Вся электронная библиотека >>>

 Бетоны. Заполнители для бетонной смеси >>

  

 Строительство. Бетоны

Заполнители бетона


Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

 

Глава 4. ВЛИЯНИЕ ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ НА СВОЙСТВА БЕТОНА

 

 

При определении назначения заполнителей (см. гл. 1) перечислены стимулы, побуждающие к их применению. Рассмотрим влияние заполнителей на основные свойства бетонов более подробно.

 

ПРОЧНОСТЬ БЕТОНА

 

Все эмпирические формулы, по которым определяется прочность бетона, содержат коэффициенты, зависящие от качества заполнителей.

Что означает «качество заполнителей», какие конкретные свойства имеются в виду?

В первую очередь это свойства, определяющие сцепление цементного камня с поверхностью зерен заполнителей в бетоне, и собственная прочность заполнителей.

 

Сцепление цементного камня с поверхностью зерен заполнителей. В обычных тяжелых бетонах прочность крупного заполнителя—гравия или щебня —всегда выше прочности растворной части, а прочность мелкого заполнителя — песка (точнее, горной породы   или   минералов,   составляющих   зерна   песка) — больше прочности цементного камня. И тем не менее, прочность раствора оказывается, как правило, меньше прочности цементного камня, а прочность бетона нередко ниже прочности растворной его части. Исследования показали, что прочность бетона зависит не столько от прочности заполнителей, сколько от прочности сцепления цементного камня с поверхностью зерен заполнителей.

В этом можно убедиться, проделав в лаборатории следующий опыт. Приготовим в качестве «заполнителей»» гладкие стальные шары и такие же по размеру шары из парафина. Затем сформуем из цементного раствора одинаковые образцы, в один дз которых введем стальные шары, в другой — парафиновые. После твердения в одинаковых условиях испытаем образцы на прочность. Окажется, что их прочность примерно одинакова, несмотря на то, что в одном «заполнитель» из высокопрочной и жесткой стали, в другом— из слабого пластичного парафина. В обоих случаях прочность образцов будет значительно ниже прочности исходного раствора.

 

 

Отсутствие сцепления цементного камня с заполнителями так резко проявляется в снижении прочности бетона потому, что даже при сжатии бетон разрушается от поперечного растяжения. При отсутствии сцепления цементного камня с заполнителями последние практически не участвуют в сопротивлении действию нагрузки и как бы уподобляются пустотам, ослабляющим сечение. На практике в качестве заполнителя иногда используют гладкоокатанную морскую гальку. Естественно, что прочность бетона при этом не может быть высокой.

Применяя вместо чистого цементного камня бетоны с мелким и крупным заполнителем, стремятся к тому, чтобы замена заполнителем цементного камня в бетоне была эффективной во всех отношениях. Как указано выше, заполнитель занимает в бетоне до 80% объема. Это экономит цемент. Но всегда ли введение в бетон заполнителей эффективно с точки зрения обеспечения высокой прочности конгломерата?

Что касается мелкого заполнителя — песка, то опыты показывают, что прочность цементно-песчаного раствора на кварцевом песке ниже прочности цементного камня. В частности, на обычных цементах получается цементный камень, превышающий в 2 раза марку (активность) цемента по прочности, определяемую в соответствии со стандартом путем испытания образцов из цементно-песчаного раствора 1 :3. Нормальный (Вольский) песок для испытания цементов по ГОСТ 6139—78 — узкофракционный, с окатанными зернами округлой формы — не обеспечивает прочного сцепления с цементным камнем.

Если провести с цементом опыт, аналогичный его стандартному испытанию, но вместо нормального (Вольского) песка использовать природный кварцевый с менее окатанными (более шероховатыми) зерами, то прочность образцов   повысится   (по   данным Ю. М. Баженова на 15...25%), но все равно будет ниже прочности цементного камня.

Если вместо природного песка использовать дробленый из скальных пород, то можно добиться некоторого повышения прочности бетона, хотя и в дробленом песке зерна часто имеют гладкие грани, представляя собой отдельные кристаллы минералов.

