Физические характеристики заполнителей

По характеру формы зерен различают заполнители округлой формы, например гравий, речной или морской песок, и заполнители, имеющие угловатую (неправильную) форму, которые получают дроблением горных пород или искусственных материалов (щебень, дробленый песок и др.). Форма зерен заполнителя влияет, прежде всего, на удобоукладываемость бетонных и растворных смесей. Предпочтительнее в этом отношении зерна округлой или кубовидной формы. Удлиненные, пластинчатые, так называемые лещадные, зерна заполнителя укладываются в бетоне в строго ориентированном положении, как правило горизонтальном, что делает структуру бетона неоднородной, а его свойства неодинаковыми в разных направлениях. Поэтому стандартами ограничивается содержание зерен лещадной формы.

Характер поверхности заполнителей влияет на свойства смесей и прочность раствора и бетона. Растворные и бетонные смеси, изготовленные на заполнителях с гладкой поверхностью, обладают хорошей удобоукладываемостью. Смеси на заполнителях с шероховатой поверхностью (например, щебне, дробленом песке), укладываются хуже, но бетон и раствор приобретают большую прочность, чем на гравии и природном песке. Это объясняется большей площадью поверхности сцепления шероховатого заполнителя с цементным камнем.

Минеральный состав заполнителей оценивают с помощью петрографической характеристики (по-гречески «петра» — камень, «графа» — пишу, описываю). Петрографическая характеристика горной породы включает: ее наименование и происхождение, содержание основных породообразующих минералов, оценку трещиноватости и степени выветривания, данные о наличии вредных примесей, радиационно-гигиеническую оценку и некоторые другие данные.

Содержание вредных примесей в заполнителях оказывает весьма существенное влияние на свойства растворов и бетонов. Вредные примеси могут вступать во взаимодействие с цементом, в результате чего в растворе и бетоне образуются соединения, снижающие его прочность и вызывающие коррозию. К числу вредных примесей относят включения минералов-сульфатов, сульфидов, аморфных разновидностей кремнезема (халцедона, опала, вулканических стекол), органические примеси (например, гумусовые кислоты) и ряд других веществ.

Прочность заполнителей влияет на прочность бетона и раствора. Требования по прочности устанавливают только для крупного заполнителя, поскольку прочность обычно применяемых в качестве мелкого заполнителя кварцевых песков заведомо выше прочности бетона (предел прочности при сжатии кварца свыше 1 000 МПа, а максимальная прочность бетона — 80 МПа).

Прочность щебня характеризуется маркой, соответствующей пределу прочности исходной горной породы в водонасыщенном состоянии (20... 140 МПа). Породы, у которых предел прочности меньше 20 МПа, относят к слабым и их содержание в щебне ограничивается стандартами.

Прочность гравия характеризуют его маркой, определяемой по дробимости путем испытания пробы зерен на сжатие в стальном цилиндре. Чем слабее гравий, тем больше окажется после такого испытания раздробленных зерен. Раздробленные зерна отсеивают сквозь сито с размером отверстий 5 мм и определяют показатель дробимости, который равен относительному содержанию этих зерен в общей массе пробы. Марки гравия по дробимости Др могут быть от 8 до 24. Марка Др 8 означает, что после испытания раздробилось не более 8% всей массы гравия. Гравий тем слабее, чем больше число в обозначении марки.

Морозостойкость горной породы оценивают маркой, которая соответствует числу циклов замораживания-оттаивания, выдержанных заполнителем из этой породы. Марки заполнителей по морозостойкости установлены в пределах от F15 до F300.

К заполнителям для специальных растворов и бетонов, в том числе декоративных, предъявляют ряд дополнительных требований.

Чаще всего при изготовлении обычных строительных растворов, а также декоративных растворов и бетонов используют природные и искусственные пески (тяжелые и легкие) и каменную крошку (иногда щебень), изготовленную из различных горных пород и реже из других материалов.