Юрины заметки про Бетон

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 »

Естественно, что размер образца должен быть значительно больше, чем размер самой крупной частицы заполнителя. Имеются различные рекомендации по соотношению минимальных размеров образца и максимальных размеров заполнителя.

Например, по BS 1881 : 1952 куб для испытаний должен быть размером не менее 10, 15 см при заполнителе размером 1,9 см, т.е. отношение равно 5,3; при наличии образца в виде куба размером 15,1 см заполнитель может иметь размер 3,8 см. По стандарту ASTM С 192—57, отношение диаметра цилиндра к максимальному размеру заполнителя должно быть не менее 3, а по спецификации Бюро рекламаций США — не менее 4.

Обычно удовлетворительным считают отношение от 3 до 4.
Ограничения размеров обусловлены наличием «эффекта стенки»: стенка оказывает влияние на уплотнение бетона, так как количество раствора, необходимого для заполнения пространства между частицами крупного заполнителя и стенкой, гораздо больше, чем для заполнения пустот внутри бетонной массы, поэтому оно превышает соответствующее количество раствора, потребное для хорошо дозированной смеси.

При испытаниях бетона, содержащего заполнитель размером 1,9 см, для полного уплотнения кубов размером 10,15 см требуется увеличение количества песка, равное 10% общего веса заполнителя, по сравнению со смесью, применяемой для очень больших конструкций. Для восполнения этого недостатка раствора при изготовлении образца иногда добавляют раствор, оставшийся от замеса.
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 »

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 »

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 »

Ситовой анализ представляет собой простую операцию рассеивания пробы заполнителя на фракции, каждая из которых состоит из зерен одинакового размера. Точнее, каждая фракция содержит зерна, размер которых колеблется в определенных пределах, соответствующих размерам отверстий стандартных сит.

Стандартные сита, используемые при просеивании заполнителей для бетона, имеют квадратные отверстия. Характеристики этих сит приведены в BS 410: 1943.

Сита с отверстиями размером менее 4,76 мм обычно изготовлены из проволочной сетки, хотя в некоторых случаях сетка может быть использована и для сит с отверстиями размером до 12,7 мм.

Проволочную сетку изготовляют из фосфористой бронзы, для крупных сит могут быть использованы латунь и мягкая сталь. Отношение суммарной площади отверстий к общей площади поверхности сита находится в пределах 35—44%. Для сит с отверстиями размером 4,76 мм и крупнее, изготовленных с использованием дырчатых пластинок из мягкой стали, этот показатель составляет 64%.
Прочитать подробнее »

Эксплуатационные качества бетона зависят от следующих трех термических характеристик заполнителя: температурного расширения, удельной теплоемкости и теплопроводности. Два последних свойства имеют важное значение для массивных бетонных сооружений и теплоизоляционных конструкций, но не для обычных бетонных конструкций. Эти свойства рассматриваются в разделе термических свойств бетона.

Коэффициент температурного расширения заполнителя влияет на величину коэффициента температурного расширения бетона, приготовленного на данном заполнителе. Чем выше этот показатель у заполнителя, тем выше он у бетона, но следует помнить, что коэффициент температурного расширения бетона зависит также от содержания заполнителя в бетонной смеси и состава бетонной смеси в целом.

Есть и другой аспект этой проблемы. Предполагают, что если коэффициенты температурного расширения заполнителей и цементного камня в значительной степени отличаются друг от друга, то большие температурные колебания могут вызвать неодинаковые температурные деформации составляющих бетона, что нарушит сцепление между зернами заполнителя и окружающим его цементным камнем.
Прочитать подробнее »

Природные заполнители могут обладать достаточной прочностью и сопротивлением износу и, несмотря на это, могут оказаться непригодными для бетона в тех случаях, когда они содержат органические примеси, препятствующие гидратации.

Органические примеси в заполнителе обычно являются продуктами распада растительных веществ, главным образом дубильной кислоты или ее производных, и встречаются в виде гумуса или органического ила. Органические вещества чаще встречаются в песке, чем в крупном заполнителе, поскольку последний легко промывается.

Не все органические вещества являются вредными, поэтому целесообразно контролировать их действие путем испытаний непосредственно на бетонных кубах. Однако в целях экономии времени следует прежде всего удостовериться, что количество органического вещества превышает установленное допустимое значение.

Для этого используют колориметрическую пробу на присутствие органических примесей в заполнителе в соответствии с BS 812: 1960 или ASTM С 40—56Т.

Если колориметрическая проба покажет присутствие органических примесей, проводится испытание заполнителя в бетоне. Для этого приготовляют бетонные кубы на испытываемом заполнителе, в котором предполагается повышенное содержание органических примесей, и прочность этих кубов сравнивают с прочностью бетона того же состава, но приготовленного на доброкачественном заполнителе. Прочитать подробнее »

Песок, добываемый с морского берега или из устья реки, содержит соль. Мнения специалистов относительно пригодности такого песка для использования в бетонах расходятся.

Самый простой способ очистки песка от солей — это его промывка в пресной воде. Морские пески часто являются чрезвычайно мелкими, поэтому зерновой состав любого вновь используемого песка должен тщательно проверяться.

Если соль не удалена, она будет поглощать из воздуха влагу и вызывать выцветы — неприглядные белые пятна на поверхности бетона.
Прочитать подробнее »