Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Влияние крупного заполнителя на прочность бетона

Влияние крупного заполнителя на прочность бетона

Крупными заполнителями в бетоне служат гравий, щебень, а также щебень из гравия.
Гравий представляет собой осадочную горную породу в виде скопления зерен размерами 5. 70 мм округлой, окатанной формы и с гладкой поверхностью. В гравий входит некоторое количество песка. При содержании песка 25. 40% материал называют песчано-гравийной смесью.
Щебень получают дроблением массивных плотных горных пород на куски размерами 5. 70 мм. Зерна щебня — угловатой формы и с более развитой, чем у гравия, шероховатой поверхностью. Благодаря этому сцепление с цементным камнем у щебня выше, чем у гравия. Для высокопрочного бетона предпочтительно применять щебень, для бетонов средней прочности (15. 30 МПа) — дешевый местный гравий, а не привозной щебень.
Для характеристики зернового состава крупного заполнителя необходимо знать его наибольшую и наименьшую крупность. Наибольшая крупность заполнителя D соответствует размеру отверстий стандартного сита, на котором полный остаток еще не превышает 10% по массе. Наименьшая крупность d определяется размером отверстий первого из сит, полный остаток на котором превышает 95 %, т.е. через него проходит не более 5 % просеиваемой пробы. Наименьшая крупность обычно равна 5 мм.
Наибольшая крупность заполнителя должна соответствовать размерам бетонируемой конструкции и расстоянию между стержнями арматуры. Чтобы заполнитель при бетонировании равномерно, без зависаний, распределялся в объеме конструкции, его наибольшую крупность назначают с учетом вида и размеров конструкции и густоты армирования.
При изготовлении бетонных плит наибольшая крупность зерен заполнителя должна быть не более половины толщины плиты, для бетонной смеси, укладываемой в скользящую опалубку, — не превышать наименьшего размера поперечного сечения конструкции. В железобетонных конструкциях применяют заполнители с наибольшей крупностью не более наименьшего расстояния в свету между стержнями арматуры. При транспортировании смесей по бетоноводам наибольшую крупность заполнителей устанавливают в зависимости от внутреннего диаметра бетоновода. Для гравия она должна быть не более 0,4 диаметра бетоновода, для щебня — не более 1/3. Крупность заполнителей в бетонных смесях, подаваемых по хоботам и виброхоботам, принимают равной не более 1/3 их диаметра. Кроме того, содержание зерен плоской (лещадной) и игловатой формы ограничивают 5 % по массе, в противном случае ухудшается удобоперекачиваемость смесей, а детали бетононасоса быстро выходят из строя. Лучше использовать в составе перекачиваемых бетонных смесей гравий или щебень неостроконечной (округлой либо кубовидной) формы.
Щебень или гравий применяют, как правило, фракционированным. Обычно используют 2. 3 фракции. Зерновой состав каждой фракции заполнителя или смеси фракций назначают таким, чтобы обеспечить минимальный расход цемента в бетоне.
Щебень или гравий признают удовлетворительными по зерновому составу, если кривая их просеивания попадает в область, ограниченную ломаными линиями.
Бетонные смеси, предназначенные для перекачивания по трубопроводам, характеризуются особым составом заполнителей. В этом составе повышено содержание мелких зерен: доля песка составляет ориентировочно 32. 50% при использовании гравия и 40. 60% — при использовании щебня. Смеси сухих заполнителей, взятых в таком соотношении, обладают минимальной пустотностью.
Содержание вредных примесей, а также глинистых, илистых и пылевидных частиц в крупных заполнителях ограничивают так же, как и в песке.
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 %).
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. Из отходов промышленности используют топливные шлаки и золы.
