 |
|
Теоретическая часть
Лабораторная работа № 1
Зерновой состав крупного и мелкого заполнителя бетона
Цель работы: определение зернового состава щебня и песка. Оценка качества заполнителей. Оценка правильности полученного результата.
Теоретическая часть
Заполнители – природные или искусственные материалы определенного зернового состава, которые в рационально составленной смеси в сочетании с вяжущим веществом образуют раствор или бетон. Они занимают в бетоне до 80-90 % общего объема, оказывая большое влияние на технологические свойства бетонной смеси и качество затвердевшего бетона.
Рациональное применение заполнителей позволяет уменьшить расход вяжущего, снизить усадку цементных бетонов, уменьшить за счет применения высокопрочных заполнителей прочность и модуль упругости бетона, снизить плотность бетона и его теплопроводность, используя для этой цели легкие пористые заполнители, производить специальные бетоны на особо тяжелых и гидратных заполнителях для надежной защиты от проникающей радиации.
По характеру формы зерен различают заполнители:
●имеющие угловатую, с шероховатой поверхностью форму зерен, получаемые путем дробления горных пород, гравия или искусственных материалов (щебень, песок из отсевов дробления, аглопорит идр.);
●имеющие округлую форму зерен (гравий, природный песок и др.).
Форма зерен заполнителя влияет прежде всего на удобоукладываемость бетонной и растворной смеси. Пластинчатые, удлиненные (лещадные) зерна заполнителя укладываются в строго ориентированном, горизонтальном положении. Это делает структуру бетона неоднородной, а его свойства – неодинаковыми (анизотропными) в разных направлениях. Поэтому содержание зерен лещадной формы ограничивается стандартами.
Зерновой состав заполнителей определяют по результатам просеивания пробы через стандартный набор, включающий в себя 10 сит с отверстиями 80(70); 40; 20; 10; 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; и 0,16 мм. Граница раздела между крупным и мелким заполнителем проходит по зерну в 5 мм: мелкие (песок) с размером зерна до 5 мм и крупные (гравий и щебень) с размером зерен 5-80(70) мм. При бетонировании массивных конструкций применяют щебень или гравий крупностью до 150 мм. Нередко зерновой состав называют фракционным.
По происхождению заполнители подразделяют на три основные группы:
● природные (неорганические – гранит, диабаз, диорит, известняк, вулканический туф, пемза, кварцит, мрамор; органические – отходы переработки сельскохозяйственной продукции и полимерных материалов);
● искусственные (керамзит, шлаковая пемза, безобжиговый зольный гравий, аглопорит);
● получаемые из отходов промышленности (песок и щебень из металлургических и топливных шлаков, золы ТЭС, золошлаковые смеси, кирпичный бой).
По плотности зерен ρз заполнители подразделяются на плотные заполнители, со средней плотностью зерен свыше 2000 кг/м3, предназначенные для тяжелых (обычных) бетонов, и на пористые (легкие), имеющие пористую структуру с плотностью зерен, менее 2000 кг/м3 (обычно 1600-1400 кг/м3) и предназначенные для использования в легких бетонах или в качестве теплоизоляционного материала.
Прочность заполнителей влияет на прочность бетона. Требования по прочности устанавливают только для крупного заполнителя и для тяжелых бетонов она должна быть в 1,5-2 раза выше прочности бетона. Прочность щебня из горных пород характеризуется маркой, соответствующей пределу прочности на сжатие образцов - цилиндров исходной горной породы в водонасыщенном состоянии (20-140 МПа).
Вредными примесями в заполнителях являются органические, пылеватые и глинистые включения. Особенно вредна глина, т.к. она препятствует сцеплению заполнителя с цементным камнем и снижает морозостойкость. Вредны включения реакционноспособных минералов – сульфатов, сульфидов, аморфных разновидностей кремнезема (халцедон, опал, вулканическое стекло), т.к. они могут в процессе эксплуатации вызвать разрушение бетона. Количество вредных примесей регламентируется стандартами.
Крупный заполнитель для бетона (щебень, гравий) – зернистый материал с размером частиц 5…80(70) мм.
Щебень – материал, получаемый дроблением горных пород, валунов, крупного гравия или искусственных камней. Частицы щебня имеют угловатую форму и шероховатую, более развитую поверхность, благодаря чему сцепление с цементным камнем у щебня выше, чем у гравия. Для высокопрочного бетона наиболее предпочтительнее применять щебень. Природный гравий представляет собой рыхлую смесь окатанных обломков. Зерна гравия отличаются округлой формой и гладкой поверхностью. Из-за недостаточного сцепления с цементным камнем в бетоне гравий, как правило, не применяется в бетонах с пределом прочности выше 30 МПа. Плотные заполнители имеют насыпную плотность ρнас >1200кг/м3, а пористые, используемые для плотного бетона, - ρнас <1200кг/м3
Качество крупного заполнителя определяется минеральным составом и свойствами материала, из которого он получен, зерновым составом, формой зерен и содержанием вредных примесей.
Зерновой состав крупного заполнителя в значительной мере влияет на качество приготовленного на нем бетона. При выборе зернового состава крупного заполнителя для бетона необходимо исходить из основного требования: получить наименьший объем пустот в крупном заполнителе, а, следовательно, наименьший расход цемента в бетоне заданной марки.
Мелкий заполнитель бетона (песок) – это зернистый материал с размером частиц 0,16…5 мм.
Мелкий заполнитель, как и крупный, может быть естественным или искусственным. Естественные пески образовались в результате выветривания различных горных пород (магматических, метаморфических, осадочных). Искусственные являются отходами производства щебня (отсевами) или продуктом дробления отходов промышленности и искусственных пористых заполнителей. Свойства песка зависят от свойств материала, из которого он получен, зернового состава, содержания вредных примесей, а также модуля крупности.