Юрины заметки про Бетон

Строго придерживаться установленного диапазона размеров зерен заполнителя невозможно, поскольку естественное истирание во время транспортирования заполнителя будет способствовать образованию некоторого количества материала размером меньше номинального, а износ сит в сортировочной или дробильной установке приведет к присутствию в заполнителе слишком крупных зерен.

В США размеры сит, крупнее и мельче номинальных, установлены Техническими условиями соответственно как — и — от номинального размера сита. Содержание зерен заполнителя более мелких, чем размер отверстий указанных сит пониженной крупности, или более крупных, чем размер отверстий сит повышенной крупности, обычно строго ограничивается.

Однако заполнитель не должен оставаться на сите, следующем в стандартном наборе за контрольным ситом, размер отверстий которого соответствует номинальной наибольшей крупности заполнителя.
Прочитать подробнее »

Поскольку дозировку мелкого и крупного заполнителей проводят отдельно, то необходимо знать и тщательно контролировать зерновой состав каждого вида заполнителя в отдельности.

Раньше была признана классификация, по которой мелкий заполнитель разделили на два класса, однако выявлено, что, подбирая рациональное соотношение между мелким и крупным заполнителем, можно получить бетон удовлетворительного качества на заполнителе как одного, так и другого класса. Поэтому в 1954 г. при пересмотре BS 882 классификация мелкого заполнителя была изменена, при этом стандартом были введены четыре области зернового состава. Требования к зерновым составам заполнителя, относящимся к этим областям. Любой мелкий заполнитель считают пригодным для бетонов, если его зерновой состав находится полностью в пределах одной из указанных четырех областей. Допускается отклонение в 5% общего количества заполнителя, проходящего через все британские контрольные сита, за исключением сита № 25.

Песок, зерновой состав которого находится в любой из четырех областей, обычно может быть использован в бетоне, хотя в определенных условиях пригодность данного песка может зависеть от зернового состава и формы зерен крупного заполнителя.

Пригодность мелкого заполнителя, относящегося к области 4, для использования в железобетоне должна быть дополнительно проверена экспериментальным путем. Так как большая часть этого песка мельче, чем размер отверстий британского контрольного сита № 25, то зерновой состав этого песка характеризуется пропуском некоторых фракций. Поэтому подбору состава бетона на таком песке следует уделить особое внимание. Содержание песка в бетонной смеси должно быть низким. Рекомендуемые значения отношения крупный заполнитель: мелкий заполнитель приведены. Тем не менее бетон достаточно хорошего качества может быть получен и на песке, относящемся к области 4, особенно при использовании виброуплотнения.
Прочитать подробнее »

В ряде случаев испытания обнаруживают присутствие в заполнителе некоторого количества зерен слабых и выветрелых горных пород. Содержание таких дефектных частиц в заполнителе должно быть строго ограничено.

Имеется два распространенных типа дефектных зерен: слабые малопрочные зерна и зерна, увеличивающие свой объем при замораживании или увлажнении, что может привести к разрушению бетона.

Слабыми считают частицы сланца и другие частицы низкой плотности. К ним относят также различные мягкие включения, такие, как комки глины, дерево и уголь, поскольку они вызывают шелушение и образование раковин в бетоне. Содержание слабых частиц свыше 2—5% веса заполнителя может отрицательно влиять на прочность бетона. Присутствие этих частиц недопустимо в бетоне, который по условиям эксплуатации подвергается истиранию.

Уголь является нежелательной примесью, так как он относится ;к мягким материалам и способен набухать, разрушая бетон. Кроме того, присутствие повышенного количества угля в тонкоизмельченном виде может нарушать нормальный процесс твердения цементного теста. Однако рассосредоточенные зерна антрацита в количестве не более чем 0,25% веса заполнителя не оказывают отрицательного влияния на прочность бетона.
Присутствие угля и других материалов низкой плотности можно выявить методом флотации в жидкости соответствующего удельного веса по методике, указанной в стандарте ASTM С 123—57Т.
Прочитать подробнее »

Глинистые примеси в заполнителе могут образовать поверхностные оболочки, которые препятствуют нормальному сцеплению между заполнителем и цементным камнем и, следовательно, снижают прочность и долговечность бетона.