Керамзит — продукт обжига вспучивающихся глин. Его получают в виде гранул округлой формы размером 5. 40 мм (керамзитовый гравий). При нагреве до температуры 1100. 1200° С в легкоплавкой глине начинаются процессы газовыделения. В этом же температурном интервале глина размягчается. Образующиеся газы вспучивают массу.
Получаемые в результате обжига гранулы керамзита напоминают в изломе структуру застывшей пены. Поры большей частью замкнутые, размером не более 1 мм. Этот легкий и прочный заполнитель с насыпной плотностью не более 600 кг/м3 — основной материал для изготовления легкобетонных конструкций.
Керамзитовый песок получают дроблением некондиционных зерен керамзитового гравия до крупности 0.16. 5 мм либо путем обжига сырья во взвешенном состоянии.
Аглопорит выпускают в виде пористого щебня, гравия или песка и получают при обжиге на спекательных (агломерационных) решетках глиносодержащего сырья, топливных зол или шлаков с добавкой 8. 10% топлива (каменного угля). Высокая температура, развивающаяся при сгорании угля, приводит к спеканию шихты, а образующиеся газы несколько вспучивают массу, что в итоге приводит к получению пористого материала.
Вспученные перлит и вермикулит получают высокотемпературной обработкой сырья, содержащего небольшое количество химически связанной воды. Для изготовления вспученного перлита сырьем служат вулканические стеклообразные породы (перлит, обсидиан), а для вспученного вермикулита — гидрослюды. При температуре около 1000 °С обжигаемая порода размягчается, а образующийся водяной пар вспучивает частицы, увеличивая их в 5. 20 раз. Получаются весьма легкие пористые заполнители — шебень и песок, используемые в основном для производства теплоизоляционного бетона.
Шлаковую пемзу изготовляют путем поризации расплава металлургического шлака при быстром охлаждении его водой. Куски шлаковой пемзы дробят и разделяют на фракции. Это один из самых дешевых пористых заполнителей, но не самый лучший: шлаковая пемза слишком тяжела.
Зольный гравий получают обжигом окатанных гранул, состоящих из пылевидной золы ТЭС с небольшой добавкой топлива. Можно также изготовлять безобжиговый зольный гравий, в котором отдельные частицы золы скреплены в единое целое вяжущим веществом, например портландцементом.
Топливные шлаки образуются в топках при спекании и частичном вспучивании неорганических примесей, содержащихся в угле. Этот материал характеризуется значительной неоднородностью свойств, что ограничивает его применение в качестве пористого заполнителя.
Пылевидная зола теплоэлектростанций (зола-унос) образуется при сжигании размолотого каменного угля. Ее используют как мелкий заполнитель в легких бетонах при условии, что содержание частиц несгоревшего топлива не превышает установленных пределов (как правило, не более 5 % по массе).
Основная характеристика пористого заполнителя — насыпная плотность в сухом состоянии. Для крупного пористого заполнителя установлены марки по насыпной плотности от 250 до 1200 кг/м3, а для пористого песка — от 100 до 1400 кг/м3. Крупные пористые заполнители поставляют раздельно по фракциям 5. 10, 10. 20 и 20. 40 мм.
Прочность определяют путем раздавливания пробы крупного пористого заполнителя в цилиндре. Значения прочности для каждого вида заполнителей различны. У керамзитового гравия, например, она составляет 0,6. 2,5 МПа.
Морозостойкость пористых заполнителей должна соответствовать марке не ниже F15.
Благодаря развитой системе пор заполнители способны поглощать значительное количество воды затворения, причем скорость водопоглощения особенно велика в первые 15. 20 мин, т.е. в момент приготовления и укладки легкобетонной смеси.
Интенсивное впитывание воды в первоначальные сроки связано с наличием крупных пор. В дальнейшем постепенно насыщаются тонкие поры и капилляры.

