Виды и особенности строительных заполнителей
Выбор песка для строительных работ
Мелкий заполнитель – песок, находит широчайшее применение при производстве бетона. Однако разные виды песка существенно отличаются по качеству и эксплуатационным свойствам. Например, самый лучший песок для строительства – речной, который практически не требует дополнительной очистки. Однако цена его существенно выше. Морской песок также достаточно чистый, однако всегда содержит остатки раковин, которые уменьшают прочность готового бетона. Кроме того, его нужно обязательно промывать, удаляя соли, а это увеличивает стоимость песка.
Такая промывка особенно необходима при производстве железобетона, иначе арматура из-за солей будет быстро ржаветь.
Песок, добытый в горных карьерах, обычно содержит значительное количество глины и крупных камней, от которых необходимо избавляться с помощью промывания или просеивания.
При производстве цементного раствора желательно использовать песок со средним размером частиц не менее 1,2 мм, а при производстве бетона – со средним размером не менее 2,0 мм.
Если вес 1 м3 (куба) сухого песка составляет примерно 1300 килограмм (или чуть больше), такой песок можно считать идеально подходящим для строительных работ.
Крупные строительные заполнители
К крупным заполнителям относятся гравий, щебень и керамзит. Выбор конкретного вида заполнителя обусловлен, прежде всего, типом бетона, который необходимо произвести. Готовый продукт должен обладать максимально допустимой прочностью, износо- и морозостойкостью, быть водонепроницаемым. При производстве массивных строительных конструкций, когда можно использовать очень крупный заполнитель, обычно применяют гравий. Если же требуется произвести легкие строительные блоки, используют керамзит.
В тех случаях, когда необходимо улучшить эксплуатационные качества внешнего отделочного слоя (например, тепло- и звукоизоляцию), и при этом уменьшить массу и объем конструкции, применяют перлитовый бетон.
В таком бетоне роль заполнителя играет вулканическая порода перлит – либо в естественном виде, либо в так называемом «вспученном».
Если вам надо купить компоненты для приготовления бетона, предварительно выясните, какой материал наиболее подойдет вам в качестве заполнителя, и просчитайте, сколько цемента понадобится (из расчета, что в готовой бетонной смеси должно содержаться примерно 15% цемента по весу).
Глава 5. Заполнители для бетонов и растворов
Общие сведения.
По происхождению заполнители бывают природные (песок, гравий, природный щебень), добываемые в карьерах и подвергаемые дроблению, просеиванию и промывке; искусственные, получаемые дроблением или переработкой отходов промышленности.
По объемной насыпной массе заполнители подразделяются на:
— тяжелые (плотные), имеющие насыпную объемную массу более 1200 кг/куб.м;
— легкие (пористые), имеющие насыпную объемную массу менее 1200 кг/куб.м.
Заполнители должны отвечать следующим требованиям:
§ размер зерен должен быть таков, чтобы объем пустот между ними был минимальный; это достигается в том случае, если пустоты между крупными зернами заняты более мелкими;
· поверхность зерен заполнителя должна обеспечивать хорошее сцепление с твердеющим вяжущим, на поверхности не должно быть глинистых и пылеватых загрязнений;
§ заполнитель не должен содержать примесей, отрицательно действующих на твердение вяжущего и на последующую прочность и стойкость бетона и раствора.
Песок
Объемная насыпная масса песков составляет 1300. 1500 кг/куб.м.
Горные (овражные) пески образуются в результате выветривания горных пород и последующего переноса ветром и ледниками.
Речные и морские пески более чистые, чем горные, но более мелкие и имеют округлую форму.
Искусственные пески используются значительно реже.
Искусственные тяжелые пески, получаемые дроблением плотных горных пород, применяют для изготовления отделочных растворов, кислотостойких растворов и бетонов.
Искусственные легкие пески получают дроблением пористых горных пород (пемза, туф). Наибольшее распространение получил перлитовый песок.
Зерновой состав песка определяется на стандартном наборе сит с размерами ячеек: 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,314 и 0,14 мм. Сначала определяют частные остатки (в %) на каждом сите (а2,5; а1,25; а0,63 и т.д.), затем полные остатки (А2,5; А1,25; АО,63 и т.д.). Полный остаток на любом сите равен сумме частных остатков на этом сите и всех вышерасположенных ситах.