Кроме глины в заполнителе могут присутствовать и другие мелкодисперсные примеси: илистые и пылевидные частицы. Ил — это материал с размером частиц 0,002—0,06 мм. Илистые примеси встречаются в заполнителях из природных каменных материалов. Каменная пыль —это тонкомолотый материал, образующийся в результате дробления горной породы при получении щебня или в некоторых случаях дробленого песка и щебня из гравия.

На современных камнедробильных заводах каменную пыль удаляют путем промывки заполнителя водой. Одновременно при изготовлении заполнителя могут удаляться и другие малопрочные загрязняющие примеси. Некоторые примеси образуют оболочки, характеризующиеся хорошим сцеплением с заполнителем, их нельзя удалить промывкой.

Если такие оболочки химически устойчивы и не оказывают вредного воздействия на бетон, та применение заполнителя с ними допустимо, хотя в этом случае может оказаться повышенной усадка бетона. Однако заполнители с реакционно-способными оболочками, даже если они физически устойчивы, могут привести к серьезным повреждениям.
Илистые и пылевидные примеси могут образовывать оболочки, аналогичные глинистым оболочкам, или могут быть в виде малопрочных частиц, не связанных с крупным заполнителем. Во втором случае эта примеси не должны присутствовать в повышенном количестве, так как из-за высокой удельной поверхности илистых и пылевидных частиц увеличивается водопотребность бетонной смеси.

В связи с этим необходимо контролировать содержание в заполнителе глинистых, илистых и пылевидных частиц. В BS 882: 1954 предусматривается, что суммарное содержание этих частиц не должно превышать следующих величин (по весу): 10% для дробленого песка из горных пород, 3% для природного или дробленого из гравия песка и 1%.
Прочитать подробнее »

При рассмотрении кажущегося удельного веса упоминалось, что в бетонной смеси объем, занятый заполнителем, включает суммарный объем всех зерен вместе со всеми их порами. Если требуется исключить отсос воды в заполнитель, то необходимо, чтобы поры были заполнены водой, т. е. заполнитель находился в насыщенном водой состоянии. С другой стороны, любая влага на поверхности заполнителя будет являться добавкой к воде затворения.

Во время дождя заполнитель увлажняется и, за исключением материала, расположенного на поверхности штабелей, удерживает эту влагу в течение длительного времени. Особенно это относится к мелкому заполнителю. Поверхностная (пленочная) или свободная влага, т. е. влага сверх той, которая содержится в заполнителе в насыщенном водой и поверхностно-сухом состоянии, должна быть учтена при расчете состава бетона.

Процентное содержание поверхностной влаги в заполнителе от его веса в насыщенном поверхностно-сухом состоянии называют влажностью.
Так как величина водопоглощения соответствует количеству воды, содержащейся в заполнителе, насыщенном водой, но в поверхностно-сухом состоянии, а влажность соответствует количеству поверхностной влаги, то общее содержание воды во влажном заполнителе равняется сумме его водопоглощения и влажности.

Поскольку влажность заполнителя меняется в зависимости от погоды и в значительной мере от того, в какой части штабеля он находится, то величину влажности следует определять довольно часто. Разработано много способов определения влажности. Самый старый способ заключается в определении потери веса пробы заполнителя в результате ее высушивания на противне над источником тепла. При этом необходимо всячески избегать пересушивания. Песок следует сушить до сыпучего состояния, после чего прекратить его подогрев.

В лабораторных условиях влажность заполнителя определяют при помощи пикнометра. Предварительно необходимо определить величину кажущегося удельного веса заполнителя в насыщенном водой и поверхностно-сухом состоянии.

Этот способ испытаний является довольно длительным и требует большой аккуратности в работе, например необходимо полное удаление пузырьков воздуха из пикнометра. Однако он дает весьма точные результаты.
Влажность заполнителя можно также определить, измеряя объем воды, вытесняемый определенным количеством заполнителя. При этом необходимо знать удельный вес породы. Аппаратура, применяемая для этого метода, может быть различной.

Можно определить влажность заполнителя известного удельного веса по величине потери в весе заполнителя при его погружении в воду. Это довольно быстрый способ, он позволяет определять влажность с точностью до 0,5%.

