Строительные материалы и изделия

КРУПНЫЕ ЗАПОЛНИТЕЛИ

В качестве крупного заполнителя для бетона используют гравий и щебень. В зависимости от насыпной плотности и структуры зе­рен крупного заполнителя различают плотные (тяжелые) заполнители (р„ас > Ї200. кг/м3), используемые для тяжелого бетона, и пористые (риас < 1200 кг/м3), используемые для легкого бетона.

Насыпная плотность крупного заполнителя — один из важных качественных показателей. Она зависит от плотности зерен заполни­теля и от его межзерновой пустотности. Насыпная плотность рнас определяется путем взвешивания пробы заполнителя в сосуде с изве­стной вместимостью по формуле:а

Рнас (Щ ^с)/ П?

где т ~~ масса пробы заполнителя с сосудом, кг; тс — масса сосуда, кг; Vc — вместимость сосуда, м3.

Межзерповая пустотность показывает, какую долю составляют пустоты между зернами крупного заполнителя от его объема в рыхло­насыпном состоянии. Она может быть рассчитана по формуле для расчета пористости, если известны насыпная плотность рнас заполни­теля и его плотность в куске рш

СС (Рт ~ Рнас)/Рт*

Межзерновая пустотность а обычно составляет 0,4...0,5. Это означает, что. около половины объема крупного заполнителя занимает воздух. При использовании в бетоне важно, чтобы межзерновая пустотность заполнителя была возможно меньше. В этом случае снижается расход цемента при сохранении требуемых свойств бетона. Уменьшить меж-

201

зерновую пустотность заполнителя можно правильным подбором зер­нового состава так, чтобы мелкие зерна занимали пустоты между крупными.

Зерновой состав. По крупности зерен щебень и гравий разделяют на следующие фракции: 5...10; 10...20; 20...40; 40...70. Для массивных конструкций допускается использовать фракции большего размера. В строительстве применяют крупный заполнитель в виде смеси фракций, обеспечивающей минимальную межзерновую пустотность, или в виде отдельных фракций при условии последующего их смешения в задан­ных соотношениях. Чем меньше межзерновая пустотность, тем меньше расход цементно-песчаного раствора (а в конечном счете цемента), заполняющего в бетоне пустоты между зернами заполнителя.

Содержание различных фракций в крупном заполнителе для бетона нормируется стандартами (табл. 10.2).

Прочность крупного заполнителя для тяжелых бетонов должна быть в 1,5...2 раза выше прочности бетона. Оценка прочности заполнителя может производиться по прочности той горной породы, из которой получен заполнитель, путем испытания выпиленных из нее кернов (цилиндрических образцов) или путем оценки дробимости самого заполнителя. Дробимость заполнителя оценивается по количеству мелочи, образующейся при сдавливании пробы заполнителя (гравия или щебня) в стальной форме под определенным усилием.

Морозостойкость заполнителя должна также быть выше проектной морозостойкости бетона.

Вредными примесями в крупном заполнителе, как и в песке, являются органические, пылеватые и глинистые. Методы их опреде­ления такие же, как и для песка. Особенно вредна глина на поверхности заполнителя, так как препятствует его сцеплению с цементным камнем. Количество пылеватых, глинистых и илистых примесей, определяемых 202

отмучиванием, не должно быть более 1...3 % в зависимости от вида заполнителя и класса бетона. Глина в виде комков снижает морозо­стойкость бетона, поэтому ее присутствие недопустимо.

В крупном заполнителе не должно быть зерен, содержащих актив­ный кремнезем, так как это может со временем вызвать разрушение бетона.

Радиационно-гигиеническая оценка сод ержания естественных ра - дионуклеидов обязательна для всех заполнителей, и в особенности для получаемых из промышленных отходов (металлургических шлаков и т. п.).

Пористые заполнители для легких бетонов получают главным об­разом искусственным путем (например, керамзит, шлаковую пемзу, аглопорити перлит). Из природных пористых заполнителей применяют щебень из пемзы, туфа и пористых известняков, которые используют

Для пористых заполнителей еще в большей степени, чем для плотных, имеет значение правильный зерновой состав. Пористые заполнители выпускают в виде фракций размерами 5... 10 мм; 10...20 мм и 20...40 мм. При приготовлении бетонной смеси их смешивают в требуемом соотношении.

Керамзит — гранулы округлой формы с пористой сердцевиной и плотной спекшейся оболочкой. Благодаря такому строению прочность керамзита сравнительно высокая при небольшой насыпной плотности (250...600 кг/м3). Получают керамзит быстрым обжигом во вращаю­щихся печах легкоплавких глинистых пород с большим содержанием оксидов железа и органических примесей до их вспучивания.

Керамзит выпускают в виде гравия (гранулы 5...40 мм) и песка (зерна менее 5 мм). Марки керамзита от 250 до 600 кг/м3. Морозостой­кость керамзита не менее F15.

