных и монолитных конструкций, изделий и деталей должны использоваться щебень и щебень из гравия с содержанием зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы в количестве не более 35% по массе.

Щебень высшей категории качества для бетона должен иметь марку по морозостойкости не ниже F 25.

Шлаковый щебень получают дроблением шлака, который образуется в процессе доменной плавки металлов (доменный шлак или при сжигании минерального топлива топливный шлак). Шлаки должны обладать кристаллической структурой и не иметь признаков распада. Шлаковый распад является результатом перехода одних соединений шлака в другие под действием газов, содержащихся в воздухе, и влаги. Этот переход сопровождается увеличением объема образующихся новых соединений, что вызывает растрескивание и распад кусков шлака.

В зависимости от крупности зерен щебень для бетона из доменного шлака выпускают тех же фракций, что и щебень из горных пород: 5. 10; 10. 20; 20. 40 и 40. 70 мм. Содержание зерен пластинчатой и игловатой формы не допускается более 25% по массе.

Прочность щебня характеризуется маркой, определяемой по его дробимости при сжатии (раздавливании) в цилиндре в сухом состоянии. Марка шлакового щебня по прочности бывает Др15, 25, 35, и 45. Для приготовления бетона используют щебень с плотностью не менее 1000 кг/м 3 , содержание пылевидных частиц для щебня марок Др15 и 25 допускается не более 2% по массе, а для щебня марок Др35 и Др45 — 3% по массе.

По морозостойкости щебень подразделяется на шесть марок от F15 до F200. Щебень марки Др 15 используют для бетонов высокой прочности (40 МПа и выше), а щебень марок Др25 и менее используется для бетона прочности 30 МПа и менее.