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 »

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 »

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 »

Представляют интерес и некоторые другие механические свойства заполнителя, особенно в тех случаях, когда бетон на этом заполнителе применяют для устройства дорожных покрытий и в конструкциях, подвергаемых в процессе эксплуатации повышенному износу или ударным воздействиям. Сопротивление удару можно определить на образцах цилиндрической формы, изготовленных из исходной горной породы. За показатель сопротивляемости образца удару принимают высоту последнего падения стандартной гири, при которой образец разрушился. Методика испытаний приведена в Технических условиях ASTM D 3—18.

Наряду с прочностью и сопротивлением удару важными свойствами для бетона, применяемого в дорожном строительстве и для устройства полов, являются твердость и истираемость.

Испытания на истираемость проводят на образцах-цилиндрах, аналогичных тем, которые применяли в испытаниях на прочность исходной горной породы при сжатии. Эти образцы истирают с помощью стандартного кварцевого песка на вращающемся металлическом истирающем круге.
Показатель истираемости выражают в условных единицах, вычитая из 20 одну треть потери веса испытываемого образца в граммах после истирания.

Материал с хорошим сопротивлением истиранию имеет показатель истираемости не менее 17; каменный материал с показателем истираемости менее 14 считают неудовлетворительным.
Данные испытания на истираемость включались в BS 812 вплоть до издания 1951 г. В настоящее время эти испытания не применяют ни в Англии, ни в США. В соответствии с существующей тенденцией испытывать заполнитель в насыпном состоянии в BS 812:1960 включена новая методика испытаний на стираемость.

Средние значения прочности при сжатии, показателей дробимости, стираемости и сопротивления удару заполнителей из различных групп горных пород, определенных в соответствии с требованиями BS 812: 1960. Следует отметить, что значения, указанные для роговика и сланца, получены по результатам испытаний небольшого количества образцов. Приведенные в таблице характеристики этих групп выше, чем они есть на самом деле. Это, по-видимому, объясняется тем, что были испытаны роговики и сланцы только хорошего качества.
Прочитать подробнее »

Ясно, что прочность бетона при сжатии не может превышать прочности его заполнителя. Однако определить непосредственно фактическую прочность заполнителя при сжатии представляется весьма трудным; необходимые данные обычно получают в результате косвенных определений: прочности при сжатии исходной горной породы на специально изготовленных образцах, показателя дробимости заполнителя в естественном насыпном состоянии и поведения заполнителя в бетоне.

Поведение заполнителя в бетоне может быть оценено на основании сопоставления свойств бетона на этом заполнителе и на высококачественном заполнителе, ранее испытанном в бетоне.

Если применение испытываемого заполнителя приводит к более низкой прочности бетона при сжатии, а при разрушении многие зерна заполнителя оказываются разрушенными, то в этом случае считают, что прочность заполнителя ниже номинальной прочности при сжатии бетона на этом заполнителе. Такой заполнитель может быть использован только в бетонах пониженной прочности.

Недостаточная прочность заполнителя является фактором, ограничивающим прочность бетона. Свойства заполнителя оказывают определенное влияние на прочность бетона даже тогда, когда заполнитель является достаточно прочным. При сравнении бетонов, приготовленных на различных заполнителях, можно отметить, что характер влияния заполнителя на прочность бетона различного состава одинаков при сжатии и растяжении.

Возможно, что влияние заполнителя на прочность бетона обусловлено не только механической прочностью заполнителя, но также в значительной степени его способностью к водопоглощению и адгезионными свойствами.

В основном прочность и упругость заполнителя зависит от его состава, текстуры и структуры. Таким образом, низкая прочность бетона может явиться результатом или недостаточной прочности самих зерен заполнителя или, если зерна достаточно прочные, слабого сцепления заполнителя с цементным камнем. Хотя модуль упругости заполнителя определяют редко, он является довольно важной характеристикой. Модуль упругости бетона обычно тем выше, чем выше модуль упругости его заполнителя.

Величина модуля упругости заполнителя влияет также на ползучесть и усадку бетона.

Среднее значение прочности при сжатии исходных горных пород, используемых для приготовления заполнителя, составляет около 2000 кгс/см2, хотя многие заполнители отличного качества получают из горных пород, прочность которых составляет до 800 кгс/см2.

Следует отметить, что прочность заполнителя должна быть значительно выше марки бетона, так как фактические напряжения, возникающие в местах контакта отдельных зерен заполнителя в массе бетона, могут значительно превышать номинальные сжимающие напряжения в бетоне.

В то же время применение заполнителей средних или низких марок с низкими значениями модуля упругости способствует повышению долговечности бетона. Если заполнитель обладает хорошей деформативной способностью, то объемные деформации бетона, происходящие в результате изменения температурно-влажностных условий, сопровождаются пониженными напряжениями в цементном камне.

Таким образом, повышенная деформативность заполнителя уменьшает опасность разрушения бетона, в то время как использование прочного жесткого заполнителя могло бы привести к растрескиванию окружающего заполнитель цементного камня.

Методика определения прочности при сжатии образцов, изготовленных из горной породы, приведена в BS 812: 1960. Для испытаний используют образцы в виде цилиндров диаметром и высотой 2,54 см, высушенные до постоянного веса; предел прочности при сжатии образца вычисляют с точностью до 7 кгс/см2. Подготовка образцов включает довольно трудоемкие операции: сверление, пиление и шлифовку. Прочитать подробнее »