Основные свойства заполнителей и методы их испытаний

Классификация заполнителей

Назначение заполнителей

ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ

Заполнители - природные или искусственные материалы опре­деленного зернового состава, которые в рационально составлен­ной смеси с вяжущим и водой образуют бетон. Такое определение термина "заполнители" является достаточно узким. Поэтому в соответствии с международной практикой в настоящее время к заполнителям относят также и соответствующие по грануломет­рическому составу и физико-механическим свойствам материалы для дорожного строительства и общестроительных работ (неруд­ные строительные материалы, природные и искусственные порис­тые заполнители, продукты из отходов производств и пр.).

В настоящем учебном пособии рассматриваются заполнители, получаемые только из природных каменных пород (плотных и по­ристых пород). Такие заполнители находят наибольшее примене­ние, Т-. к. при производстве железобетона, обычных и дорожных бетонов специального назначения в основном используются за­полнители из природных каменных горных пород.

Получение бетонов с заранее заданными свойствами зависит от многих факторов, основные из которых влияют на выбор вида заполнителя и, следовательно, в значительной степени опреде­ляет их назначение. Кратко основное назначение заполнителей заключается в следующем:

сокращение расхода цемента или других вяжущих за счет насыщения заполнителем 80-85 % объёма бетона, что позволяет снизить в определённой степени стоимость;

создание жесткого скелета из зерен заполнителя, увеличи­вающего прочность и модуль упругости бетона;

уменьшение плотности и теплопроводности бетона (при при­менении легких пористых заполнителей);

увеличение долговечности цементного камня и бетона за счет уменьшения в них трещинообразования, которое вызывается возникновением усадки и усадочных напряжений в твердеющих бетоне и цементном камне;

возможность придания бетонам, при использовании специальных заполнителей, особых свойств (гидратные бетоны, жарос­тойкие бетоны и пр.).

Разнообразие заполнителей, применяемых в строительстве, технологии бетонов и железобетона, вызывает необходимость их классификации. В качестве классификационных признаков запол­нителей приняты следующие: происхождение, плотность зерен, насыпная плотность, характер формы зёрен, крупность зерен, назначение.

По происхождению заполнители подразделяются на три группы:

природные, в том числе из попутно добываемых пород и от­ходов обогащения;

из отходов промышленности;

искусственные.

Заполнители, получаемые из природных каменных пород, ха­рактеризуются генетическим происхождением и петрографией гор­ных пород. Например, изверженные (глубинные, излившиеся, об­ломочные), осадочные (химические или органогенные осадки, ме­ханические отложения), метаморфические. Более подробно гене­тическая классификация горных пород изложена в разделах 3 и 4.

По крупности зерен заполнители подразделяют на:

крупные - с зернами свыше 5 мм (щебень, гравий);

мелкие - с размером зерен до 5 мм (песок).

По характеру формы зерен различают заполнители:

угловатой (неправильной) формы, получаемой дроблением (щебень, дробленый песок и др.);

округлой формы зерен (гравий, природный песок и др.).
В зависимости от плотности заполнители подразделяют на:

плотные (плотность зерен свыше 2 г/см3):

пористые (плотность зерен менее 2 г/см3).
Классификационной характеристикой является также насыпная плотность заполнителя, которая для крупных заполнителей не должна превышать 1200 кг/м3, а для пористых песков -1400 кг/м3.

Заполнители подразделяют и в соответствии с основным наз­начением: для тяжелых, легких, мелкозернистых бетонов, для специальных бетонов (жаростойких, декоративных, химически стойких и др.).

Вид заполнителя является одним из классификационных приз­наков бетонов, в соответствии с которым различают бетоны на плотных, пористых и специальных заполнителях.

Разнообразные заполнители из природных каменных пород ха­рактеризуются основными физико-техническими свойствами, опре­деляющими области их применения в технологии бетонов. В этом разделе рассматриваются основные свойства заполнителей как продукции добычи и переработки нерудных полезных ископаемых.

2.1.Плотность зёрен и вещества заполнителей

Плотность зерен заполнителя определяется по разнице в ре­зультатах взвешивания пробы на воздухе и в воде.

Поскольку взвешивание в воде сопряжено с возможностью ее проникания в поры зерен заполнителя, последний заранее насы­щают водой.

Плотность зерен заполнителя определяется по формуле:

где М1. М2, М3 - масса пробы соответственно в сухом состо­янии; после насыщения заполнителя водой, установленная при взвешивании на воздухе; в воде, г; Рв - плотность воды, г/см3.

Для определения плотности заполнителей в рыхлонасыпанном состоянии применяется метод гидростатического взвешивания. При определении плотности этим методом насыщенный водой за­полнитель взвешивают на гидростатических весах (рис.2.1.1). Последовательность измерений следующая: заполнитель помещают в перфорированный стакан и определяют массу насыщенного водой заполнителя на воздухе. тг. Далее, не снимая навеску с крючка весов, погружают ее в стакан с водой так. чтобы она (навеска- перфорированный стакан с заполнителем) не касалась стенок сосуда с водой. Определяют массу пробы заполнителя в воде (т3).

Плотность вещества заполнителей, или истинную плотность, определяют путем измельчения пробы в тонкий порошок (порис­тостью частиц пренебрегаем) с последующим измерением абсолют­ного объема навески порошка в пикнометре или приборе Ле-Ша-телье по объему вытесненной порошком воды или другой жидкости (керосина).

Рис.2.1.1.Гидростатические весы: