Зависимость прочности бетона от вида заполнителя


Влияние заполнителей на свойства бетона

Использование заполнителей в бетонной смеси позволяет не только улучшать технические свойства бетона, но и экономить на расходе цемента, а цемент в свою очередь является один из самых дефицитных и дорогих компонентов.

При использовании высокопрочного заполнителя в бетоне образуется жесткий скелет, который увеличивает его прочность и уменьшает величину деформации под нагрузкой. Так же уменьшается и ползучесть бетона – это такой вид деформации, который возникает при высокой и длительной нагрузке бетонной конструкции.

Кроме того заполнители позволяют увеличить долговечность бетонной конструкции путем уменьшения усадки готового бетона. При твердении цементного камня, происходит его усадка, которая достигает 2 мм на метр толщины бетонной конструкции. И самое опасное в таких деформациях это то, что при возникновении неравномерной усадки резко возрастает внутреннее напряжение бетонной конструкции, которые в будущем могут вызвать микротрещины.

Использование заполнителей в бетоне позволяет уменьшить его усадку в несколько раз по сравнению с усадкой цемента. В момент твердения бетона и набора прочности, заполнители, входящие в его состав, воспринимают на себя усадочные напряжения, тем самым позволяя их уменьшить.

Любые виды пористых заполнителей позволяют улучшить теплотехнические свойства бетона. Такие заполнители чаще принимают в составе легких бетонов, так как сам заполнитель имеет малую плотность он, тем самым уменьшает плотность легкого бетона и увеличивает его пористость, что позволяет уменьшить теплопроводность готовой бетонной конструкции.

А в специальных видах бетона заполнители являются необходимым компонентом, так как придают таким бетонам их специальные свойства. К специальным видам бетонам относятся жаростойкие, кислотостойкие, морозостойкие, для радиационной защиты и другие.

Но еще большую роль заполнители играют в силикатных бетонах. Все дело в том, что зерна заполнителя вступают в непосредственное взаимодействие с вяжущим веществом и поэтому свойства конечного бетона во многом зависят от минералогического состава и удельной поверхности зерен заполнителя.

Учитывая все те преимущества и улучшения свойств, которые заполнитель придает бетону, не удивительно, что общая стоимость заполнителей составляет от 30% до 50% от общей стоимости бетонной или железобетонной конструкции. Поэтому в некоторых ситуациях стараются использовать более и дешевые и легкодоступные заполнители для того, чтобы снизить общую стоимость строительства. Кроме того более доступные местные заполнители в районе строительства позволяют снизить количество транспортных перевозок и тем самым ускорить процесс строительства объекта.

Поэтому самой важной задачей технологии бетона, является правильный подбор заполнителей и их разумное использование.

Разновидности легких бетонов и их применение

В частном и профессиональном строительстве используются:

Пористые бетоны. Перлитобетон, керамзитобетон, аглопоритобетон.Ячеистые бетоны. Газобетон и пенобетон.Бетонные смеси на органических заполнителях. Костробетон, полистиролбетон и арболит.

Легкие бетоны на пористых заполнителях

Широко используются в рамках частного строительства, в том числе как основа возведения одноэтажных построек.

Керамзитобетон

Стройматериал, содержащий в себе цемент, песок и наполнитель (керамзит). Базовые пропорции:

1 часть цемента;2 части мелкозернистого наполнителя;3 части крупнозернистого наполнителя.

В смесь обязательно добавляются воздухововлекающие добавки (омыленная древесная смола).

Керамзит – пористый материал, с удельным объёмным весом 300-600 килограмм на кубический метр. Отличительная особенность – способность сильно впитывать и хранить в себе воду. Специфика приготовления бетонной смеси:

В ёмкость или бетономешалку засыпают 1 часть цемента, 1 часть воды и 2 части песка, после чего тщательно перемешивают ингредиенты. Смесь дополняют керамзитом – 3 части крупнозернистого наполнителя.

В процессе повторного перемешивания готовый раствор должен быть влажным. Если керамзит забирает в себя много воды, то необходимо дополнительно вливать жидкость порциями по 5-7 литров не останавливая смешивание до тех пор, пока гранулы вещества не покроются цементной «глазурью» со всех сторон.

