Технология заполнителей бетона

Свойства заполнителей и методы испытаний.


1. Плотность заполнителей – отношение массы материала заполнителя к его объему в различных состояниях.
Различают:

• 
  истинную плотность (в абсолютно твердом состоянии, т.е. без пор, пустот и каналов)
  

где m – масса единицы объема абсолютно твердого тела, кг
V_m – объем материала в абсолютно плотном состоянии, м³
Истинная плотность горной породы или зерен заполнителя определяется путем измерения массы единиц объема измельченного высушенного материала. Используют пикнометрический метод с использованием прибора Ле-Шателье.

• 
  среднюю плотность (включая поры и пустоты, т.е. в естественном состоянии)
  

где m – масса образца, г
V – объем образца, см³.
Среднюю плотность горной породы и зерен заполнителя определяют путем измерения массы единицы объема кусков породы или зерен заполнителя без измельчения их. Используют весы для гидростатического взвешивания заполнителей.

• 
  насыпную плотность (для дисперстных и кусковых материалов; с учетом межзерновых пустот). Величина плотности зависит от условий среды в которой находится материал (влажность, температура и др.)
  

где m₁ – масса мерного сосуда с заполнителем, кг
m₂ – масса мерного сосуда, кг
V – объем мерного сосуда, м³.


2. Пористость характеризуется степенью заполнения материала порами.
По величине пор разделяют:
- мелкопористые материалы (сотые, тысячные доли «мм»)
- крупнопористые (десятые доли – 1-2 мм)
Пористость зерен определяется расчетом по данным о истинной и средней плотности зерен заполнителя:

где ρ_m – средняя плотность;
ρ – истинная плотность.
Плотность и пористость имеют большое значение, т.к. с ними связаны такие свойства как прочность, водопоглащение, водопроницаемость, теплопроводность, морозостойкость.


3. Межзерновая пустотность – ячейки, образующиеся между зернами рыхлого материала (песка, щебня). Зависит от формы зерен и плотности их укладки, что в значительной степени влияет на расход цемента и свойства бетона. Теоретически пустотность не зависит: от крупности зерен и составляет 20 – 30% (песка и щебня – 35-43%). Объем межзерновых пустот определяется расчетом по данным о насыпной и средней плотности зерен заполнителя:

где - насыпная плотность заполнителя, кг/м³;
- средняя плотность заполнителя, г/см³.
4. Водопоглащение – способность заполнителя впитывать и удерживать воду. Характеризуется количеством воды, поглощаемой сухим материалом, полностью погруженного в воду, и выражается в % от массы или объема сухого заполнителя. Водопоглощение заполнителя по массе считают по формуле:

где m – масса сухого материала, г
m₁ – масса насыщенного водой материала, г.
по объему:

где W^’_погл – водопоглощение за 1 час, %
- средняя плотность зерен заполнителя, г/см³;
- плотность воды, равная 1 г/см³.


5. Форма зерен и их взаимная укладка. Насыпная плотность, пустотность и др. в значительной степени определяются формой зерен заполнителя. С увеличением угловатости зерен – пустотность возрастает. Особенно увеличивается пустотность при применении зерен удлиненной формы (игольчатой, лещадной). Если имеются зерна двух фракций, значительно отличающихся по размеру, то наименьший объем пустот можно определить по формуле:

где - пустотность относительно крупного и мелкого заполнителя;
V – полный объем смеси.
Если заполнитель – смесь зерен разной формы, то с увеличением в ней зерен окатанной формы пустотность уменьшается.

В действующих ГОСТах оценивают форму зерен заполнителей соотношением их размеров. По ГОСТ 8267 определяют содержание в щебне и гравии пластинчатых и игловатых зерен.

Содержание зерен пластинчатой (лещадной), игловатой формы оценивается количеством зерен, толщина которых менее длины в три раза и более.
,
где m₁ – масса зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы, г;
m – масса аналитической пробы, г.
По форме зерен щебень делится на 4 группы:
I – до 15%
II – св. 15 до 25%
III – св. 25 до 35%
IV – св. 35 до 50%
По ГОСТ 9758 для пористых заполнителей определяют коэффициент формы в крупном заполнителе. Коэффициент формы зерен вычисляется путем деления наибольшего размера зерна на наименьший:



6. Зерновой состав – содержание зерен разной крупности. Определяется просеиванием пробы через стандартные сита (от 0,16 до 80(70) мм). Заполнители характеризуются Д _наиб и Д _наим крупностью. D и d характеризуют размеры отверстий сит, полные остатки на которых составляют соответственно – до 10% на D и 90 – 100% на d.
Мелкий заполнитель характеоизуется полными остатками на ситах и модулем крупности.


7. Удельная поверхность заполнителя.
Зерна заполнителя обволакиваются цементным тестом. Расход цементного теста связан с суммарной площадью поверхности заполнителя.