Разработаны также и другие многочисленные способы определения влажности, например влагу можно удалять путем обжига заполнителя с помощью метилового спирта, при этом измеряют потерю в весе испытываемой пробы. Имеются также патентованные измерительные приборы, принцип работы которых основан на измерении давления газа, возникающего в закрытом сосуде в результате реакции карбида кальция с влагой заполнителя. Прочитать подробнее »

Мы уже выяснили, как определить зерновой состав заполнителя, но нам еще остается определить, удовлетворяет ли полученный зерновой состав требованиям технических условий. Каковы же признаки кривой рационального зернового состава?

Так как прочность бетона в уплотненном состоянии с заданным водоцементным отношением не зависит от зернового состава заполнителя, то зерновой состав является важным лишь постольку, поскольку он влияет на удобоукладываемость бетонной смеси. Интенсивность нарастания прочности бетона, соответствующая данному водоцементному отношению, требует полного уплотнения бетонной смеси, которое в свою очередь может быть достигнуто только на достаточно удобоук-ладываемой смеси.

Поэтому необходимо готовить такую бетонную смесь, которая может быть максимально уплотнена с умеренными затратами труда.

Следует отметить, что существует множество кривых рациональных зерновых составов заполнителя. Помимо физических требований не следует забывать и об экономических соображениях, а именно бетон должен быть приготовлен на дешевых материалах, поэтому нецелесообразно предъявлять жесткие требования к зерновому составу заполнителя.

Считают, что основными факторами, определяющими зерновой состав заполнителя, являются: удельная поверхность заполнителя, которая определяет количество воды, расходуемое на увлажнение поверхности зерен; относительный объем заполнителя, занимаемый его зернами; удобоукладываемость бетонной смеси и склонность к расслоению.

Следует отметить, что требования удобоукладываемости бетонной смеси и нерасслаиваемости в некоторой степени противоречивы. Чем легче происходит плотная укладка зерен различного размера, т.е. размещение мелких зерен в пустотах между более крупными зернами, тем легче такие мелкие зерна могут выделяться из этих пустот. В правильно составленной бетонной смеси не следует допускать, чтобы раствор отделялся от крупного заполнителя. Прочитать подробнее »

Пористость зерен заполнителя уже упоминалась в связи с определением его насыпного объемного веса. Эта характеристика является весьма важной для изучения свойств заполнителя. Пористость заполнителя, его водопроницаемость и водопоглощение оказывают влияние на прочность сцепления заполнителя с цементным камнем, сопротивление бетона попеременному замораживанию и оттаиванию, а также на его химическую стойкость и сопротивление истиранию.

От пористости зависит также величина кажущегося удельного веса заполнителя, поэтому выход бетона при одном и том же содержании заполнителя является величиной непостоянной. Размер пор в зернах заполнителя колеблется в довольно широких пределах. Макропоры являются настолько крупными, что они различимы с помощью микроскопа или даже невооруженным глазом. Однако даже самые мелкие поры заполнителя обычно крупнее, чем гелевые поры в цементном камне. Поры размером менее 4 мк представляют особый интерес, поскольку обычно считают, что они влияют на долговечность заполнителей, подвергаемых попеременному замораживанию и оттаиванию.

Некоторые поры заполнителя являются замкнутыми, другие выходят на поверхность зерен. Цементное тесто из-за своей высокой вязкости не может проникнуть на большую глубину даже самых крупных пор заполнителя. При расчете содержания заполнителя в бетоне учитывают общий объем его зерен, которые упрощенно рассматриваются как целиком состоящие из плотного материала. Однако влага может проникать в глубь пор; количество поглощаемой влаги и скорость ее проникания зависят от их размера, протяженности и общего объема пор. Значения пористости некоторых распространенных горных пород приведены ниже.

Поскольку заполнитель занимает почти 3/4 объема бетона, то, очевидно,, что общая пористость бетона зависит в значительной степени от пористости заполнителя.

Когда все поры в заполнителе заполнены водой, говорят, что заполнитель находится в насыщенном водой и поверхностно-сухом состоянии. Если заполнитель в этом состоянии поместить в воздушно-сухие условия,, т. е., например, в лабораторию, то некоторое количество воды.