Вышеописанная схема применяется для создания кирпичных блоков с массой 15-20 килограмм. Если на основе керамзитобетона делается стяжка, то нужно добавлять значительно больше воды, чтобы бетонная смесь при замесе напоминала «сметаноподобную» эссенцию. Заливаемый пол изолируется от жестких конструкций и иных типов бетона с помощью многослойной полиэтиленовой плёнки.

Сейчас читают: Фасадные панели из фибробетона

Виды и классификация легких бетонов

Преимущества материала:

Высокая скорость строительных работ;Эффективное взаимодействие с различными отделочными материалами;Отсутствие необходимости заливки тяжелого фундамента под постройку и керамзитобетонных блоков;Низкие коэффициенты водопоглощения и теплопроводности после застывания смеси;Отсутствие плесени и невысокая стоимость блоков по сравнению с аналогичными материалами той же прочности.

Перлитобетон

Плотность такой бетонные смеси в затвердевшем состоянии – 600-1200 килограмм на кубический метр. Основа материала – вспученный перлит, представляющий собой мелкодисперсный материал, получаемый из измельченных вулканических пород прямым обжигом.

Особенности перлитобетона:

Легкость и огнестойкость;Простота использования и воздухопроницаемость;Экологическая чистота;Высокую степень водопоглощения.

Виды и классификация легких бетонов

В рамках частного строительства перлитобетон используют для выкладки каминов, создания «тёплой» штукатурки, как базис под декоративные работы.

Аглопоритобетон

Основа бетонной смеси – комбинация обработанной шихты глины и зольно-злаковых отходов обогащения угля.

У продукции невысокой класс прочности на сжатие – B2,5-B7,5. В сухом состоянии относительная плотность – 1000-1500 килограмм на кубометр. Коэффициент теплопроводности – 0,3-0,6.

Аглопоритобетон применяется при возведении внутренних стен низкоэтажных конструкций либо основы хозяйственных построек.

Бетоны на облегченных органических заполнителях

Заполнителем этого типа бетонов выступает разнообразная органика.

Арболит

В качестве заполнителя применяется измельченная древесина в щепкообразном состоянии. Минерализатор – хлорид кальция, жидкое стекло, сульфат алюминия или иные компоненты, нейтрализующие негативное воздействие органики на цемент.

Относительная плотность арболита – 400-850 килограмм на кубический метр. Затвердевшая смесь обладает высокой прочностью на изгиб, поглощает звуки, не горит и удобна для любых видов обработки. Прочие параметры:

Водопоглощение – 50-80 процентов при замешивании;Морозостойкость – 40-50 циклов заморозки/разморозки;Усадка – 0,4-0,5 процента;Упругость – 1000-2300 МПа.

Виды и классификация легких бетонов

Арболит используется при возведении малоэтажных зданий хозяйственного и жилого назначения, создания наружных ограждающих конструкций.

Костробетон

Органический наполнитель бетонной смеси – одревесневшие части стеблей культивирующейся конопли. Обязательная добавка – хлористый кальций, сернокислый глинозем или известь, позволяющая избежать ухудшения сцепляющих свойств цемента.

Костробетон не подвержен гниению, малопривлекателен для грызунов и насекомых. Объемная масса – 400-700 килограмм на кубический метр. Продукция обладает низкой теплопроводностью и звукопроводностью, удобна в механической обработке. Применяется для вторичных работ в рамках частного строительства – тепловая и звуковая изоляция, внутренние перегородки жилых помещений.

Полистиролбетон

Распространенный композиционный материал. Пористый заполнитель – гранулы вспененного полистирола, являющиеся основным продуктом полимеризации винилбензолов.

Преимущества:

Хорошие звукоизоляционные и теплоизоляционные свойства, сравнимые с идентичными характеристиками минеральной ваты, пеностекла и пенопласта.Экономичность и низкая нагрузка на фундамент.Экологическая чистота и невысокое водопоглощение.Высокий коэффициент морозостойкости.Минимальный уровень усадки и сбалансированные показатели сцепления со штукатурной смесью.Незначительная паропроницаемость.

Относительная плотность полистиролбетона – 200-600 килограмм на кубометр.

Виды и классификация легких бетонов

Сфера использования:

Монолитное и классическое частное домостроение.Заполнение пространства внутри критических и вторичных конструкций – несущих стен, заборов, бетонных ростверков.Альтернативное утепление помещений.Комплексные меры, обеспечивающие уменьшение нагрузочного веса на различные конструкции – бассейны, профилированные настилы, плавсредства.