На основании результатов ситового анализа можно рассчитать модуль крупности:
По зерновому составу пески делятся на крупные, средние, мелкие и очень мелкие.
| Группа песка | Модуль крупности | Полный остаток на сите N 0,63,% |
| Крупный | Более 2,5 | Более 50 |
| Средний | 2,5…2 | 30…50 |
| Мелкий | 2. 1,5 | 10. 30 |
| Очень мелкий | 1,5…1 | Менее 10 |
В строительстве часто используют фракционированный песок, разделенный на крупную (5. 1,25 мм) и мелкую (1,25. 0,14 мм) фракции.
Количество мелких зерен в песке, проходящих через сито 0,14 мм, не должно превышать для песка, используемого в строительных растворах, 20% ив бетонах 10%. Для соединения частиц песка в растворе или бетоне необходимо, чтобы цементное тесто покрывало всю поверхность каждой песчинки. Таким образом, расход цемента будет возрастать с увеличением удельной поверхности песка, т.е. с увеличением количества мелких фракций в песке. Поэтому не допускается использовать для бетонов песок с Мк ниже 2 и для растворов с Мк ниже 1,2.
Присутствие в песке пылеватых и глинистых примесей снижает прочность и морозостойкость бетонов и растворов.
Если в песке присутствуют органические примеси, они вредно влияют на процесс твердения цемента; большое количество примесей может сильно понизить прочность бетона или раствора.
Песок обладает способностью изменять свой объем и объемную насыпную массу при изменении влажности в пределах от 0 до 20. 25%. Сильное снижение объемной насыпной массы при влажности 3…10% по сравнению с сухим песком происходит потому, что каждая песчинка покрывается тонким слоем воды и общий объем песка возрастает.
Крупные заполнители
В качестве крупного заполнителя для бетона используют гравий и щебень.
По крупности зерен щебень и гравий разделяют на следующий фракции: 5. 10, 10. 20, 20. 40, 40…70; для массивных конструкций допускается использовать фракции 70. 150. 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.
К тяжелым заполнителям относят: гравий, получаемый из природных залежей; его обработка заключается в сортировке по фракциям и промывке; щебень, получаемый дроблением горных пород, крупных фракций гравия и плотных металлургических шлаков.
Чтобы щебень и гравий не снижали прочность и долговечность бетона, они не должны содержать выше установленных норм пылеватые, глинистые, илистые и органические примеси. Глина в виде комков в щебне и гравии не допускается.
Для тяжелых бетонов нормируется прочность крупного заполнителя, но во всех случаях прочность заполнителя должна быть выше прочности бетона. То же относится и к морозостойкости заполнителя.
Пористые заполнители для легких бетонов получают главным образом искусственным путем. Из природных пористых заполнителей применяют щебень из пемзы, туфа и пористых известняков. Из
искусственных пористых заполнителей широко применяют керамзит, шлаковую пемзу, аглопорит и перлит.
Керамзит выпускают в виде гравия с гранулами размером 5…40мм и песка (зерна менее 5 мм). Марки керамзита от 150 до 800.
Глава 6. Бетоны
Общие сведения
Бетон состоит из большого количества зерен заполнителя, связанных затвердевшим вяжущим веществом.
Рисунок 3. Структура бетона (частицы крупного и мелкого заполнителя – светлые, цементный камень – черный)
Заполнитель занимает примерно 80…85% объема бетона. В качества заполнителей обычно применяют песок, гравий, щебень или отходы промышленности (дробленые металлургические шлаки).
Бетоны в зависимости от объемной массы принято делить на:
По виду применяемого вяжущего бетоны подразделяются на
· гипсовые (гипсовые вяжущие).
Бетонная смесь представляет собой пластично-вязкую массу, сравнительно легко принимающую любую форму и затем самопроизвольно переходящую в камневидное состояние.
Свойства бетонной смеси
Бетонная смесь состоит из цементного теста, мелкого и крупного заполнителя. Все эти компоненты влияют на вязко-пластичные свойства смеси.
Так же существенно влияет на свойства бетонной смеси вязкость цементного теста. Чем больше в цементном тесте воды, тем пластичнее получается тесто и пластичнее бетонная смесь.
Очень важное свойство бетонной смеси – способность разжижаться при периодически повторяющихся механических воздействиях и вновь загустевать при прекращении воздействий. Это свойство называется тиксотропией.