Некоторые кристаллические минералы при дроблении разрушаются с разрывом межатомных связей. Обнаружено, что свежедробленые кварцевые заполнители в силу' ионизации поверхности зерен приобретают на короткое время физико-химическую активность, что проявляется в повышении прочности бетона за счет лучшего сцепления.

Однако прочность сцепления цементного камня с поверхностью зерен песка меньше прочности цементного камня, поэтому последняя в цементно-песчаном растворе недоиспользуется.

Щебень в качестве крупного заполнителя лучше гравия, так как имеет более благоприятную для сцепления форму зерен и развитую шероховатую поверхность. Его используют для получения высокопрочных бетонов.

Гравий — самый дешевый крупный заполнитель, залежи его имеются во многих районах страны. Если при применении гравия, как и песка, обеспечивается более или менее надежное его сцепление с цементным камнем, обусловленное только физико-химическим взаимодействием, то при использовании щебня имеет место и механическое зацепление, преодоление которого при разрушении бетона связано с сопротивлением цементного камня срезу.

Помимо формы зерен заполнителей на прочность сцепления с ними цементного камня влияет чистота поверхности. Природные заполнители нередко бывают загрязнены. Например, глинистые примеси, обволакивающие зерна тонкой пленкой, мешают сцеплению. Поэтому их следует предварительно промывать. В случае применения непромытых заполнителей целесообразно при приготовлении бетонной смеси в бетоносмесителе сначала их перемешать с водой и лишь потом добавить цемент. В этом случае примеси, смытые с поверхности заполнителя, равномерно распределятся в цементном тесте и не окажут столь вредного воздействия.

Положительное влияние на сцепление оказывает пористость зерен заполнителя. Благодаря отсосу воды пористым заполнителем в бетонной смеси цементное тесто проникает в открытые поры, т. е. имеет место как бы срастание цементного камня с заполнителем. Кроме того, водопоглощение устраняет опасность образования у поверхности заполнителей водных пленок, мешающих сцеплению.

Наконец, на весьма сложные и не вполне изученные физико-химические процессы, определяющие прочность склеивания составляющих бетона, влияют химический и минералогический составы заполнителей.

Если сцепление цементного камня с заполнителями в бетоне невелико, то разрушение бетона под нагрузкой начинается с зоны контакта, трещины разрушения проходят по цементному камню и поверхности зерен заполнителя, огибая их ( 4.1, а). Если же сцепление надежно, то разрушение бетона происходит по сквозным трещинам, пронизывающим как цементный камень, так и заполнители ( 4.1, б). Именно такая картина разрушения наблюдается при испытании высокопрочного бетона.

 

К содержанию:  Заполнители для бетона

 

Смотрите также:

 

  Полимерные бетоны   Высокопрочный бетон  Растворы строительные  Смеси бетонные   Бетоны  Монолитный бетон и железобетон  Отделочные и облицовочные материалы Строительные материалы и изделия  Строительные материалы   Стройматериалы

 

Свойства заполнителей

Заполнители органические. Древесные заполнители

Наполнители

О заполнителях, наполнителях и добавках

Крупные заполнители

Мелкие заполнители. Песок

Заполнители неорганические

О заполнителях из камыша и костры и о полимерных заполнителях

 

ЗАПОЛНИТЕЛИ ДЛЯ БЕТОНА

Добавки в бетонные смеси

Минеральные порошки-заменители цемента (активные минеральные добавки и наполнители)

Суперпластификаторы

Методы выдерживания бетона на морозе

Биоциды

Комплексные добавки

Добавки в бетонные смеси. Добавки пластифицирующего действия

Регулирующие схватывание бетонных смесей и твердение бетонов

Регулирующие пористость бетонной смеси и бетона

Придающие бетону специальные свойства

Полифункционального действия

Комплексные добавки-модификаторы

Армирующая фибра

Добавки для бетона

 

Заполнители

Изменение насыпной плотности песка в зависимости от его влажности

Цементы. Цементы на основе портландцементного клинкера. Портландцемент и шлакопортландцемент

Цементы сульфатостойкие

Цемент для строительных растворов

Портландцементы белые

Алюминатные цементы

Тенденции в области развития нормативной базы цементной промышленности

Цементные бетоны. Бетоны

Выбор материалов для бетона

Общие положения по расчету состава бетона

Добавки в бетон

 

ПРИГОТОВЛЕНИЕ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ. Свойства бетонных смесей

Приготовление бетонных смесей

 

НАУКА О ЦЕМЕНТЕ

1.2. ПОЛУЧЕНИЕ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА

1.3. СОСТАВ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА

1.4.2. Двухкальциевый силикат

1.4.3. Трехкальциевый алюминат

1.4.4. Ферритная фаза

1.4.5. Портландцемент

1.5. МЕХАНИЗМ ГИДРАТАЦИИ

1.5.2. Трехкальциевый алюминат

1.5.3. Портландцемент

2. ДОБАВКИ-УСКОРИТЕЛИ

3. ВОДОПОНИЗИТЕЛИ И ЗАМЕДЛИТЕЛИ СХВАТЫВАНИЯ

3.1.1. Классификация добавок-водопонизителей по их влиянию на сроки схватывания и темп гидратации цемента

3.1.2. Химический состав и производство добавок-водопонизителей — замедлителей схватывания

3.1.2.1. Лигносульфонаты

3.1.2.2. Гидроксикарбоновые кислоты

3.2. ПРИГОТОВЛЕНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДОПОНИЗИТЕЛЕЙ-ЗАМЕДЛИТЕЛЕЙ

3.2.2. Технология введения добавок

3.2.3. Условия хранения и время жизни добавок

3.2.4. Дозировка добавок

4. СУПЕРПЛАСТИФИКАТОРЫ

4.1.1. Классификация суперпластификаторов

4.1.2. Пластифицирующее действие

4.1.3. Области применения и ограничения

4.2. ДЕЙСТВИЕ СУПЕРПЛАСТИФИКАТОРОВ НА ЦЕМЕНТНЫЕ ПАСТЫ

4.2.2. Адсорбция

4.2.3. Дзета-потенциал (£-потенциал)

4.2.4. Гидратация цемента и микроструктура цементного камня

4.2.5. Оценка качества добавок

4.3. БЕТОННАЯ СМЕСЬ

6. МИНЕРАЛЬНЫЕ ДОБАВКИ

6.3.1. Вулканические стекла

6.3.2. Вулканические туфы

6.3.3. Обожженные глины и сланцы

6.3.4. Диатомовые земли

6.4.1.2. Зола рисовой шелухи

6.4.1.3. Кремнезем, осажденный из газовой фазы – белая сажа

6.4.1.4. Доменный шлак

6.4.1.5. Другие шлаки

8.2. ПРИГОТОВЛЕНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ ПРОТИВОМОРОЗНЫХ ДОБАВОК

9. СМЕШАННЫЕ ДОБАВКИ

9.3.6.2. Состав бетонной смеси

9.4. ДОБАВКИ, ПОНИЖАЮЩИЕ ВЛАГО-И ВОДОПРОНИЦАЕМОСТЬ

9.4.1. Виды добавок

9.4.7. Применение добавок

9.5. ДОБАВКИ, ЗАЩИЩАЮЩИЕ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЩЕЛОЧЕЙ НА ЗАПОЛНИТЕЛИ

9.5.2. Виды химических добавок

9.6. ДОБАВКИ, ОБЛЕГЧАЮЩИЕ ПОДАЧУ БЕТОНА И РАСТВОРА НАСОСАМИ

9.6.2. Виды добавок

9.6.3.2. Введение добавки

9.7. ФЛОКУЛИРУЮЩИЕ ДОБАВКИ

9.7.2 Виды добавок

9.8. БАКТЕРИЦИДНЫЕ, ФУНГИЦИДНЫЕ И ИНСЕКТИЦИДНЫЕ ДОБАВКИ

9.8.2. Виды добавок

9.9. ИНГИБИТОРЫ КОРРОЗИИ

9.9.2. Виды добавок

9.9.4.1. Введение добавки

9.10. ДОБАВКИ ДЛЯ ТОРКРЕТИРОВАНИЯ БЕТОНА

 

7.3.1.3. Заполнители

7.3.2. Подбор состава смеси