Заполнители для бетона, их характеристики и свойства
Заполнители занимают большую часть объема бетона и существенно влияют на его долговечность и стоимость.
Включение заполнителей в бетон может значительно снизить потребление цемента, самого дорогого и дефицитного ингредиента бетона. Жесткий каркас из высокопрочного заполнителя несколько повышает прочность и стойкость деформации бетона, снижает уровень воздействия внешних деформаций на конструкции под нагрузкой, а также снижает ползучесть бетона – необратимые деформации, возникающие при длительной нагрузке. Заполнитель уменьшает усадку бетона, в результате чего материал становится более прочным. Усадка цементного камня при затвердевании составляет несколько миллиметров. Когда усадочные деформации происходят неравномерно возникают внутренние напряжения и даже микротрещины. Наполнитель поглощает усадочные напряжения, при этом уменьшается усадка бетона по сравнению с усадкой цементного камня.
Пористые натуральные и искусственные заполнители низкой плотности снижают объемную плотность легкого бетона и улучшают его теплотехнические свойства. В случае специальных жаростойких бетонов или для защиты от радиации заполнитель играет очень важную роль, так как его свойства во многом определяют особые свойства этих бетонов.
В силикатном бетоне заполнитель, помимо своего обычного назначения, играет особенно важную роль, так как его поверхностные зерна взаимодействуют с вяжущим веществом и свойства получаемого бетона во многом зависят от их минералогических свойств.
Стоимость заполнителей составляет до половины стоимости бетонных и железобетонных конструкций. Поэтому использование более доступных и дешевых местных заполнителей в ряде случаев приводит к удешевлению строительства, сокращению объемов перевозок и значительному уменьшению плановых сроков строительства.
Правильный выбор заполнителей для бетона и разумное их использование представляют одну из основных задач специалистов в области технологии бетона.
В бетоне используются крупные и мелкие заполнители. Крупные заполнители, то есть зерна размером более пяти миллиметров, подразделяются на гравий и щебень. Мелкий заполнитель в бетоне представляет собой природный или искусственный песок.
К заполнителям бетона предъявляются требования, учитывающие специфическое влияние заполнителей на свойства бетона. Заполнитель представляет собой совокупность отдельных зере разной величины. Это гранулированный материал, для которого существует ряд общих принципов. Наибольшее влияние на свойства бетона оказывают зерновой состав, прочность и чистота заполнителя.
Зерновой состав показывает содержание в заполнителе зерен разного размера. Его определяют путем просеивания образца заполнителей через стандартные сита с заданным размером отверстий. Различают обычный заполнитель, содержащий зерна разных размеров, и фракционный заполнитель, в котором зерна заполнителя разделены на отдельные фракции, которые включают зерна приблизительно одинакового размера. Заполнитель характеризуется наименьшим и наибольшим размером зерна, под которым понимают величину наименьшего и самого крупного зерна заполнителя соответственно. Заполнитель может содержать отдельные мелкие и более крупные зерна, но их доля не должна быть больше 5%. Зерновой состав называется сплошным, если он содержит зерна всех размеров, от самого мелкого до самого крупного. Если заполнитель не содержит зерен разных размеров, такой зерновой состав называется прерывистым.