Наполнители для бетона

Разновидности щебня

Для приготовления бетона используется природный щебень. Этот заполнитель может быть гранитным, гравийным и известняковым. Наиболее прочным из них является гранитный. Такой щебень добавляют в бетон, используемый для создания конструкций, предполагающих высокую нагрузку: дорожных покрытий, мостовых, колонн, стен.

Гравийная щебенка не только уступает гранитной в эксплуатационных характеристиках, но и стоит дешевле нее. Она используется для создания фундаментов, ЖБИ, балок и дорожных плит. Такой заполнитель не подходит для возведения конструкций с высокими требованиями к морозоустойчивости. В нем содержится много глины, что ощутимо снижает прочностные, морозоустойчивые и водонепроницаемые характеристики бетона.

Известняковый щебень – материал с самыми низкими показателями прочности. Его нельзя использовать для возведения конструкций с большой нагрузкой. Такой наполнитель применяют только в частном строительстве для кладки полов, возведения стен, стяжки.

Требования к заполнителям бетона

Занимая собой внушительную часть объема бетона, заполнители оказывают большое влияние на его характеристики. Поэтому к таким материалам предъявляют определенные требования. Они заключаются в следующем:

1. В заполнителях (крупных и мелких) соотношение зерен разного размера должно попадать в определенные пределы. Другими словами, любой заполнитель должен обладать определенным зерновым (гранулометрическим) составом. Данное требование обуславливается необходимостью максимального насыщения строительного раствора зернами заполнителя. Для определения пропорций различных по величине зерен в материале используются сита с ячейками разного размера. Исследуемый заполнитель делится на фракции. Полученные показатели сравниваются с требованиями стандарта.
2. Любой заполнитель для бетонного раствора не должен оказывать негативного влияния на процесс затвердения цемента или ухудшать прочность и долговечность застывшей смеси. Для выполнения данного требования специалисты определяют степень прочности, морозостойкости, устойчивости к разнообразным физическим и химическим воздействиям заполнителей, а также их минеральный состав и особенности их зерен.
3. Заполнители должны обладать определенной степенью чистоты. Илистые, пылевидные частицы обволакивают поверхность зерен материала, снижая их способность сцепляться с цементом. Это негативно сказывается на качественных характеристиках бетона. Поэтому доля пыли и глинистых частиц в крупнофракционном заполнителе не должна превышать 1%.

Исследования заполнителей выполняются методом отбора проб. В ходе такой работы из материала специалисты берут определенное число частных проб. Результаты исследования этих проб усредняются и распространяются на весь объем исследуемого заполнителя.

Заполнители и наполнители для бетонных смесей

 Для приготовления бетона требуются твердые заполнители (наполнители). Их доля в общем объеме бетонной смеси доходит до 80%. Нормирование состава тяжелых и мелкозернистых бетонов установлено требованиями ГОСТ 26633-91.

– смеси фракций 5(3)-20 мм;

– при использовании песка с модулем крупности 1,5–2 расход цемента повышают до 5 %; – модуль крупности до 1,5 – до 12 %;

Вид конструкций	Условия для определения крупности заполнителя
Горизонтальные	0,5 толщины конструкции, но не более 150 мм
Вертикальные	0,75 наименьшего расстояния между стержнями арматуры в свету; 0,33 наименьшего размера конструкции, но не более 150 мм
Дорожные/ аэродромные покрытия	40 мм

Вид породы	Класс бетона
В12,5	В15	В20	В25	В30	В35	В40	В45
Осадочные	300	400	600	800	1000	1200
Метаморфические	600	800	1000	1200
Изверженные	800	1000	1200
Показатель дробимости	Др16	Др12	Др8

Наибольшая крупность заполнителя (мм)	Содержание фракций (%)
5-10	10-20	20-40	40-70	70-120
10	100	–	–	–	–
20	25-40	60-75	–	–	–
40	15-25	20-35	40-65	–	–
70	10-20	15-25	20-35	35-55	–
120	5-10	10-20	15-25	20-30	30-40

 требования к крупному заполнителю для бетонов дорожных/аэродромных покрытий: минимальная марка крупного заполнителя по прочности — 1200/800 соответственно для наполнителей из изверженных/метаморфических и осадочных пород; показатель дробимости – Др8.

Заполнители для бетона: разновидности

Группировка подобного сырья основывается на следующих факторах:

1. Величина зерен. По данному критерию выделяют заполнители: Крупные. В данную группу входят материалы с зернами размером более 5 мм. Примером таких материалов являются щебень и гравий. Они различаются формой зерен. Щебень состоит из зерен угловатой формы, гравий – элементов окатанной и округлой формы.
2. Мелкие. Мелкий заполнитель — песок, величина зерен которого не больше 5 мм.