Читать еще:  Какие бывают кирпичи. Полуторный кирпич: формы и размеры

Влияние крупного заполнителя на прочность бетона

ООО «ХЕМТЕХ БАЕРН УКРАИНА»
79015, г. Львов, ул. Героев УПА, 72
телефон: +38 032 226 77 60
тел. моб.: +38 097 297 92 50
тел. моб.: +38 097 297 92 51
e-mail: info@chemtech-bayern.com.ua
http://chemtech-bayern.com.ua
Instagram: #chemt_ech_bayern

ПАРНЕРИ:

ТзОВ «СПЕЦБУДІЗОЛ»

  • Главная
  • О компании
  • Тех. инструкции
  • Галерея
      • Наши работы
      • Выставка Bauma-2013
      • Выставка Open House 2014
      • Выставка Open House 2015
      • Выставка BAUMA-2016

      Обычный кварцевый песок является наиболее широко применяемым мелким заполнителем. Отходы щебеночного производства — мелкие частицы гранита, доломита, мрамора и т.п. (отсевы дробления), зола-уноса, мелкая фракция шлаков также относятся к этой группе. Роль мелкого заполнителя не ограничивается экономией цемента, как наиболее дорогого и дефицитного компонента бетонной смеси.

      Мелкий заполнитель обеспечивает увеличение плотности структуры (особенно важно для тяжелых бетонов), повышает пластичность смеси, уменьшает водоотделения и расслоения смесей, количество трещин в изделиях и делает их поверхность более гладкой. Однако избыток мелкого заполнителя, и особенно его пылевидной составляющей, снижает прочность бетона.

      Мелкий заполнитель влияет на формирование микроструктуры бетона вследствие того, что песок при взаимодействии с цементным тестом меняет количество водоцементного отношения бетонной смеси. Кроме того, мелкий заполнитель способствует формированию макроструктуры цементного камня, поскольку оптимальная толщина цементной пленки на поверхности зерен крупного заполнителя определяется крупностью песка.

      В силикатных бетонах мелкий заполнитель, кроме собственно прямого назначения — заполнение объема искусственного конгломерата, выполняет еще одну важную роль — поверхностные слои его зерен реагируют с вяжущими веществами с образованием гидросиликатов кальция, которые способствуют укреплению структуры искусственного камня.

      Мелкие пористые заполнители, применяемые в легких бетонах наряду с крупными (например, керамзитом), позволяют достичь меньших значений средней плотности бетона по сравнению с бетоном на кварцевом песке. Вместе с этим пористые заполнители имеют достаточно высокую водопотребность, что в 2. 3 раза превышает водопотребность плотных песков, и это приводит к повышенному расходу воды.

      Функциональное назначение крупного заполнителя в бетоне связано с образованием твердого скелета (каркаса), что является основой для формирования структуры искусственного камня и определяет его способность выдерживать эксплуатационные нагрузки. Недостаточная прочность изделия (при качественном вяжущем) может объясняться недостатком в бетоне крупного заполнителя. Избыток крупной фракции заполнителя в смеси приводит к тому, что поверхность изделий и их грани становятся пористыми и неровной формы, а при транспортировке готовых изделий увеличивается количество боя. С увеличением размеров зерен крупного заполнителя прочность изделий растет.

      Вид крупного заполнителя и его количество влияет на макроструктуру бетона, то есть на структуру «растворная часть — заполнитель». При использовании крупного заполнителя в количестве 50. 60% от общей массы смеси обычно образуется плотная структура тяжелого бетона с наибольшей прочностью.

      Использование крупных пористых заполнителей уменьшает среднюю плотность бетона и его теплопроводность. Однако пористые заполнители вследствие особенностей своей структуры обладают невысокой прочностью что, как правило, ниже прочность цементного раствора. Введение их в бетон приводит к снижению его прочности по сравнению с обычным тяжелым бетоном на прочных плотных заполнителях, причем тем сильнее, чем больше содержание заполнителя и меньше его плотность. Такой бетон (легкий бетон) используют в конструкциях для ограждения, для теплоизоляции, при этом также возрастает коэффициент конструктивного качества материала, характеризующий отношение прочности к средней или относительной плотности.

      Водопоглощение пористого заполнителя существенно влияет на водоудерживающую способность бетонной смеси, уменьшая склонность к расслаиванию в литых и подвижных смесях и позволяя применять смеси с высоким водоцементным отношением. Это имеет большое значение для получения конструктивно-теплоизоляционных легких бетонов. Вместе с тем легкобетонные смеси жесткой консистенции подвержены расслаивания при вибрировании.

      При получении специальных бетонов, например, радиационно-защитных, используют заполнители, отличающиеся высокой плотностью или высоким содержанием химически связанной воды. В данном случае заполнитель дополнительно выполняет функцию защитного компонента бетона.

      ВЛИЯНИЕ ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ И МЕХАНОАКТИВАЦИИ ЗАПОЛНИТЕЛЯ НА СВОЙСТВА МЕЛКОЗЕРНИСТЫХ БЕТОНОВ

      Гаркави М.С., Хамидулина Д.Д., Миляев А.А., Лытнев О.В.
      Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова,
      Платонов С.С.
      ЗАО «Урал-Омега» г. Магнитогорск

      В условиях дефицита крупного заполнителя мелкозернистые цементные бетоны получают в последнее время все более широкое применение. Задачи повышения, в первую очередь, прочностных характеристик и плотности бетонов, а также снижение расхода вяжущего, до настоящего времени окончательно не решены и остаются актуальными.

      Кроме того, известной проблемой предприятий по переработке горных пород является огромное скопление отсевов дробления ( о пустотность колеблется в пределах 0,4764 – 0,2595. Для шаров одинакового диаметра наиболее вероятная и устойчивая форма укладки – ромбоэдрическая.

      Получение наиболее плотной упаковки достигается за счет использования фракционированных заполнителей. В данной работе использовались отсевы дробления, полученные на дробилке ДЦ и классифицированные на каскадно-гравитационном классификаторе КГ производства НПО «Урал-Центр».

      Отсевы дробления были разделены на три фракции:

      (5-2,5]; (2,5-0,63], (0,63-0,16] мм. Для начала определили оптимальный зерновой состав двухфракционной системы (рис. 2), который в дальнейшем принимается за одну фракцию. К этой фракции добавляется оставшаяся, третья, с шагом – 10%. В результате получаем смесь из трех указанных фракций с максимальной насыпной плотностью (рис. 3).

      В результате проведенных исследований установлен наиболее оптимальный состав заполнителя с максимальной насыпной плотностью:

      — мелкой фракции (0,63-0,16мм) – 33%

      — средней фракции (2,5-0,63мм) – 27%;

      — крупной фракции (5-2,5мм) – 40%.

      Полученный состав имеет насыпную плотность 1478 г/см 3 . Он достигается путем перераспределения частиц в объеме таким образом, что пустоты, создаваемые более крупными зернами, заполняются зернами меньшего размера (рис.4) [1].

      Получение оптимального зернового состава заполнителя приводит к повышению плотности бетона, его физико-механических характеристик. Кроме того, применение чистых обеспыленных фракционированных заполнителей способствует снижению расхода цемента, в среднем на 10% , без ухудшения качества готовых изделий [2].

      Одним из способов увеличения прочности бетона является механоактивация (дробление щебня на песок). Механоактивация – одно из перспективных направлений в промышленности строительных материалов. Изменение поверхностной структуры частиц заполнителя, увеличение его удельной поверхности, образование физических дефектов — это только некоторые положительные моменты процессов механоактивации, способствующие повышению физико-механических свойств бетона, а также снижению расхода цемента, при неизменном качестве готовых изделий [5].

      Механоактивацией является процесс образования новой поверхности, которая вступает в соприкосновение с внешней средой (газ, жидкость) [3]. В результате происходит переход пассивной (неактивной) поверхности как вяжущих, так и инертных материалов к химически активному состоянию, которое выражается в повышенной способности к реакциям в ходе последующих технологических операций [4].

      Механоактивация проводилась в лаборатории ЗАО «Урал-Омега» с использованием дробилки ДЦ. Центробежно-ударное дробление приводит к возрастанию вновь образовавшейся поверхности, а, следовательно, к возрастанию поверхностной энергии, т.е. обеспечивает энергонапряженное состояние заполнителя.

      Эффект механоактивации сохраняется в течение определенного промежутка времени после ее осуществления. Как следует из данных рис. 5, этот эффект сохраняется в течение короткого промежутка времени.

      Существенным является то, что основной прирост прочности наблюдается у образцов, заформованных сразу после механоактивации заполнителя, за счет увеличения его удельной поверхности, активирования всех полезных потенциалов зерен и снижение прочности уже после истечения одного часа от приложения механоактивации заполнителя. Этот факт объясняется тем, что искусственный песок (щебень, подвергшийся дроблению до фракции (5-0)), представляет собой массу, каждая частица которой имеет поверхность, покрытую большим количеством дефектов, некоторые из которых в течение короткого промежутка времени самозалечиваются. Именно поэтому, прочность образцов, заформованных сразу после механоактивации заполнителя, почти в 2 раза больше.

      Увеличение удельной поверхности инертных компонентов бетонной смеси, улучшение качества поверхности частиц путем удаления, разрушения неактивных пленок обуславливает увеличение их активности, и, как следствие, получение бетонов, имеющих повышенную прочность, особенно в начальные сроки твердения.

      Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

      Влияние формы зерен мелкого заполнителя на свойства бетона

      Известно, что увеличение содержания в песке из отсева камнедробления зерен лещадиой и игловидной формы несущественно повышает его пустотность и водопотребиость. Незначительное увеличение водопотребности отсева объясняется тем, что пластинчатые зерна обладают более гладкой поверхностью, поэтому удельная поверхность зерен отсева с ростом содержания зерен лещадной и игловидной формы повышается меньше, чем это следует из расчета. При достаточном количестве цементного теста (если объем превышает пустотность отсева в насыпном состоянии) увеличение содержания пластинчатых зерен в отсеве несколько ухудшает удобоуклады- ваемость песчаной бетонной смеси постоянного состава, а прочность бетона при сжатии и при изгибе увеличивается. При одинаковой удельной поверхности отсева основное влияние на удобоукла- дываемость и прочность песчаного бетона оказывает наибольшая крупность зерен. Так, эффективность песка с МКр= =3,2 и содержанием лешадных зерен 70% значительно выше, чем с Л4кр=2,2 и содержанием лещадных зерен 30%./ Для исследования влиянии формы и крупности зерен песка из отсева на свойства тяжелого бетона использовал;: портландцемент Белгородского завода 47 МПа и нормально густой 25%, щебень крупностью 5—20 ми отсев из кристаллических вскрышной породой рудных месторождений курской аномалии. Дробление кристаллических сланцев производили на раторной щековой установке. Mexaнической обработкой уменьшали содержание пластинчатых зерен в отсеве с 50 14%Песок с МИр, равной 2,6 и 3,6, получали смешиванием отдельных фракций.


      В табл. 1 приведены средние показатели пустотности заполнителей, жесткости бетонной смеси и предела прочности при сжатии бетона.

      Данные табл. 1 свидетельствуют о том, что увеличение содержания зерен с 14 до 50% значительно повышает пустотиость песка как в насыпном (0,6%), так и в виброуплотнеииом (1,8%) состоянии. При этом более существенно увеличивается пустотиость крупного песка. Аналогично изменяется пустотиость смеси песка и щебня. С уменьшением содержания лещадных зерен в песке и его модуля крупности пустотность смеси снижается. Введение цемента в смесь заполнителей сглаживает формы зерен и крупности песка на пустотиость смеси всех твердых компонентов. Особенно заметно это влияние для смесей в насыпном состоянии.

      Удобоукладываемость бетонной смеси ухудшается с уменьшением крупности песка и увеличением содержания в пластинчатых зерен. С повышением содержания пластинчатых зерен жесткость бетонной смеси возрастает более существенно для песка с Мкг = 3,6, что объясняется значительным увеличенном меж- зерновой пустотности песка (2,8%, а для песка с Л1кр = 2,6 — 0,8%)- Повышение содержания лещадиых зерен в песке с 14 до 50% в меньшей степени повысило жесткость бетонной смеси, чем снижение модуля крупности с 3,6 до 2,6.

      Увеличение содержания лещадных зерен с 14 до 50% снижает предел прочности при сжатии на О,7%0. а уменьшение модуля крупности с 3.6 до 2,6% — из 4%. Полученные данные находятся в пределах точности испытания образцов на сжатие, однако эти значения получены как среднеарифметические из результатов испытания 8 серий образцов. Следовательно, зерна песка менее благоприятно влияют на прочность при сжатии бетона с крупным заполнителем.

      Проведенные исследования послужили основанием для разработки составов

      На основе щебня из пород месторождений Старооскольского железорудного района и образующегося при этом попутно отсева без дополнительного обогащения можно получать смеси для бетона марок до М500 с хорошей удобоукладываемостью без перерасхода цемента. Это позволяет не только отказаться от завоза в Белгородскую область высококачественного мелкого заполнителя, но и вывозить его в соседние области.

      Влияние заполнителя на прочность раствора и бетона

      Влияние заполнителя на прочность раствора и бетона

      Заполнители бетона или бетонного раствора представляют собой рыхлую смесь инертных нерудных природных материалов – песка, гравия и щебня или минеральных зерен искусственного происхождения.

      В составе бетона заполнители скреплены вяжущим веществом типа цемента, гипса, извести с образованием прочного камнеподобного тела. На цементном вяжущем производится практически весь строительный бетон с доставкой в Москве. Цена бетона или раствора зависит от марки бетона по прочности на сжатие.

      Обязательными компонентами бетона, формирующими его структуру, являются крупные (щебень и гравий) и мелкие (песок) заполнители.

      Соответственно, для обеспечения марочной прочности бетона необходимо:

      • купить гравийный щебень или гравийный щебень, цена которых зависит от марки щебня и размеров минеральных зерен;
      • купить песок карьерный, который совместно с крупными заполнителями участвует в формировании камнеподобной структуры бетона.