Хотя не существует четкой зависимости между прочностью бетона и водопоглощением его заполнителя, однако поры, выходящие на поверхности зерен, влияют на сцепление заполнителя с цементным камнем и могут, таким образом, оказывать некоторое влияние на прочность бетона.
Прочитать подробнее »

Известно, что в метрической системе единиц плотность материала численно равна его удельному весу, хотя удельный вес есть безразмерная величина, в то время как плотность выражают в г/см3.

В английской системе единиц плотность, выражаемую в фунт/футу можно вычислить -путем умножения удельного веса материала на объемный вес воды (равный 62,4 фунт/фут3).

Следует помнить, что так определяют плотность только отдельных зерен заполнителя. При необходимости дозирования заполнителя по объему или пересчета расхода материала по весу в количество материала по объему важно знать насыпной объемный вес заполнителя, т. е. вес единицы объема заполнителя в насыпном состоянии (вместе с пустотами).

Величина насыпного объемного веса заполнителя зависит от того, насколько плотно уложены в массе его зерна. Следовательно, для заполнителя определенного удельного веса его насыпной объемный вес зависит от зернового состава и формы зерен заполнителя. Повышению насыпного объемного веса заполнителя способствует возможность заполнения4 пустот между крупными зернами более мелкими частицами. На плотность укладки зерен в массе заполнителя сильное влияние оказывает форма зерен.

Для крупного заполнителя определенного удельного веса можно сказать, что чем выше его насыпной объемный вес, тем меньше пустот должно быть заполнено цементно-песчаным раствором. Одно время данные испытания по определению насыпного объемного веса использовали в качестве основы при подборе состава бетона.

Получаемое в результате испытаний значение насыпного объемного веса заполнителя зависит не только от различных свойств материала, определяющих возможную пустотность заполнителя, но и от его фактического уплотнения в каждом отдельном случае. Например, если все зерна заполнителя одного размера и имеют сферическую форму, то их наиболее плотная укладка достигается при расположении центров зерен в вершинах воображаемого тетраэдра. В этом случае насыпной объемный вес заполнителя составляет 0,74 от величины удельного веса его зерен. При наиболее свободной укладке зерен их центры располагаются в углах воображаемых кубов, и в этом случае насыпной объемный вес составляет лишь 0,52 от удельного веса зерен заполнителя.
Прочитать подробнее »

Первоначальная идея об использовании заполнителя в бетоне в качестве инертного материала может быть распространена на включение крупных камней в обычный бетон. Таким образом, фактический выход бетона по объему при заданном расходе цемента возрастает.

Камни используют в массивных бетонных конструкциях, размер их может достигать в поперечнике до 30 см. Объем камней не должен превышать 30% общего объема бетона, при этом камни должны быть равномерно распределены во всей массе бетона.

На практике это достигается путем укладки слоя обычного бетона с последующим распределением по нему камней, после чего укладывают следующий слой бетона и т. д. Каждый слой обычного бетона должен быть не меньше чем двойная толщина камней.
Прочитать подробнее »

Сцепление между заполнителями и цементным камнем является важным фактором, влияющим на прочность бетона, особенно при изгибе. Значение сцепления начинают полностью понимать только в настоящее время.

Сцепление отчасти объясняется плотным прилеганием и соединением заполнителя и цементного камня, возникающим благодаря шероховатости поверхности зерен заполнителя. Повышенная шероховатость поверхности зерен, как, например, у дробленых заполнителей, обеспечивает лучшее сцепление; также повышенным сцеплением обычно характеризуются более мягкие, пористые и неоднородные в минералогическом отношении зерна заполнителя.

Обычно хорошим сцеплением характеризуются заполнители, характер поверхности которых способствует прониканию цементного теста в глубь зерен. Кроме того, на прочность сцепления влияют и другие физико-химические свойства заполнителя, обусловленные их химико-минералогическим составом и электростатическими условиями на поверхности зерен.

Например, некоторое сцепление, вызванное химическими причинами, может возникать при использовании в качестве заполнителя известняков; иногда капиллярные силы могут возникать на поверхности отполированных зерен. Однако эти явления изучены мало, поэтому для определения прочности сцепления заполнителя с окружающим его цементным камнем необходимо все еще полагаться на экспериментальные данные.
Прочитать подробнее »