Насыпная плотность материала. Крупнофракционные заполнители подразделяются на легкие и тяжелые. Материалы первого вида имеют массу до 1000 кг/м3, сырье второго вида – массу более данного показателя.

Структура материала. Заполнители бывают плотными и пористыми.

Происхождение материала. По данному критерию выделяют два вида заполнителей:

1. Природные. Такие материалы могут быть получены тремя способами:

• Добыча непосредственно на месторождении. Такие заполнители сразу могут применяться для приготовления раствора из бетона.

Сортировка песчано-гравийных составов природного происхождения. В результате такой операции добывается песок и гравий.
Дробление горных пород в щебень и песок.

Искусственные. Создаются искусственным способом из отходов промышленности.

Назначение заполнителей. По данному критерию выделяют заполнители для легких бетонов и тяжелых смесей. Существуют также заполнители для декоративного бетона, жаростойких бетонных смесей, бетона с устойчивостью к радиации, кислотам или щелочам.

Песок

Песок принадлежит к классу мелких заполнителей. Его содержание в М200 не должно превышать 30-35%. Он играет роль связующего вещества, уменьшающего расход бетонной смеси, и влияющего на вес бетона.

Оптимальные характеристики песка для бетона маркировки М200:

• крупность – мелкозернистый от 2 до 2,5 мм;
• объем зерен свыше 5 мм — не более 20% от общей массы;
• тип – речной или карьерный, без примесей;
• насыпная плотность – от 1550 кг/м3;
• сухость – высушенный до постоянной массы.

Характеристики песка влияют на пластичность строительного состава и прочность готовой конструкции. Слишком мелкий или грязный заполнитель уменьшает крепость материала. Недостаточно просушенный песок отдает бетону всю свою влагу. Это нарушает водный баланс готовой смеси, снижая ее качество и эксплуатационные свойства.

Применение заполнителей для бетона

Каждый вид заполнителя придает строительному раствору определенные свойства, что обеспечивает его применение в определенных случаях

Очень важно правильно подбирать составляющие бетона, чтобы получить раствор с определенными техническими параметрами. Подбор таких материалов осуществляется с учетом многих аспектов, в том числе вида используемого бетоносмесителя

При его выборе учитывается также его предназначение, будь то улучшение прочности, придание раствору стойкости к теплу и жару или химическому воздействию агрессивных веществ. При необходимости возведения сооружений, стойких к радиационному излучению, используется антирадиационный заполнитель. При создании ограждений, эстетически привлекательных сооружений и фасадов применяется декоративный бетонный заполнитель. Распространенные заполнители – щебень, гравий и песок – применяются при создании большинства видов бетонных растворов. Объясняется это тем, что такие материалы придают смеси необходимые качественные и прочностные характеристики.

Неорганические заполнители искусственного происхождения.

Гравий керамзитовый.

Это специально изготовленный заполнитель, который получается после обжига гранулированной вспучивающейся глины. Данный заполнитель обладает сразу двумя положительными характеристиками он и лёгкий и прочный одновременно, его плотность может варьироваться от 250 до 800 кг/куб.м.

Гранулы после обжига покрываются прочной оболочкой, что и придаёт ей высокую прочность. В разрезе, керамзитовые гранулы имеют пористую структуру, что и придаёт им легкость. Благодаря двум этим важным характеристикам, керамзитовый гравий является самым распространённым заполнителем для пористого бетона.

Кроме самого керамзита, в качестве заполнителя применяют и керамзитовый песок, который получается в момент приготовления керамзитового гравия, но в небольших количествах и имеет размер зерен до 5 мм.

Так же керамзитовый песок может быть получен при обжиге гранул во взвешенном состоянии, либо путём дробления самого керамзитового гравия.

Шлаковая пемза.

Это тоже, специально изготовленный заполнитель, который получается после резкого охлаждения расплавленных металлургических доменных шлаков, что в последствии приводит к их вспучиванию. После дробления и рассеивания шлаковой пемзы получают пористый щебень.

В тех районах где металлургическая промышленность развита неплохо, распространено изготовление шлаковой пемзы, так как её производство обходится намного дешевле, чем производство керамзита.

Вспученный перлит.

Вспученный перлит Перлиты, а так же обсидианы являются водосодержащими вулканическими стеклообразными породами, которые после обжига, при температуре от 950 до 1200°С, увеличиваются в объёме, примерно в 10-20 раз, из-за выделения воды, после чего и получается вспученный перлит.

Вспученный перлит применяют для производства не только легких бетонов, но и теплоизоляционных материалов.

Вспученный вермикулит.