Ячеистые бетоны

Основа бетонных смесей такого типа – кремнеземистые заполнители, формирующие в результате реакций пустоты сферической или овальной формы.

Пенобетон

Этот тип бетонной смеси создаётся на основе цементно-песочного раствора, воды и пенообразователя. Последний формирует мелкие, средние и крупные поры, выступающие заменителем классических заполнителей.

В зависимости от конкретного состава, лёгкий тип пенобетона бывает теплоизоляционным, конструкционно-теплоизоляционным и конструкционным. Основная особенность материала – длительный набор прочности. На номинальные параметры он выходит за 20-40 дней после заливки (в зависимости от климатических условий) и в течение 2-3 лет его характеристики постепенно улучшаются.

Относительная прочность пенобетона – 10-90 килограмм на квадратный сантиметр. Материал применяется при монолитном и классическом строительстве домов, в качестве комплексной теплозвуковой изоляции перекрытий, полов, стен, крыш. Благодаря простой технологии производства изделия из пенобетона обходятся дешевле, чем обычный бетон. Небольшая масса и простота обработки позволяет не только снижать расходы на транспортировку, но и применять продукцию при любом типе строительства.

Виды и классификация легких бетонов

Недостатки пенобетона:

изгибается, дает значительную усадку, механически непрочный.

Газобетон

Классический ячеистый бетон производится из кварцевого песка, цемента и газообразователей.

Газообразователь – мелкодисперсный алюминий. После его соединения с известковым раствором или сильнощелочным цементом формируется химическая реакция с образованием алюминатов кальция и газообразного водорода. Последний вспенивает раствор, создаёт сообщающиеся друг с другом замкнутые споры сферической или овальной формы, достигающие диаметра 4 мм.

Виды и классификация легких бетонов

Газообразующие добавки представлены алюминиевыми пастами и суспензиями, поскольку в сухом сыпучем виде вещество образует много пыли.

Сфера применения газобетона – коммерческое, жилищное и промышленное строительство. Из материала делают стеновые перегородочные блоки, внутренние плиты перекрытия, перемычки, в том числе армированного типа. Достоинства и недостатки материала идентичны пенобетону.

Зерновой состав заполнителя

Заполнители бывают двух видов: крупный и мелкий. К крупному заполнителю относятся щебень и гравий, это заполнители с крупностью зерен более 5 мм. К мелкому заполнителю относятся пески, естественные или искусственные.

Так как разные заполнители в разных объемах по-разному влияют на все свойства бетона, то к этим заполнителям предъявляются некоторые требования, которые учитывают данное влияние.

Любой заполнитель является зернистым материалом, который представляет собой совокупность всех зерен. И для каждого из заполнителей имеется ряд общих закономерностей.

Самое большое влияние на свойства бетона влияет зерновой состав, а так же чистота и прочность заполнителя.

Зерновой состав – это показатель, который определяет содержание в заполнителе зерен разного размера. Для того чтобы определить зерновой состав конкретного заполнителя, нужно взять небольшой объем заполнителя для пробы и просеять его через стандартные сита, величина отверстия которых варьируется от 14 до 70 мм.

Заполнители для бетонов

Заполнители занимают в бетоне и в строительных растворах до 80% объема, оказывая влияние на их прочность, долговечность и стоимость.

К этой теме → Пропорции и применение марок бетонов

Песок

Песок – основной заполнитель бетона и растворов различного состава и назначения. От свойств песка, от его гранулированного и химического состава зависит расход цемента, качество выполняемых работ и долговечность возводимых строительных конструкций.

Природный песок – рыхлая смесь зерен крупностью 0,16…5 мм – состоит главным образом из зерен кварца SiО2. Возможна примесь полевых шпатов, известняка, слюды. Насыпная плотность природного песка – 1300…1500 кг/м³.

Песок может быть речным, морским, озерным, горным, овражным и карьерным. Овражный и горный засорены глинистыми примесями, озерный – илом. Загрязненный песок промывают, содержание в нем глины, ила, пыли и прочих примесей не должно превышать 5%.

По крупности зерен песок делится на пылеватый, мелкий, средний, крупный и гравелистый.

