Заполнители, используемые при производстве бетона

Основные виды заполнителей

В качестве заполнителей применяются разнообразные и наиболее доступные в каждом данном районе естественные или искусственные каменные материалы, отвечающие по своим техническим свойствам и характеристикам, которые определены требованиями ГОСТов или Технических условий и обеспечивают экономичные составы бетонов. Заполнители, как правило, поступают на завод бетона в готовом для применения виде, после их дробления, сортировки или рассева на фракции и промывки на месте заготовки. Исключение составляют шлаки, которые доставляются непосредственно из отвалов. Обогащать эти материалы (дробление, просев, удаление вредных примесей) также следует на месте разработки отвалов. Различают два основных вида заполнителей: из плотных каменных пород или материалов с объемным весом в куске не менее 1700 кг/м3, применяемые для обычных (тяжелых) бетонов, и пористые с объемным весом менее 1700 кг/м3 для легких бетонов. В зависимости от величины зерен заполнители делятся на мелкие – песок - с размером зерен от 0,15 до 5 мм и крупные - гравий, щебень - с размерами зерен или кусков более 5 мм. При производстве тонкостенных изделий, где применяются заполнители небольшой крупности, зерна размером более 3 мм относятся к крупному заполнителю. В качестве заполнителей для обычного производства бетона применяется природный гравий, песок и гравийно-песчаная смесь, а также щебень, получаемый путем дробления естественных каменных пород (гранит, известняк, доломит, песчаник и др.) и искусственных каменных материалов (тяжелый металлургический шлак, кирпичный и другой керамический бой). Используется также искусственный песок, образующийся в виде отходов при дроблении каменных материалов на щебень или изредка специально дробленый песок в качестве добавки к природному.

 

В зависимости от мест залегания различают песок и гравий - овражный (горный), морской и речной. На стройплощадку доставку заполнителей осуществляют с помощью самосвальных полуприцепов, в случае транспортирования сыпучих материалов мелких фракций используют полуприцепы с тентом. Горный гравий и песок характеризуются более благоприятной, мало-окатанной или остроугольной формой и шероховатой поверхностью, но содержат обычно загрязняющие примеси в виде глины и пылевидных частиц. Речной гравий и песок, более чистые в отношении посторонних примесей, имеют, однако, окатанную форму и гладкую поверхность зерен. Морской гравий благодаря значительной окатанности (яйцевидная форма) и шлифованной поверхности характеризуется пониженным сцеплением с цементным камнем. Морской песок часто содержит примеси известняковых зерен и обломков ракушек, которые относительно легко разрушаются и понижают прочность бетона. Наличие в гравии зерен пластинчатой и игловатой формы нежелательно, их количество не должно превышать 15% от общего веса гравия. Песок состоит в основном из прочных и плотных зерен кварца, с небольшой примесью зерен полевого шпата, а иногда слюды и других минералов. Для песка особенно желательна остроугольная форма зерен, так как в этом случае достигается надежное сцепление цементного камня с песком, что значительно повышает прочность бетона.

 

Природную песчано-гравийную смесь можно использовать в естественном виде, без предварительного рассева на мелкий и крупный заполнитель, лишь тогда, когда содержание песка в смеси соответствует необходимому соотношению между мелкой и крупной составляющими, а также в том случае, если это соотношение достаточно постоянно в различных слоях разрабатываемого карьера. При всех других условиях материал используется раздельно в виде песка и гравия или обогащается недостающими фракциями. Щебень, получаемый при дроблении каменного материала, характеризуется остроугольной формой и шероховатой поверхностью. Наилучшая форма щебня приближается к форме куба или тетраэдра; значительно хуже щебень пластинчатой формы, в виде лещадок. Форма щебня зависит, от структуры каменной породы и от типа камнедробилок (при слоистой структуре и простых щековых дробилках получается пластинчатый щебень). Шлаковый щебень для обычного бетона получается дроблением кусков тяжелого отвального шлака; или специально-отлитого доменного шлака. Допускается шлак только кристаллической структуры; пролежавший в отвалах на открытом воздухе не менее трех месяцев и не обнаруживший признаков распада (самопроизвольного превращений в мелкие куски или в порошок). К такому распаду способны многие доменные шлаки. Так, шлаки основные при медленном охлаждении в отвалах могут распадаться вследствие перехода содержащегося в шлаке двухкальциевого силиката из одной модификации в другую с увеличением при этом в объеме. Аналогичный распад происходит в шлаках, содержащих сульфид марганца или железа, которые при взаимодействии с водой образуют гидратные соединения марганца или железа. Оба эти гидрата образуются с увеличением в объеме - первый на 24%, второй на 38%, что также обусловливает распад кусков шлака (марганцавистый и железистый распады). Поэтому ГОСТ на шлаковый щебень для обычного бетона предусматривает предварительную проверку стойкости шлака в отношении силикатного, железистого и марганцевистого распадов, а также величин свободных окислов кальция и магния в составе шлаков.