Подвижность пластичных смесей характеризуется величиной осадки стандартного конуса. Для этого стандартный конус заполняют бетонной смесью в три слоя, уплотняя каждый слой стыкованием. Избыток смеси срезают, конус снимают и измеряют осадку бетонной смеси. Величина осадки в сантиметрах служит показателем подвижности смеси.
Рисунок 4. Определение удобоукладываемости смеси.
Жесткость бетонных смесей оценивают с помощью технического вискозиметра. За характеристику жесткости принимается время вибрации, в течение которого бетонный образец в виде конуса займет горизонтальное положение в форме.
Жесткость бетонных смесей определяется по времени вибрации в секундах необходимому для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса бетонной смеси в приборе для определения жесткости. Прибор представляет собой цилиндрический сосуд, на котором закреплен штатив. Прибор закрепляют на виброплощадке и внутри цилиндра устанавливают стандартный конус. Конус заполняют бетоном в три слоя. Затем форму-конус снимают и на поверхность бетона опускают металлический диск. После этого включают вибратор. Время, в течение которого бетон распределится в цилиндре равномерно и начнется выделяться цементное тесто, принимается за показатель жесткости.
Рисунок 5. Прибор для определения удобоукладываемости бетонной смеси
Применяют особо жесткие, жесткие, малоподвижные, подвижные и литые бетонные смеси.
Свойства бетона.
Прочность бетона при сжатии значительно (в 10…20 раз) выше, чем при растяжении и изгибе. Поэтому в строительных конструкциях бетон подвергается сжимающим напряжениям.
При нормальной температуре и постоянной влажности бетона рост прочности продолжается очень длительное время, но скорость набора плотности со временем затухает. Прочность бетона характеризуется его массой.
Для тяжелых бетонов установлены марки: М50, М75, М100, М150, М200, М250, M30G, М350, М400, М450, М500, М600, М700 и М800.
Прочность бетона зависит от прочности составляющих его материалов и от прочности сцепления их друг с другом. На прочность бетона главным образом влияет затвердевший цементный камень и прочность его сцепления с заполнителем. Чем выше марка цемента, тем прочнее цементный камень.
Кроме того, на прочность цементного камня сильно влияет соотношение цемента и воды. Чем больше будет избыточной воды, тем больше будет пор в цементном камне ниже его прочность.
Прочность сцепления между цементным камнем и заполнителем определяется качеством поверхности заполнителя. Если поверхность шероховатая, то прочность бетона будет большей, чем в случае гладкого заполнителя. Зависимость прочности бетона от вышеперечисленных факторов может быть выражена формулой:
Пористость и морозостойкость бетона. Чтобы уменьшить пористость бетона, нужно уменьшить количество воды по отношению к цементу и снизить общее содержание цементного теста в бетоне.
В среднем пористость бетона составляет 5…7%. При такой пористости бетон водонепроницаем, но для легких нефтепродуктов и газов проницаемость бетона значительна.
Морозостойкость бетона зависит от количества пор и от их характера (открытые и закрытые).
Для получения морозостойкого бетона необходимо применять морозостойкие заполнители, снижать до минимума содержание воды в бетоне, но при этом обеспечивая максимально плотную укладку бетонной смеси с помощью вибраторов или других механизмов.
Огнестойкость. Под огнестойкостью бетона понимают его способность сохранять прочность при кратковременном воздействии высоких температур, например при пожаре. При кратковременном нагреве бетон прогревается на небольшую глубину, причем содержащаяся в нем вода испаряется, понижая температуру бетона.
При длительном действии высоких температур в бетоне могут произойти необратимые химические изменения, сопровождающиеся потерей прочности.
Дата добавления: 2018-06-27 ; просмотров: 1151 ;
Заполнители для бетона и растворов: что это такое, основные виды (крупные и мелкие)
Прочность зданий и сооружений зависит не только от правильно подобранного типа цемента, важны и другие заполнители для бетона, которые используются в строительстве в качестве дополнительных компонентов. Существует множество присадок, упрочняющих основу бетона и меняющих его свойства в зависимости от назначения сооружаемого объекта.
Категории бетонов
Бетон — это тщательно смешанная, плотная, постепенно твердеющая масса. Ее базовые компоненты — цемент и вода, соединенные с соблюдением точных пропорций.
Выбор бетона важен для надежности, предупреждения деформирования будущей конструкции, усиления ее устойчивости к внешнему воздействию.
