Заполнители бетона
Заполнители бетона — это сыпучие материалы природного или искусственного происхождения. Они составляют, как правило, 80-85% общего объема бетона и являются его жестким скелетом. Разновидность и качество заполнителя влияет на основные свойства данного вида бетона, обуславливает его прочность, долговечность и, как и следовало ожидать, стоимость. Возможность использования заполнителей позволило значительно уменьшить расход цемента.
Так как цемент — это наиболее дорогой компонент бетонной смеси, то заполнители значительно удешевляют общую стоимость производимого бетона. Но основная роль заполнителей — обуславливать его технические характеристики. К примеру, используя высокопрочный заполнитель можно добиться заметного увеличения модуля деформации, прочности на изгиб, снижения деформации бетона и многих других положительных качеств.
Особенно важно с помощью применения жестких заполнителей предотвратить ползучесть, которая выражается в необратимой деформации конструкции, противостоящей постоянной нагрузке. Еще один плюс использования — бетон становится долговечным, так как уменьшается его усадка. Усадкой называется явление, при котором происходит оседание конструкции, возникают внутренние неравномерные деформации и, как следствие, микротрещины.
Заполнитель же принимает внутренние напряжения на свою структуру и во много раз снижает образование растрескиваний, опасных для конструкции.
Также применяются специальные пористые заполнители, имеющие небольшую плотность. Их использование позволяет добиться хороших теплоизоляционных характеристик, что немаловажно в жилищном строительстве. С помощью такого бетона строят наружные стены, подвергающиеся действию неблагоприятных для человека температур и сохраняющие тепло внутри постройки.
Особе значение принимает качество заполнителя при использовании бетона в специальных сооружениях, поскольку его свойства передаются свойству конструкции. Это важно, например, при применении антирадиационных, жаростойких, высокопрочных бетонов. Примечательно, что в силикатном бетоне зерна заполнителя вступают в реакцию с вяжущими, то есть от его свойств (состава минералов, площади удельной поверхности) зависят характеристики бетона.
Большую роль играет стоимость заполнителя, как правило, составляющая около 30 … 50% стоимости бетона. Основываясь на этом показателе, в строительстве стараются применять более приемлемые по цене заполнители, так как при этом снижаются расходы на постройку, транспортировку и уменьшается время работы.
Из всего вышесказанного понятно, что проблема оптимального выбора и использования заполнителей — одна из наиболее важных в бетонной промышленности.
В составляющих бетонной смеси применяют мелкий и крупный заполнители. В роли мелкого заполнителя выступает песок. Сформулированы требования к его плотности — не менее 1,8 г/см3 и к размеру его зерен — 0,16-5 мм. В тяжелых бетонах применяются в основном природные пески, реже — искусственные. Природные пески, полученные путем разрушения горных пород, представляют собой перемешанные зерна различных минеральных веществ, которые являются частью изверженных горных пород.
К этим породам относится слюда, кварц, кальцит, полевой шпат и другие. Искусственный песок образован из отсевов или дробления различных горных пород. Немаловажным представляется качество используемого песка, составляющими которого являются отсутствие вредных примесей, зерновой и минеральный состав.
В роли крупного заполнителя выступает щебень или гравий, удовлетворяющий требованиям к размеру зерен — 5-70 мм. Исключением является производство больших изделий, где допускается использование щебня размером до 150 мм. Гравий может содержать некоторое количество песка, глины и других вредных примесей, его зерна отличаются гладкой поверхностью и окатанной формой.
Щебень добывают с помощью дробления различных горных пород, его зерна отличаются угловатой и шероховатой поверхностью, благодаря которому обеспечивается хорошее сцепление с цементным камнем. Именно поэтому щебень задействован в основном в высокопрочных бетонах маркой не ниже М500. В строительстве предпочтительно использовать зерна щебня, имеющие форму, близкую к кубу.
Чтобы добиться требуемого зернового состава заполнителей для конкретного типа бетона, обычно используют просеивание через сито со специально установленными диаметрами отверстий.
От зернового состава зависит такая немаловажная характеристика, как пустотность заполнителя, поскольку она в значительной мере определяет количество цемента необходимое для создания раствора. Известно, что на пустотность влияет возможность плотной укладки заполнителя, а также форма зерен.