По происхождению пески делятся на природные, образовавшиеся в результате выветривания горных пород, и искусственные, получаемые в результате дробления твердых горных пород.

Горные (овражные)

пески образуются в результате выветривания горных пород и последующего переноса продуктов выветривания ветром и ледниками. Угловатая форма и шероховатость поверхности зерен способствуют хорошему сцеплению их с вяжущим. Недостаток таких песков – загрязненность глиной и примесь в них гравия.

Речные и морские пески

более чистые, их зерна бывают, как правило, округлой формы в связи с длительным воздействием движущейся воды. Наиболее вредная примесь и в этих песках – глина, так как она уменьшает сцепление составляющих самой смеси.

Искусственные пески

, используемые значительно реже, бывают тяжелые и легкие. Тяжелые пески получаются путем дробления плотных горных пород (базальт, диабаз, мрамор, гранит). Легкие пески получают дроблением пористых пород (пемза, туф) или изготавливают специально (перлитовый и керамзитовый песок).

Поступающий на строительство песок должен отвечать определенным требованиям по зерновому (гранулометрическому) составу, наличию примесей и загрязнений. Зерновой состав песка определяют его просеиванием через стандартный набор сит с размерами ячеек: 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 и 0,16 мм. Основываясь на результатах просеивания, песку присваивают модуль крупности (табл. 13).
Таблица 13. Гранулометрический состав песка

Группа пескаМодуль крупности МкПолный остаток на сите 0,63 мм (%)Водопотребность песка (%)
Повышенной крупности3,0…3,565…755…4
Крупный2,5…3,045…656…5
Средний2,0…2,530…458…6
Мелкий1,5…2,010…3010…8
Очень мелкийменее 1,5менее 10более 10

Количество мелких зерен в песке, проходящих через сито 0,16 мм, не должно превышать для песка, используемого в строительных растворах, 20%, а в бетонах – 10%.

Существует и другой критерий оценки песка (грунта) по гранулометрическому составу, который для индивидуальных застройщиков может быть более приемлемым (табл. 14).
Таблица 14. Классификация песков по гранулометрическому составу

ГрунтыРазмеры частиц (мм)Содержание частиц по массе (%)
Гравелистые>2>25
Крупные> 0,5>50
Средней крупности>0,25>50
Мелкие>0,1>75
Пылеватые>0,1<75

Основная цель заполнителя – образовать скелет бетонного массива, помешать развитию трещин, возникающих при усадке бетонного камня. Смесь крупного и мелкого песка со щебнем – идеальный заполнитель для этой цели (Рисунок 90, а). Подобный состав хорошо подходит для приготовления подвижных и жестких бетонов.

Рисунок 90. Структура бетона с песком различного зернового состава: А – песок с мелкими и крупными фракциями; Б – песок с мелкими фракциями

Мелкий песок не может создать достаточно жесткую пространственную структуру (Рисунок 90, б), но его хорошо использовать для приготовления кладочного или штукатурного раствора.

Для хорошего соединения зерен песка в растворе или бетоне необходимо, чтобы цементное тесто покрывало всю поверхность каждой песчинки. Поэтому расход цемента увеличивается с увеличением объема мелких фракций песка. Очевидно, что чем больше разных фракций в песке, тем меньше объем цементного камня, а следовательно – и цемента.

Подбирая песок для проведения строительных работ, следует учитывать его влияние на свойства бетона.

Присутствие в песке органических примесей замедляет схватывание и твердение цемента и тем самым снижает прочность бетона или раствора.

Крупные куски глины следует удалять в процессе загрузки песка для приготовления бетонной смеси. Мелкие частицы глины не окажут существенного влияния на прочность бетона, но, являясь пластификатором, улучшат удобоукладывасмость бетонной смеси.

Смирнов В.А. Материаловедение. Отделочные строительные работы. Учебник. М.: ПрофОбрИздат, 2001.

Возможность использования глины в качестве пластифицирующей добавки в растворах обоснована в 1930-х г. НА. Поповым. Казалось бы, что по аналогии с бетоном присутствие глины в растворе должно снижать его прочность и морозостойкость. Однако в цементно-глиняных растворах частицы глины равномерно распределены по всему объему, а не находятся в виде комьев и пленок, обволакивающих песок.