Виды заполнителей
Общая масса дополнительных веществ в смеси доходит до 80%.
Требования к заполнителям для бетонной смеси
Требования к бетону обусловлены характером строящегося объекта. Конструкции из тяжелого бетона, например, нуждаются в чистоте заполнителя. В регионах с суровым климатом нужны морозостойкие материалы, а в зонах с умеренным — добавки, ускоряющие затвердевание.
Крупные
Гравий — наиболее востребованный заполнитель, подходит для многих бетонных смесей. Представляет собой осадок горной породы и имеет рыхлую структуру с вкраплениями других минералов. Размер его гранул колеблется от 5 до 70 мм. Насыпная плотность равна в среднем 1400 кг/м³, марка прочности — 1200, морозостойкость — F-350.
Гранит — самый долговечный из крупных заполнителей. У него высокие показатели плотности (до 1700 кг/м³).Так же как гравий, он производится в виде мелких, средних и крупных гранул (5-70 мм). Материал обладает низким влагопоглощением и поэтому морозостоек. В его составе содержится незначительное количество пыли. Применяется при строительстве автодорог, фундаментов, подпорных стенок, мостов.
Щебень получают методом дробления горных пород и некондиционных отходов горных и строительных предприятий (кирпич, шлак, зола). В нем нет примесей. Угловатые гранулы щебня имеют многообразную окраску и по форме похожи на куб. В отличие от гравия и гранита поверхность щебня более шероховатая, поэтому, обладая высокой адгезией, он усиливает прочность бетона.
Мелкие
Без крупных заполнителей можно создавать мелкозернистые смеси. Но, если в бетоне будет отсутствовать мелкие присадки, плотный камень получить нельзя.
По ГОСТ, в цементных или цементно-известковых растворах размер зерен песка не может превышать 2 мм. В гипсовом или гипсово-известковом бетоне в мелком заполнителе должны содержаться гранулы до 1 мм. Гранул размером 10 мм в смесях быть не должно.
Во всех видах песка ограничивается наличие примесей — глины, пирита, гипса. Для растворов используют чистые природные и искусственные пески с содержанием пылевато-глинистых частиц не более 3%.
Добавление мелких заполнителей для бетона влияет на его финальные качества — прочность, безусадочность, морозоустойчивость.
Классификация по назначению
Присадки в смеси добавляются для оптимизации состава цементного теста и повышения стойкости стройматериала.
Специальные
Предназначение специального бетона — выдерживать высокую нагрузку в экстремальных условиях.
К специальным присадкам также относят магнетит, карбиды бора, барит, кальциевую известь, свинцовую стружку и др.
Пористые
Такие присадки требуются для легкого бетона.
По присутствию базового заполнителя в смеси легкие бетоны разделяют на вермикулитобетон, керамзитобетон, перлитобетон, туфобетон, пенобетон и др.
Теплоизоляционные
Конструкционно-теплоизоляционные материалы (пенобетон, газобетон, керамзитобетон, полистиролбетон) создаются на базе присадок повышенной пористости. По сравнению с ячеистыми продуктами они имеют лучшую прочность и меньшую усадку.
Их используют для возведения теплоизоляционных конструкций, теплых стяжек, наружных стен, фасадов, кровли и объектов со средней несущей способностью.
Прочие добавки
Для архитектурных вариантов бетонного теста кроме разноцветного цемента и дробленых зернистых заполнителей применяют отбеливающие, модифицирующие, пластифицирующие добавки в бетон.
В некоторые специальные виды заполнителей входят карбид бора или вещества, содержащие легкие элементы — водород, литий, кадмий.
Влияние наполнителя на марку бетона
Основной показатель механических качеств бетонных смесей — прочность на сжатие, обозначается латинской буквой B и цифрой, указывающей давление в мегапаскалях, которое выдерживает данный материал.
Например, для производства лестниц, заборов и мостиков берется марка М250. В марку M500 добавлены пластификаторы, ее используются исключительно для создания высокопрочных конструкций: станций метро, плотин, железнодорожных туннелей.
Прочность смеси зависит не только от соотношения цемента и воды, но и от чистоты, размера гранул, правильного смешения компонентов.
Заполнители для бетонов должны быть вдвое прочнее, чем раствор, чтобы предупредить деформирование изделия во процессе затвердевания.