Шлаковая пемза — пористый щебень, получаемый вспучиванием расплавленных металлургических шлаков путем их быстрого охлажде­ния водой или паром. Этот вид пористого заполнителя экономически очень эффективен, так как сырьем служат промышленные отходы, а переработка их крайне проста. Марки шлаковой пемзы от 400 до 1000. Прочность ее соответственно от 0,4 до 2 МПа.

Аглопорит — пористый заполнитель в виде гравия, щебня, получа­емый спеканием (агломерацией) сырьевой шихты из глинистых пород и топливных отходов. Марки аглопорита от 400 до 900.

Вспученные перлитовый песок и щебень — пористые зерна белого или светло-серого цвета, получаемые путем быстрого (1...2 мин) нагрева до температуры 1000...1200° С вулканических горных пород, содержа­щих небольшое количество (3...5 %) гидратной воды (перлит и др.).

При обжиге исходная порода увеличивается в объеме в 5...15 раз, а пористость образующихся зерен достигает 85...90 %.

Щебень, выпускаемый двух фракций (5... 10 и 10...20 мм), имеет насыпную плотность от 200 до 500 кг/м3. Перлитовый песок — особо легкий вид мелкого заполнителя: его насыпная плотность от 75 до 200 кг/м3.

';; j.• ■ г'

Лабораторная работа №8 Испытание песка как заполнителя для бетонов f

-: ■. и растворов

Цель: ознакомиться с требованиями ГОСТов к пескам, использу­емым в качестве заполнителей растворов и бетонов, и провести испы - тания песка в соответствии с этими требованиями.

Материалы: песок сухой кварцевый — 5 кг.

Приборы и приспособления: стандартный набор сит, сосуд вмести­мостью 1 дм3, совок, весы торговые с набором гирь, мензурка вмести­мостью 100...500 см3.

Ход работы

I. Определение зернового состава песка

Высушенную пробу песка массой 1 кг пропускают через стандарт­ный набор сит (5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 и 0,16 мм). Остатки на каждом из сит а (частные остатки) взвешивают с погрешностью 5 г. Также взвешивают пыль, прошедшую через сито 0,16 мм и оставшуюся на поддоне. Результаты заносят в таблицу. Далее вычисляют значения частных остатков а в % и заносят во вторую строку табл. 10.3.

Затем рассчитывают полные остатки А на каждом сите как сумму частных остатков на данном сите и всех вышележащих, например:

Л,63 — а2,5 + д1,25 + й0,63- ■.*

Далее подсчитывают общее количество просеянного песка, равное сумме частных остатков на ситах и поддоне (проход через сито № 0,16) и потери при просеве.

Пригодность песка по зерновому составу для использования в бетонах определяют, строя кривую просеивания песка и кривые по ГОСТу (см. рис. 10.1). Если кривая испытуемого песка укладывается между стандартными кривыми, ограничивающими область песков, допустимых для использования, песок по зерновому составу считается пригодным.

Модуль крупности песка вычисляют по формуле ■

Мк = (.42,5 + 'Ij^s + ••• + АдбУЮО. , Г ;, .

Крупность песка определяют по модулю крупности песка Мк и полному остатку на сите № 0,63, % (см. § 10.2, табл. 10.1).

Также необходимо сравнить количество мелких пылеватых приме­сей (проход через сито № 0,16 мм) с требованиями стандартов.

II. Определение насыпной плотности песка различной влажности

Для работы берут пробу сухого песка массой 2 кг. Насыпную массу определяют с помощью цилиндрического сосуда вместимостью 1 дм3 (заранее надо определить массу пустого сосуда тс, г). Совком с высоты ] 0 см песок засыпают в мерный сосуд до тех пор, пока песок не образует конус над краями сосуда. Избыток песка срезают вровень с краями сосуда, и сосуд с песком взвешивают, определяя массу песка в сосуде т0 = тс + П —• тс, где тс + п— масса сосуда с песком.

Затем всю пробу (2 кг) сухого песка собирают в тазик вместимостью

3.. .4 дм3 и увлажняют до 5 %. Для этого мензуркой отмеряют 100 см3 воды и выливают ее в песок, который тщательно перемешивают до достижения равномерной влажности во всем объеме. Увлажненный песок насыпают в мерный сосуд вместимостью 1 дм3 (так же, как и сухой песок — без уплотнения). Сосуд с песком взвешивают и вычис­ляют массу находящегося в нем песка по указанной формуле.

Эту операцию повторяют еще 3...4 раза, доводя влажность взятой пробы песка (2 кг) последовательно до 10,15 и 20 % (для мелкого песка возможно и до 25 %). Заканчивают испытание в тот момент, когда над поверхностью песка начнет выступать вода.

Полученные данные заносят в табл. 10.4, по ним вычисляют насыпную плотность песка и строят график изменения плотности песка (Рнас) в зависимости от его влажности (JVm) (см. рис. 10.2). :

1. Что вы знаете о заполнителях? 2. Расскажите о природном и искусственном песках. 3. Что такое модуль крупности песка? 4. Расскажите о крупных заполнителях — щебне и гравии. Чем щебень отличается от гравия? 5. Для каких целей применяют пористые заполнители и как устанавливают их марку?

Че V-'1