      Роль заполнителей в структуре бетона

      Изначальное предназначение заполнителей классического бетона сводилось к заполнению объема замеса, чтобы уменьшить расход дорогостоящего цементного вяжущего. Крупные и мелкие заполнители составляют до 80-85% от объема бетона, что способствует приготовлению бетона с экономным расходом цемента. Стоимость гранитного щебня и гравия намного ниже, чем цемента. У надежных поставщиков, например, ООО «Ямское поле», можно купить песок с доставкой дешево. В результате бетон М100 цена с доставкой обойдется дешевле благодаря рациональному подбору заполнителей. При этом прочность бетона окажется ничуть не ниже, чем с явным перерасходом цемента в рецептуре.

      Практика строительных работ и научные исследования показали, что минеральные заполнители активно влияют на физико-механические характеристики бетонной смеси и эксплуатационные свойства застывшего бетона.

      Крупные заполнители создают твердый каркас бетона, мелкий заполнитель равномерно заполняет пустоты между более крупными фракциями щебня или гравия. В ходе реакции гидратации цемента при его затворении водой образующееся цементное тесто постепенно обволакивает поверхность частиц заполнителей и заполняет промежутки (пустоты) между зернами. Характерной особенностью структурообразования бетона является осаждение цементных частиц на поверхности зерен заполнителя и прилипания к ним за счет сил межчастичного взаимодействия. Расход цемента напрямую зависит от суммарной площади поверхности частиц заполнителя и их упаковки (плотная, не плотная) в объеме бетонной смеси. При минимальной пустотности зерен заполнителей расход цемента также минимален.

      Типы структур бетонной смеси

      На рисунке ниже показаны три типа структур бетонной смеси для различной плотности упаковки зерен заполнителя.

      1. Тип I – структура смеси с далеко раздвинутыми зернами, которые между собой практически не взаимодействуют. Для такой структуры определяющими являются свойства цемента.
      2. Тип II – структура с плотной упаковкой зерен. В этом случае цементное тесто заполняет поры между частицами заполнителя, раздвинув их на незначительное расстояние.
      3. Тип III – крупнопористая смесь. Для нее характерен недостаток цементного теста. Зерна заполнителя обмазаны тонким слоем цементного теста, поры заполнены частично.

      Оптимальная структура прочного бетона – тип II с минимальным расходом цемента. Для типа I требуется повышенный расход цемента, для типа III характерна низкая прочность и склонность к образованию трещин.

      Особенности структуры прочного бетона

      Основным фактором, определяющим высокую прочность бетона или бетонного раствора, является полноценное сцепление (адгезия) цементного теста с поверхностью частиц крупного и мелкого заполнителей, когда слоем цементного теста покрыты все зерна.

      Это важно! Экспериментально доказано, что прочность бетона в большей степени зависит от качества сцепления заполнителя с цементным тестом, чем от прочности заполнителя.

      Прочность сцепления зависит от следующих характеристик заполнителя:

      1. Зерновой состав – размер фракции и конфигурация зерен – влияют на прочность следующим образом:

      • экспериментальные данные, полученные в НИИЖелезобетона, показали, что до 40-50% прочности бетона формируется за счет адгезионного сцепления цементного камня с заполнителем. Согласно выводам ученых НИИЖ оптимальная крупность заполнителей находится в размерном диапазоне 20-40 мм. При уменьшении крупности заполнителя улучшается сцепление с цементным камнем, но одновременно увеличивается относительная площадь разрушения в зоне контакта цементного камня с зернами. При повышении крупности заполнителя начинаются седиментационные явления, ослабляющие бетон;
      • микрорельеф поверхности заполнителя дает около 20% к суммарной прочности бетона за счет механического сцепления цементного раствора с частицами заполнителя. У бетона с щебневым шероховатым заполнителем прочность выше, чем у бетона с гладким гравием. Зерна кубовидной формы сообщают бетону более высокие прочностные характеристики, чем игловатые или пластинчатые частицы.

      2. Пористость и чистота поверхности зерен. Избыток заполнителя мелких фракций и наличие пылевидных загрязнений снижает прочность бетона.

      3. Минералогический и химический состав.

      Обратите внимание! Прочность бетона не может превышать прочность заполнителя. Существуют определенные рекомендации:

      • для бетона марки М400 или М500 используется щебень марки М1200;
      • для бетонного раствора М300 необходим щебень М1000;
      • для бетонов марки М250 и ниже используют гравий;
      • для бетонов выше М300 используется гранитный щебень.

      Заключение

      Подбор заполнителей для изготовления бетона заданных параметров – сложная задача, требующая тщательного анализа характеристик исходных материалов и учета особенностей эксплуата

      Влияние крупного и мелкого заполнителей на свойства бетона

      Оценка качества исходных компонентов и их влияние на основные свойства бетона при выполнении работ в зимних условиях

      Получение бетонов заданных свойств при выполнении работ в зимних условиях требует оценки качества крупного и мелкого заполнителей, как составляющего конгломерата.

      Развитие общей теории бетона и методов технико-экономических расчетов связано с разработкой интегральных характеристик качества заполнителей, позволяющих установить влияние последних на структуру бетона. Так как заполнитель составляет до 80% объема бетона, то изучение влияния свойств заполнителя на свойства бетона является одним из вопросов совершенствования технологии получения бетона с заданными свойствами.

      Влияние крупного и мелкого заполнителей на свойства бетона

      Прочность бетона в большей степени зависит от прочности заполнителей, т.е. от прочности исходной горной породы, используемой для их изготовления.

      Для крупного и мелкого заполнителей характерны: минералогический состав; структура, текстура; физико-механические, химические и технологические свойства. Эти качества заполнителей неоднородны из-за условий залегания породы, размеров и форм месторождений. Неоднородность крупного заполнителя в результате его сегрегации, смешивания с мелким заполнителем, загрязненности глинистыми и пылевидными частицами может значительно увеличиться. От партии к партии щебень может иметь различие в гранулометрическом составе.

      Полученные из горных пород заполнители имеют разную форму, шероховатость, прочность при расколе, вязкость, хрупкость, водонасыщенность, морозостойкость, по-разному взаимодействуют с агрессивной средой и т.д.

      Оценке влияния сил сцепления цементного камня с поверхностью зерен заполнителей на прочностные свойства бетона, а так же степени шероховатости заполнителей на величину сцепления с цементным камнем посвящено много работ [2, 5, 6, 7, 10, 30].

      Одним из показателей, характеризующих качество крупного заполнителя для бетона, является содержание в нем зерен слабых и выветренных пород [13], определяемое по ГОСТ 8736-93 и ГОСТ 8269.0-97. Требования отечественных и зарубежных стандартов по этому критерию существенно различаются. В отечественных стандартах допускается для тяжелых бетонов содержание слабых зерен до 10%, а для гидротехнического бетона — до 5%; стандарты США и Австрии ограничивают верхний предел до 5%, Индии и Японии – до 3%, ФРГ – до 4% (для бетонов, к которым предъявляются повышенные требования по морозостойкости, эта величина не превышает 2%).

      Идентификация слабых зерен по величине их механической прочности, твердости, сопротивления удару, объемной массы не учитывает факторы, имеющие значение для морозостойкого зерна: общую пористость и характеристики порового строения, определяющие водопоглощение и степень насыщения зерна, а также критический размер.

      Влияние заполнителя на морозостойкость бетона зависит прежде всего от способности зерен, в частности неморозостойких, при замораживании и оттаивании насыщаться во время приготовления бетонной смеси и достигать высокой степени водонасыщения при твердении и эксплуатации бетона. Следовательно, морозостойкость бетона, изготовленного на неморозостойком заполнителе, зависит от того, может или не может растворная составляющая бетона защитить зерна такого заполнителя от критического водонасыщения и, следовательно, от разрушения.

      По данным В.С. Гладкова [8], на заполнителе с содержанием до 20% от общей массы неморозостойких зерен крупностью 5-20 мм и с морозостойкостью по ГОСТ 8269.0-97 всего 4-6 циклов могут быть получены бетоны, выдерживающие до 230 циклов стандартных испытаний по ГОСТ 10060.1-95. Автор связывает влияние неморозостойких зерен заполнителя на морозостойкость бетона только с их крупностью.

      Месторождения гравия характеризуются большой неоднородностью по содержанию слабых пород и загрязненности, а влияние гравия на морозостойкость бетона неоднозначно. В лаборатории Научного Исследовательского Сектора Гидропроекта было испытано на морозостойкость 66 проб гравия из 32 месторождений, находящихся в 15 географических пунктах СССР. Испытания проводились по стандартной методике (от 50 до 500 циклов замораживания и оттаивания) [14]. Данные показывают, что неоднородность гравия по величине водопоглощения может значительно сказаться на его однородности по морозостойкости.

      Наибольшим разнообразием свойств и воздействием на однородность бетона характеризуются карбонатные осадочные породы, составляющие более 45% от общего числа разведанных месторождений камня в России.

      В связи с тем, что влияние неоднородного заполнителя на свойства бетона неоднозначно, в работе [2] было предложено три класса: с прочностью 100, 80…100 и 60…80 МПа, с последующим подразделением на подклассы с интервалом прочности 10 МПа. Предлагается подразделять каждый класс и подкласс на три группы по содержанию зерен слабых и выветриваемых пород: до 10, 10…15 и более 15%.

      Изучением влияния заполнителей на технические свойства бетона занимался ряд исследователей. Так, М.Л. Нисневичем с сотрудниками [18] установили, что количество лещадных и игловатых зерен в щебне зависит от минерального состава и степени хрупкости породы. Последняя возрастает от темноцветных к светлоокрашенным минералам, а у изверженных пород — от основных к кислым. Мелкозернистая порода способствует более вероятному развитию тонкого скола, что благоприятствует возникновению лещадной формы щебня. Рост зерен породы от 0,1 до 1,1 мм уменьшает содержание лещадных зерен от 60 до 30%.

      В работе [19] сказано, что увеличение содержания в щебне зерен пластинчатой и игловатой форм от 15 до 35 и 45% вызывает снижение подвижности бетонной смеси на 12…20% и 15…30%, а повышение жесткости, соответственно, 8…25% и 10…70%, в зависимости от водоцементного отношения (В/Ц) и водосодержания. Расход цемента в связи с этим повышается до 7,5%.

      Причем увеличение цементноводного отношения (В/Ц) и водосодержания ослабляет влияние формы зерен щебня на удобоукладываемость бетонной смеси. Доказано, что содержание в щебне зерен лещадной и игловатой формы до 35% не оказывает существенного влияния на прочность, деформативные свойства, морозостойкость и водопроницаемость бетона. По мнению Г.В. Торлоповой [27], в щебне для обычного тяжелого бетона оптимальное содержание зерен лещадной и игловатой формы должно составлять 35%.

      Авторами работ [11, 20] было изучено влияние формы зерен на состав бетонной смеси. В результате проведенной работы было установлено, что при расчете расхода крупного заполнителя на 1 м 3 бетонной смеси, с использованием коэффициента его раздвижки, целесообразно учитывать объемную массу и пустотность щебня в виброуплотненном состоянии. Увеличение в щебне зерен лещадной и игловатой формы на 10% увеличивает межзерновую пустотность в среднем на 1,0% в насыпном и на 7% — в виброуплотненном состоянии.

      Установлено, что использование заполнителя пластинчатой и игловатой формы в дорожном бетоне возможно, т.к. при интенсивном виброуплотнении бетона ясно обнаруживается селективная ориентация зерен заполнителя в горизонтальных плоскостях. Такой бетон оказывается анизотропным, с повышенной прочностью при сжатии в вертикальном направлении и при растяжении — в горизонтальном.

      Структура заполнителя в значительной степени определяет реологические свойства бетонных смесей и механические свойства бетона [5].

      За последние годы исследователями разработан ряд экспресс-методов испытаний заполнителя, и некоторые из них нашли широкое применение в практике оценки качества заполнителя для бетона. Внедрение экспресс-методов испытаний существенно сокращает сроки получения информации о качестве материала [15, 20] и его влияние на свойства бетона.

      Оценка пригодности крупного заполнителя для морозостойких бетонов была сделана О.В. Кунцевич [12, 13]. Им предложен ускоренный метод, предусматривающий испытание на морозостойкость образцов бетона с обнаженными зернами заполнителя, в котором обеспечена морозостойкость растворной части. Метод позволяет выявить степень изменения прочности, как зерен заполнителя, так и растворной части бетонных образцов под воздействием попеременного замораживания и оттаивания. Сравнительная оценка качества различного рода заполнителей производилась путем испытания бетона с постоянным содержанием и качеством цементного камня. Для этого бетонную смесь приготавливали на предварительно насыщенном до постоянной массы и обтертом влажной тканью крупном заполнителе, который дозировали по объему. Следует отметить, что предварительное водонасыщение имитирует также наихудшие условия работы заполнителя в бетоне с точки зрения его влияния на морозостойкость последнего.

      В работе [13] приведены результаты, которые показывают, что морозостойкость бетона определяется в первую очередь качеством растворной составляющей и во вторую — качеством крупного заполнителя. Установлено, что система условно замкнутых пор с определенными параметрами (размером пор L Предыдущая 1 2345678910111213141516Следующая

      Дата добавления: 2020-03-17 ; просмотров: 85 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector