Заполнители для бетона

Качество заполнителя оказывает значительное влияние на состав и свойства бетона. Заполнители для бетонов классифицируют по следующим признакам:
по размерам зерен — на мелкие (песок) с размером зерен 0,14...5 мм и крупные (щебень, гравий) — 5...70 мм;
по исходному материалу — на природные заполнители из горных пород, искусственные и из отходов промышленности;
по насыпной плотности в сухом состоянии — на заполнители для тяжелого бетона и пористые для легкого бетона. К последним относятся мелкие заполнители с насыпной плотностью менее 1200 кг/м3 и крупные — с насыпной плотностью менее 1000 кг/м3.

В качестве мелкого заполнителя чаще всего применяют природные пески, реже — из отсевов дробления. Природные пески, образовавшиеся в результате естественного разрушения горных пород, делятся на горные (или овражные) и речные. Зерна горных песков менее окатаны. Дробленый песок получают измельчением горных пород. Форма зерен дробленого песка должна приближаться к кубической.

Крупные заполнители для тяжелых бетонов изготовляют из горных пород. В качестве крупного заполнителя используют щебень, щебень из гравия, а также гравий.

В зависимости от крупности зерен щебень классифицируют на четыре фракции: 5...10 (или 3...10), 10...20, 20...40 и 40...70 мм.

Прочность бетона на щебне примерно на 10...15% выше, чем прочность бетона такого же состава на гравии. Это объясняется лучшим сцеплением щебня с цементным камнем. Количество пылевидных и глинистых частиц в крупном заполнителе не более 1...3%.

Пористые заполнители для легких бетонов делятся по происхождению на природные, искусственные (специально изготовляемые) и из отходов промышленности.

По размеру зерен пористые заполнители подразделяют на крупные — с зернами размером 5...40 мм и пески с зернами менее 5 мм.

Крупные пористые заполнители делят на фракции 5...10, 10...20 и 20...40 мм. Форма зерен крупных пористых заполнителей может быть округлой (гравий) или угловатой, неправильной (щебень).

Различают рядовые пористые пески — с зернами размером менее 5 мм, крупные — с зернами размером 1,25...5 мм и мелкие — с зернами размером менее 1,25 мм. Форма зерен пористых песков окатанная и дробленая (угловатая).

Природные заполнители получают путем рассева обломочных (сыпучих) горных пород или частичного дробления и рассева. В основном это местные материалы. Природные пористые заполнители бывают вулканического (песок и щебень из пемзы — вулканического шлака и вулканического туфа), осадочного происхождения (пористые известняки, известняки-ракушечники), известковые туфы, доломиты.

Искусственные пористые заполнители — керамзитовый гравий и песок, щебень и песок из аглопорита, гранулированного доменного шлака, вспученных доменного шлака, перлита и вермикулита — получают из природного сырья и отходов промышленности путем термической обработки с последующим рассевом или дроблением и рассевом. Наиболее широко применяют керамзитовые гравий и песок.

Керамзитовые гравий и песок — искусственные пористые материалы, получаемые вспучиванием при обжиге силикатных пород (глин, трепела, сланцев) или зол тепловых электростанций. В зависимости от размеров зерен керамзитовый гравий классифицируют на фракции 5...10, 10...20 и 20...40 мм. Гравий каждой фракции в зависимости от насыпной плотности подразделяют на марки 250...800. Прочность керамзитового гравия при сдавливании в цилиндре 0,6...4,5 MПa, морозостойкость не менее 15 циклов, влажность не более 2% по массе.

Керамзитовый песок получают дроблением отходов производства керамзитового гравия (зерен диаметром более 40 мм, а также слипшихся при обжиге гранул) или непосредственно обжигом в печах по специальному режиму. Насыпная плотность песка 500...1000 кг/м3. Перлитовый вспученный песок применяют при изготовлении легких бетонов, тепло- и звукоизоляционных материалов, штукатурных растворов, а вспученный перлитовый щебень в качестве заполнителя легких бетонов.

Перлитовый вспученный песок в зависимости от размера зерен подразделяют на рядовой (до 5 мм), крупный (1,25...5 мм), средний (0,16...2,5 мм), мелкий (0,16...1,25 мм) и пудру (менее 0,16 мм).

В зависимости от насыпной плотности перлитовый песок делят на марки 75, 100, 150, 200, 250, 300, 400 и 500, которым соответствуют следующие значения теплопроводности, Вт/(м-К): 0,047; 0,052; 0,058; 0,064; 0,070; 0,076; 0,081 и 0,093. Влажность песка не более 2% по массе.

Перлитовый вспученный щебень подразделяют на фракции 5...10 и 10...20 мм. Различают следующие марки перлитового щебня по насыпной плотности: 200, 250, 300, 400, 500, прочность при сдавливании в цилиндре, МПа: 0,15; 0,30; 0,50; 0,70; 0,90.

Морозостойкость вспученного перлитового щебня должна быть не менее 15. После 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания потеря в массе пробы не должна быть более 8 %. Влажность перлитового песка и щебня не более 2%.

Транспортируют и хранят материалы раздельно по фракциям и маркам в полиэтиленовых или бумажных многослойных мешках, не допуская распыления, увлажнения и загрязнения.

Шлаковую пемзу применяют в качестве пористого заполнителя конструкционных, конструкционно-теплоизоляционных и теплоизоляционных легких бетонов.

В зависимости от размера зерен шлаковая пемза подразделяется на щебень с размером фракций 5...10, 10...20 и 20...40 мм и песок (рядовой — с зернами размером менее 5 мм, мелкий — менее 1,25 мм и крупный — 1,25...5 мм). В зависимости от насыпной плотности щебень каждой фракции делят на марки 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, а песок — на марки 600, 700, 800, 900, 1000. Щебень должен выдерживать 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания с потерей массы, не более 8%.

Вспученный вермикулит — сыпучий зернистый материал чешуйчатого строения, получаемый в результате обжига природных гидратированных слюд. Вспучивание вермикулита приводит к увеличению его объема в 15...20 раз.

По размеру зерен вспученный вермикулит разделяют на крупный (5...10 мм), средний (0,6...5 мм) и мелкий (0,15...0,6 мм). В зависимости от насыпной плотности выпускают вермикулит марок 100, 150 и 200. Плотность вермикулита 2,05...2,71 г/см3, температура плавления 1300°С, коэффициент теплопроводности в зависимости от марки колеблется от 0,061 до 0,075Вт/(м х К), влажность не более 3% по массе.

Благодаря легкости и высокой температуроустойчивости вспученный вермикулит применяют в качестве теплоизоляционной засыпки при температуре изолируемых поверхностей — 260...1100°С, заполнителя для легких бетонов, а также для изготовления теплоизоляционных изделий и огнезащитных, теплоизоляционных и звукопоглощающих штукатурных растворов.

Аглопоритовые песок и щебень представляют собой искусственный пористый материал, получаемый дроблением обработанных методом агломерации зерен глинистых и песчаноглинистых пород (глин, суглинков, глинистых сланцев), кремнистых опаловых пород (диатомита, трепела, опок), а также отходов добычи, обогащения и сжигания твердых топлив (золы и шлака ТЭС и др.).

Аглопоритовый щебень в зависимости от размера зерен подразделяют на фракции 5...10, 10...20 и 20...40 мм, а в зависимости от насыпной плотности — на шесть марок: 400 (до 400 кг/м3), 500 (400...500 кг/м3), 600 (500...600 кг/м3), 700 (600...700 кг/м3), 800 (700... 800 кг/м3) и 900 (800...900 кг/м3).

Морозостойкость щебня должна быть не менее 15 с потерей массы не более 8%.

Аглопоритовый песок в зависимости от размера зерен делят на рядовой — с зернами любых размеров менее 5 мм, крупный — 1,25-5 мм и мелкий — менее 1,25 мм. В зависимости от насыпной плотности песок подразделяется на марки 600, 700, 800, 900, 1000 и 1100. Вода для приготовления бетонных смесей и строительных растворов, а также полива твердеющего бетона и промывки заполнителей должна отвечать требованиям ГОСТа.