По методу производства и применению вспученный вермикулит аналогичен предыдущему заполнителю, только вермикулит получается путём обжига водосодержащих слюд.

Металлургический гранулированный шлак.

Данный заполнитель является побочным продуктом металлургической промышленности, который образуется путём металлургических процессов на производстве и выглядит как песок с крупными зёрнами около 5-7 мм, а некоторые могут достигать до 10 мм.

Топливные отходы и шлаки.

Это пористые материалы в виде небольших кусков, которые были получены в результате спекания неорганических веществ, которые содержатся в угле. Топливные шлаки также являются лишь побочным продуктом, который получается в топке в качестве побочного продукта при сжигании твёрдого топлива, таких как: каменный и бурый уголь, антрацит, торф, сланцы, древесина и другие.

После получения шлаков, их подвергают легкому дроблению и рассеву для удаления вредных для бетона примесей, например несгоревшего угля.

Так же используют и золу, для приготовления зольного и глинозольного гравия.

Роль заполнителей в бетонах и растворах

Данные вещества выполняют следующие задачи:

1. Сокращают расход цемента. Такие материалы занимают значительную часть объема бетонного раствора, делая его более доступным по стоимости.
2. Повышают стойкость застывшего бетона к возникновению трещин. Цементный камень без таких добавок более подвержен раскалыванию в связи со склонностью к усадке и деформации. Современные заполнители играют роль жесткого остова бетона, снижая его усадку по сравнению с усадкой цемента без подобных добавок в несколько раз.
3. Увеличивают прочность затвердевшего бетонного раствора, улучшают модуль упругости бетона. Жесткий скелет из заполнителя минимизирует деформацию конструкции под воздействием нагрузки, снижает ползучесть бетона. Таким образом бетонный раствор после затвердевания защищается от возникновения необратимых пластических деформаций различного характера.
4. Пористые, легкие заполнители уменьшают теплопроводность и плотность бетона. Благодаря этому такой раствор можно использовать для создания ограждающих или теплоизоляционных конструкций.
5. Специальные гидратные и особо тяжелые заполнители придают конструкции из бетона стойкость к проникающей радиации.

Наполнители для разных типов бетона

Наполнитель в бетонной смеси играет очень важную роль, так как он устраняет полости и пустоты в бетоне, чем делает его прочнее и долговечнее.

Если в бетоне несколько видов наполнителя, то появляется плюс в том, что цемента и песка нужно покупать меньше.

Когда вы приобретете наполнитель, вам нужно провести некоторые испытания. Испытание направлено на то, чтобы выявить количество пустот в нем. Испытать можно как всю смесь наполнителя, так и отдельные его компоненты. Для этого вам не понадобятся динамометр гост или другой инструментарий, а понадобится вода и ведро.

В ведро нужно всыпать смесь, затем вливать туда воду понемножку, заполнить ведро нужно до краев. Сколько воды войдет в ведро с наполнителем, столько будет и пустот, то есть вы вольете 4 литра воды, то пустот там будет на 40%.

Бетон для фундамента должен быть определенной марки, чтобы получить нужную марку, нужно выбрать марку цемента выше, чем нужной вам марки бетона. Например, вам необходима марка бетона 160 кгс/см2 , поэтому нужно взять марку цемента 400 кгс/см2.

А также вам нужно соблюдать определенную последовательность добавления составляющих бетонной смеси, а именно сначала вам нужно смешать части разных наполнителей между собой, затем отмерить необходимую часть песка и высыпать ее на ровную поверхность.

В порцию песка нужно добавить порцию цемента и все перемешать, а после этого в эту смесь добавляете наполнитель и все перемешиваете. Потом добавляете порциями воду и все время мешать. Приготовленную смесь нужно применять в течение часа, не позднее.

Крупнопористые бетоны включают в себя только крупный тип наполнителя – песка в нем нет. Пустот в таком бетоне очень много, из-за этого этот типа бетона не выдерживает сильных нагрузок и имеет пониженную теплопроводность. Наполнитель может быть разнообразный: щебень, гравий, туфа, керамзит, топливный шлак и так далее.

Минимальная порция каждого наполнителя должна быть не менее 5 мм, а максимальная – не более 40 мм

При приготовлении бетонной смеси воду нужно добавлять осторожно, так как любые ошибки могут нарушить прочность бетона

В легких бетонах наполнителем является: керамзит, пемза, шлак. Пемза повышает теплоизоляционные свойства, больше чем другие наполнители легких бетонов.

К ячеистым бетонам (особо легким) относят пенобетон, пеносиликат, газобетон. Наполнителем ячеистого бетона является воздух, так как воздушные полости занимают почти всю основу такого бетона.