Если требуется удалить глину из песка, то для этого песок помещают в деревянный ящик и промывают потоком воды. В большинстве случаев этого не требуется.

Водопотребность песка

– наибольшее количество воды, которое может быть принято сухим песком в весовом отношении. Мелкий песок может принять влаги в 2 раза больше, чем крупный, благодаря большей поверхности смачивания зерен.

Плотность песка

– важный параметр при составлении смеси для бетона или раствора. Насыпная плотность изменяется с изменением его влажности своеобразным образом: – совсем сухой песок имеет насыпную плотность 1500 кг/м³; – при влажности 5% она уменьшается до 1300 кг/м³; – при влажности 15% и более она увеличивается до 1900 кг/м³. Для приблизительного расчета можно принять, что в одном ведре объемом 10 литров – 15 кг песка.

При использовании песка, лежащего под открытым небом, в процессе приготовления цементной смеси необходимо учитывать как повышение его плотности от дождей, так и наличие самой влаги.

При указании состава смеси всегда подразумевают весовое соотношение сухого песка и цемента. Если же дозирование – объемное, то изменение плотности песка от степени его влажности обязательно следует учитывать.

Щебень и гравий

Гравий

– мелкие камни округлой формы и небольшого размера. Гравий бывает щебневидным, малоокатанным, яйцевидным, лещадным, игловатым. Длина мелкого гравия 0,5…2 см; среднего – 2…4 см; крупного – 4…8 см.

Щебень

– камень такой же крупности, как и гравий. Щебень получают дроблением горных пород или кирпича, тяжелых доменных шлаков, пемзы, отслуживших бетонных конструкций.

В процессе бетонирования осбенно крупных конструкций возможно использование щебня размером до 15 см.

Составляющие щебня имеют угловатую форму. От гравия щебень отличается тем, что имеет более шероховатую поверхность, что повышает его сцепление с цементным камнем. Именно поэтому для бетона повышенной прочности используют не гравий, а щебень. При использовании щебня, особенно гранитного, необходимо проверять фон его радиоактивности.

Морозостойкость щебня определяет морозостойкость бетона. При использовании щебня из известковых камней или кирпичного боя, способных задерживать в себе влагу, морозостойкость бетона сильно снижается. Поэтому при бетонировании фундамента, находящегося в зоне повышенной влажности и подверженного частой смене циклов «замораживание-оттаивание», их использовать нельзя.

Чтобы щебень и гравий не снижали прочности и долговечности бетона, они не должны содержать пылеватые, глинистые и илистые примеси более 1…3%. При необходимости вредные примеси вымывают водой.

В одном ведре объемом 10 литров – 15…18 кг щебня.

Чем больше в щебне различных фракций, тем больше его насыпная плотность. При использовании такого щебня в качестве заполнителя бетона потребуется меньше песка и цемента.

Пористые заполнители

Пористые заполнители для легких бетонов получают в основном искусственным путем (керамзит, шлак, перлит, пенополистирол…). Пористые фракции выпускают размерами 5…10 мм; 10…20 мм; 20…40 мм. При приготовлении бетонной смеси их смешивают в нужном соотношении.

Керамзит

– гранулы округлой формы с пористой сердцевиной и спекшейся оболочкой. Благодаря такому строению прочность гранул керамзита достаточно высока. Получают керамзит во вращающихся печах быстрым обжигом легкоплавких глинистых пород с большим содержанием оксидов железа и органических примесей до их вспучивания. Керамзит выпускают в виде гранул размером 5…40 мм и песка (зерна менее 5 мм). Марка керамзита (насыпная плотность) – от 250 до 600 кг/м³. Морозостойкость керамзита – не менее Мрз 15. Керамзит используется в качестве заполнителя керамзитобетона или в качестве утеплителя. Крупные фракции керамзита позволяют обеспечить наилучшие теплоизолирующие характеристики. Прочность керамзита достаточно высока – 6 МПа.

Шлаковая пемза

– пористый щебень, получаемый вспучиванием расплавленных металлургических шлаков путем быстрого охлаждения водой или паром. Этот вид пористого заполнителя экономически очень выгоден, т.к. сырьем служат промышленные отходы, а переработка их крайне проста. Марка шлаковой пемзы – от 400 до 1000. Прочность её соответственно – от 0,4 до 2 МПа.

Шлак каменноугольный

, возникший при сжигании каменного угля, содержит некоторое количество частиц несгоревшего угля, серного колчедана и других вредных для цемента примесей, поэтому его использовать не следует. Хороший шлак представляет собой массу спекшихся стекловидных корочек серого и рыжего цвета с синевой, а также небольшого количества пористых кусков светло-серого или желтого цвета. Если пористых кусков много и шлак непрочен, то для получения доброкачественного раствора требуется больше цемента. Кроме того, в пористых кусках почти всегда имеется несгоревший уголь.

Шлак, пролежавший долгое время в отвалах, размельчается, и количество вредных примесей в нем уменьшается. Необходимо иметь в виду, что очень мелкий пылеватый шлак, проходящий через сито с ячейкой менее 1 мм, применять для приготовления строительных растворов не следует.

Вспученные перлитовый песок и щебень

– пористые зерна белого или светло-серого цвета, получаемые путем быстрого нагрева до 1000…1200°С вулканических горных пород, которые содержат небольшое количество гидратной связанной воды. При обжиге исходная порода увеличивается в объеме в 5…15 раз, а пористость образующихся зерен достигает 85…90%. Перлитовый песок – особо легкий вид мелкого заполнителя (насыпная плотность – 75…400 кг/м³). Щебень, выпускаемый во фракциях 5…10 и 10…20 мм, имеет плотность от 200 до 500 кг/м³.

Пенополистирол

– гранулы вспененного полистирола диаметром около 5 мм. Пенополистирол имеет плотность 15…35 кг/м³, в зависимости от марки; отличается малой гигроскопичностью (0,05…0,2%), его водопоглощение – не более 2 – 3% от объема. Работает от – 65°С до + 60°С, из-за чего им не рекомендуется утеплять бани. При перевозке или хранении пенополистирола или изделий из него необходимо обеспечить защиту от воздействия солнечных лучей.

После обработки гранул специальным адгезивом [омыленный древесный пек (ЦНИПС-1)], обеспечивающим хорошее их сцепление с цементом, гранулы применяют в качестве заполнителя пенополистиролбетона.

Вода

Вода для приготовления бетонной смеси должна быть без запаха, не должна содержат масла, агрессивные вещества и т.п., задерживающие твердение цемента, вызывающие его коррозию и образующие высолы на открытых поверхностях конструкции. К таким примесям относятся соли и кислоты. Болотная вода, богатая органическими примесями, а также сточные воды, содержащие жир, сахар, кислоты и другие включения, для приготовления бетона не пригодны.

Обычно применяют водопроводную, речную или колодезную воду, а в ряде случаев – морскую, если содержание солей в ней не превышает 5 г/л. Нельзя применять морскую воду при бетонировании внутренних конструкций жилых и общественных зданий в сухом и жарком климате, т.к. морские соли могут выступить на поверхности бетона или вызвать коррозию металла.

Если бетонную смесь готовят в теплое время, лучше использовать холодную воду, чтобы бетон не схватился слишком быстро. Зимой лучше применить теплую воду, подогретую до 40°С.

Пустотность заполнителей

Пустотность заполнителей – сумма объема пустых мест в ситуации, когда например крупный заполнитель насыпан сам на себя, без каких-либо дополнительных компонентов.

Пустотность при этом может составлять от 20% до 50%, что по понятным причинам, очень много. Поэтому в составе бетонной смеси используют несколько видов заполнителей с разной крупностью зерен.

К примеру, при смешивании песка с гравием, можно с уверенностью сказать, что пустотность в данном случае минимальна, так как те пустоты, которые образуют зерна гравия, легко заполняться зернами песка.

Цементы с наполнителями, виды и применение в строительстве.

Цементы и другие вяжущие вещества можно смешивать не только с активными в химическом отношении веществами (кислые гидравлические добавки и доменные шлаки), но и с тонко измолотыми инертными при обычных температурах добавками, называемыми наполнителями или, по В. Н. Юнгу, — микронаполнителями.

К добавкам-наполнителям относятся: кварцевый песок, известняк, доломит, изверженные породы, природный пылевидный кварц, глины и ряд других. К наполнителям причисляют и добавки, для которых характерна слабая гидравлическая активность (некоторые виды топливных зол и шлаков), так как они главным образом выполняют при твердении роль наполнителя, а их гидравлические свойства проявляются лишь через длительный срок. Нельзя считать совершенно инертными и такие неактивные добавки как лесок и ряд других наполнителей, так как и они при наличии влажной среды постепенно вступают во взаимодействие с гидратом окиси кальция, выделяющимся при твердении цемента. Однако при обычных условиях твердения, без повышенной температуры, это взаимодействие идет весьма медленно и лишь в тонком поверхностном слое добавки, которую поэтому практически можно считать инертной .

Прочность цемента при добавке к нему наполнителя зависит от свойств добавки. Как указывалось выше, цементные зерна гидратируются медленно, и через длительные сроки в твердеющем цементе всегда можно обнаружить не разложенные клинкерные зерна. Зерна, не проходящие через сито № 008, т. е. размером больше 80 мк, гидратируются в незначительной степени и могут быть заменены наполнителями, причем это не вызовет существенного снижения прочности.

Если в твердеющем цементе каждая частица микро-наполнителя окружена продуктами гидратации цемента, то прочность такого цемента не будет ниже прочности исходного цемента. Следовательно, прочность смешанного цемента в сильной степени зависит от степени измельчения цемента и наполнителя, от соотношения между ними, а также от тщательного смешения, исходных составных частей смешанного цемента.

Степень измельчения цемента должна быть во всех случаях не ниже степени измельчения наполнителя. При этих условиях более вероятно, что зерна наполнителя будут окружены продуктами гидратации цемента. Поэтому вопрос о совместном или раздельном помоле клинкера, и микронаполнителя должен решаться в зависимости от степени размалываемости обоих составляющих смешанного цемента. Если наполнитель более твердый и при совместном помоле цемент будет измельчаться тоньше, чем микронаполнитель, то совместный помол более целесообразен. В противном, случае раздельный помол и последующее смешение цемента и наполнителя дают лучшие результаты, но при этом трудно тщательно перемешать материал и добиться равномерного распределения наполнителя в цементе. Более эффективен двухступенчатый помол, при котором клинкер вначале измельчается до обычной тонкости помола или несколько грубее, а затем к полученному продукту в тот же помольный агрегат добавляют дробленый наполнитель и весь материал размалывают до конечной тонкости помола.

Наполнитель может существенно изменить водопотребность цемента, причем она тем меньше, чем плотнее и крупнее зерна добавки. Мягкие добавки, отличающиеся высокой водопотребностью, дают худшие результаты. Свойства наполнителя оказывают также большое влияние на пластичность и водоудерживающую способность бетонной смеси. Тепловыделение и усадочные деформации при добавке наполнителя уменьшаются. Введение наполнителя ускоряет процесс гидратации цементных зерен. Зерна наполнителя участвуют в процессе формирования кристаллической структуры цементного камня. На поверхности зерен наполнителя гелеобразная фаза уплотняется и кристаллизуется более интенсивно. В ряде случаев наполнитель оказывает модифицирующее влияние на продукты гидратации цементных зерен, способствуя развитию отдельных кристаллических форм новообразований.

Если для изготовления обычных рядовых бетонов и растворов применяют цементы высоких марок, выпускаемых цементными заводами, то их избыточная прочность не используется.

Исходя из этого, в ряде случаев рационально к цементам высоких марок добавлять местные дешевые добавки, которыми являются, например, кварцевые пески и карбонатные породы.

Введение наполнительных добавок так же, как и гидравлических, снижает расход электроэнергии, топлива и себестоимость конечного продукта. Правильным подбором гранулометрического состава наполнителей можно повысить плотность затвердевшего цемента и бетона.

Одним из первых видов цементов с наполнителями, нашедших применение в строительстве, является песчанистый цемент. Для него характерны небольшие объемные деформации. Хорошие результаты дает запаривание в автоклаве изготовленных из него изделий под давлением. Прочность обработанных таким образом изделий из песчанистого цемента не ниже, а в ряде случаев и выше прочности изделий из цемента. Дозировка песка в песчанистом цементе составляет 25-40% в случае твердения при обычных температурах и 40-50% при твердении в автоклавах.

Виды цементов с наполнителями:

Песчанистый цемент.

Карбонатный цемент.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 4 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: