Розділ 8.
ХАРАКТЕРИСТИКА МАТЕРІАЛІВ ДЛЯ РОЗЧИНІВ
І БЕТОНІВ
8.1. Функції
заповнювачів у бетонах і розчинах.
Класифікація
заповнювачів
Заповнювачами
називають сипку суміш мінеральних або
органічних зерен природного чи штучного
походження. В’яжучі речовини скріплюють
зерна заповнювача і утворюється міцне
каменеподібне тіло. У складі бетонних
або розчинних композицій заповнювачі
виконують ряд важливих функцій:
займаючи в
бетоні понад 80 % об’єму, скорочують
витрати цементної складової;
підвищують
модуль пружності бетонів, знижують
їхню повзучість, створюють у бетоні
твердий кістяк, що приймає на себе
усадочні напруження і тим самим запобігає
утворенню тріщин;
високоміцний
заповнювач разом із цементною матрицею
забезпечує міцність бетону;
пористі
заповнювачі знижують середню густину
і теплопровідність бетонів;
окремі види
заповнювачів (залізна руда, чавунний
дріб) надають бетонам радіаційно-захисні
властивості.
Залежно
від величини зерен
розрізняють:
великі
заповнювачі (гравій і щебені) – розмір
часток 5...70 мм;
дрібні
заповнювачі (пісок) – розмір часток
0,14...5 мм.
За походженням
заповнювачі бувають :
природними
(отримані шляхом переробки гірських
порід);
штучними
(доменні й паливні шлаки, золи, керамзит
тощо).
За щільністю
зерен
заповнювачі підрозділяють на :
Придатність
заповнювачів, як складових бетонів або
розчинів, визначається рядом параметрів.
Заповнювачі повинні відповідати таким
вимогам:
мати певне
оптимальне співвідношення зерен різного
розміру, щоб об’єм порожнин між зернами
був мінімальним;
поверхня зерен
повинна забезпечувати гарне зчеплення
із в’яжучим;
заповнювачі
не повинні містити домішок, що
перешкоджають адгезії цементного тіста
до поверхні зерен.
8.2. Оцінка
якості дрібного заповнювача
Піски, які
застосовують для виготовлення будівельних
розчинів і бетонів, можуть бути:
природні
(гірські,
яружні, річкові, морські), що являють
собою сипкі суміші головним чином зерен
кварцю SiO2;
штучні
( важкі , легкі ), отримані дробленням
щільних ( базальт, діабаз, мармур) і
пористих (пемза, туф) гірських порід.
Зернова
суміш піску визначається
за результатами просівання проби через
стандартний набір сит. Для пісків це
сита з отворами, мм: 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; і
0,14.
Після
просівання встановлюють часткові
залишки:
2,5;
1,25;
0,63;
0,315
(у вагових і відсоткових одиницях), потім
розраховують повні
залишки.
Повний
залишок (А2,5;
А1,25;
А0,63;
А0,315
і т.д.) на будь – якому ситі дорівнює
сумі залишків на цьому ситі й усіх вище
розташованих. На підставі результатів
ситового аналізу розраховують модуль
крупності піску:
Мкр
= А2,5
+ А1,25
+ А0,63
+ А0,315
+А0,16/
100.
Отримані
значення повних залишків далі
використовують для побудови кривої
розсіву, положення якої аналізують щодо
області допустимих значень (рис. 12.1).
Якщо крива
лежить у межах заштрихованої області
стандартного графіка - заповнювач
придатний для виготовлення бетонів або
розчинів.
Присутність
у піску пилуватих, глинистих і мулистих
домішок
знижує міцність і морозостійкість
бетонів і розчинів. Кількість таких
домішок визначається богаторазовим
промиванням водою (відмулюванням). У
природних пісках допускається вміст
пилуватих і глинистих домішок до
3
% від маси піску.
Присутність
у піску органічних домішок
встановлюють колориметричним методом.
Пробу піску обробляють розчином їдкого
натрію NaOH і за зміною кольору щодо
еталону судять про наявність органіки.
Якщо колір розчину темніше еталону,
пісок не рекомендують застосовувати
як заповнювач, тому що виявлені в ньому
органічні домішки будуть сповільнювати
строки тужавлення і твердіння бетонів
і розчинів, і тим самим знижувати їхню
міцність.
Рис.
8.1. - Графік зернового складу піску:
1
— допустима
нижня межа крупності піску (Мк~
1,5);
2—
рекомендована
нижня межа крупності піску (Мк
= 2,0) для бетонів класу В15 і вище; 3
—
рекомендована нижня межа крупності
піску (Мк
= 2,5) для бетонів В25 і вище; 4 — допустима
верхня межа крупності піску (Мк
= 3,25) для розчинів і бетонів (заштрихована
область — піски, допустимі для
використання)
8.3 Оцінка
якості великого заповнювача
Як великий
заповнювач для бетонів застосовують
щебені, гравій, керамзит, жужільну пемзу,
аглопорит, спучені перлітовий пісок і
щебені.
Для великих
заповнювачів одним з найважливіших
показників є насипна густина і міжзернова
пустотність. Оскільки в процесі формування
структури бетону порожнечі між зернами
великого заповнювача заповнюються
цементно-піщаним розчином, важливо, щоб
міжзернова пустотність була найменшою.
Звичайно вона становить 40...50 %. Регулювання
міжзернового простору здійснюють
підбором зернової суміші.
Зернова
суміш
великого заповнювача.
За крупністю зерен щебені й гравій
розділяють на наступні фракції: 5...10;
10...20; 20...40; 40...70.
Вміст різних
фракцій у великому заповнювачі для
бетонів нормується стандартом (табл.
12.5).
Таблиця 8.1 -
Вміст фракцій крупного заповнювача
Найбільша
крупність заповнювача, мм
Вміст фракцій
у великому заповнювачі, %
5...10
10...20
20...40
40...70
20
25...40
60...75
-
-
40
15...25
20...35
40...65
-
70
10...20
15...25
20...35
35...55
Шкідливі
домішки
(органічні,
пилуваті, глинисті) у великому заповнювачі
можуть бути, такі самі, як і у пісках.
Методи їхнього визначення аналогічні.
Міцність
великого
заповнювача для важких бетонів повинна
бути в
1,5...2 рази вище міцності бетону.
8.4 Пористі
заповнювачі
Заповнювачі
для приготування легких бетонів бувають
природними, штучними або отриманими з
відходів промисловості.
Керамзит
є штучним пористим заповнювачем, який
отримують випалюванням попередньо
відформованих глинистих гранул, що
здатні до спучування. При невеликій
насипній густині (120...600 кг/м3)
має порівняно високу міцність. Випускають
у вигляді гравію (гранули 5...40 мм) і піску
(зерна менше 5
мм). Марка керамзиту встановлюється
залежно від насипної густини – від 250
до 600 кг/м3.
Жужільна
пемза –
пористі щебені, отримані спучуванням
розплавлених металургійних шлаків з
наступною швидкою фіксацією пористої
структури шляхом різкого охолодження,
тому що сировиною для виробництва
жужільної пемзи служать техногенні
відходи. Даний вид заповнювача економічно
дуже ефективний. Міцність пемзи – від
0,4 до 2 МПа .
Аглопорит
- пористий
заповнювач у вигляді гравію, щебенів.
Одержують шляхом спікання сировинної
шихти із глинистих порід і паливних
відходів.
Спучені
перлітові пісок і щебені - пористі
зерна білого або світлоосірого кольору,
одержані шляхом швидкого випалювання
вулканічних склоподібних гірських
порід (перліту, обсидіану). Залежно від
розміру зерен спучений перліт поділяють
на щебінь і гравій з насипною густиною
100...500 кг/м3
й пісок з насипною густиною 100...600 кг/м3.
8.5 Оцінка
якості води
Воду (ГОСТ
23732) використовують
для приготування бетонних сумішей та
поливання в літній час відкритих
поверхонь монолітного бетону.
Можна застосовувати
воду, яка має значення показника рН у
межах 4,0…12,5 і
відповідає технічним умовам. Наявність
шкідливих домішок у воді перешкоджає
нормальному тужавінню і твердінню
цементу й призводить до появи у бетоні
сполук, що знижують його міцність та
довговічність.
Використання
води, що містить органічні речовини,
такі як цукор та феноли, призводить до
сповільнення процесу гідратації цементу
та зниження міцності бетону. Вміст
кожного з них не повинен перевищувати
10 мг/л.
Домішки
нафтопродуктів, мастил, жирів, що осідають
на поверхні цементних зерен та заповнювача,
мають негативний вплив не тільки на
процеси гідратації, але й погіршують
зчеплення заповнювача з цементним
каменем та знижують міцність бетону.
Важливо знати
про наявність у воді розчинних солей,
зокрема таких, які містять аніони SO42-
та Сl-.
Розчинені солі
при підвищеній концентрації кристалізуються
у порах цементного каменю й утворюють
на поверхні бетону висоли, які значно
погіршують зовнішній вигляд виробів.
Сумарний вміст солей у воді замішування
не повинен перевищувати 5 г/л. Сульфат-іони
можуть бути причиною корозії цементного
каменю, яка призводить до його руйнування,
а хлор-іони здатні викликати корозію
також і сталевої арматури. Вміст
сульфат-іонів не повинен бути вищим ніж
2,7 г/л, а хлор-іонів - 1,2...3,5 г/л.