Основные свойства заполнителей и методы их испытаний

Выполнила ст.гр.

ПСМИК-11: Аскарова Г.А.

 

Основные свойства заполнителей и  методы их испытаний

Заполнители — природные или искусственные  материалы определенного зернового  состава, которые в рационально  составленной смеси в сочетании  с вяжущим веществом образуют бетон или раствор. Они занимают в бетоне до 80—90 % общего объема, оказывая большое влияние на технологические  свойства бетонной смеси и качество затвердевшего бетона. 
Рациональное применение заполнителей позволяет уменьшить расход вяжущего, снизить усадку цементных бетонов, увеличить за счет применения высокопрочных заполнителей прочность и модуль упругости бетона, снизить плотность бетона и его теплопроводность, используя для этой цели легкие пористые заполнители, производить специальные бетоны на особо тяжелых и гидратных заполнителях для надежной защиты от проникающей радиации.

Структура

Прочность и дробимость

Водостойкость

Морозостойкость

Однородность

 

 

Разнообразные заполнители для  бетона отличаются теми или иными  специфическими свойствами и особенностями, обусловливающими область их применения и технико-экономическую эффективность. В то же время все они как  сыпучие зернистые материалы  характеризуются едиными основными  показателями качества.

Структура заполнителя характеризуется  двумя пока¬зателями: межзерновой пустотностью и пористостью самих зерен заполнителя. Обобщенной характеристикой, учитывающей и межзерновую пустотность, и внутреннюю пористость зерен, служит насыпная плотность заполнителя ρнас, которая представляет собой массу единицы объема сыпучего материала, взятого вместе с пустотами:

По плотности зерен заполнители  подразделяют: на плотные (тяжелые) с  плотностью зерен более 2000 кг/м3 и  пористые (легкие) имеющие пористую структуру зерен с плотностью менее 2000 кг/м (обычно 1600…400 кг/м3).

Заполнители для бетонов и растворов  должны отвечать следующим требованиям:

• иметь определенный зерновой состав (соотношение зерен различного размера) для того, чтобы объем пустот между  зернами (межзерновая пустотность) был минимальный, т. е. пустоты между крупными зернами были заняты более мелкими;

• поверхность зерен заполнителя  должна обеспечивать хорошее сцепление  с твердеющим вяжущим, т. е. по возможности  быть шероховатой, и на ней не должно быть глинистых и пылеватых примесей;

• заполнитель не должен содержать  примесей, отрицательно действующих  на твердение вяжущего и на последующую  прочность и стойкость бетона и раствора.

 

структура

Недостаточная прочность заполнителя  является фактором, ограничивающим прочность  бетона. Свойства заполнителя оказывают  определенное влияние на прочность  бетона даже тогда, когда заполнитель  является достаточно прочным. В основном прочность и упругость заполнителя  зависит от его состава, текстуры и структуры.

Методика определения прочности  при сжатии образцов, изготовленных  из горной породы. 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. По существу, результаты указанных  испытаний характеризуют больше качество исходной горной породы, чем  качество заполнителя для бетона. Поэтому в настоящее время  предпочитают проводить испытания  непосредственно на пробе заполнителя. Прочность образцов определяют как  в сухом, так и в насыщенном водой состоянии. Отношение прочности  насыщенных водой образцов к прочности  сухих образцов называют коэффициентом  размягчения. Считают, что долговечность  горных пород, характеризующихся низкими  значениями коэффициента размягчения, будет довольно низкой.

 

Прочность

Для испытаний заполнителя на дробимость берут пробу материала стандартной фракции 9,53—12,7 мм. При отсутствии пробы данной фракции может быть использован-заполнитель других фракций. Однако следует иметь в виду, что при испытаниях пробы заполнителя, который крупнее или мельче стандартной фракции, как правило, получают соответственно повышенный или пониженный показатель дробимости. Перед испытанием пробу заполнителя высушивают до постоянного веса в течение 4 ч при температуре 100—110° С, после чего определенную навеску насыпают в цилиндр и уплотняют по стандартной методике. Затем в цилиндр вставляют плунжер и цилиндр помещают на нижнюю плиту пресса. Давление пресса постепенно повышают в течение 10 мин до тех пор, пока сжимающая нагрузка на пробу заполнителя не достигнет 222 кгс/см2. После снятия нагрузки пробу промывают в зависимости от размера испытываемой фракции сквозь сито, размеры отверстий которого указаны в BS 812: 1960. Пробу стандартной испытываемой фракции 9,53—12,7 мм просеивают на британском контрольном сите № 7. Отношение веса материала, прошедшего через соответствующее контрольное сито, к испытываемой навеске заполнителя называют показателем дробимости заполнителя.

Рисунок: цилиндр с плунжером  для определения дробимости щебня.

 

дробимость

Водостойкость. 
прочность образцов исходной горной породы определяют в насыщенном водой состоянии. Это связано с тем, что насыщение материала водой, как правило, снижает его прочность Данное явление, объясняемое расклинивающим действием воды в порах и микротрещинах, ослаблением связей между частицами материала и другими факторами, для большинства применяемых заполнителей не сильно выражено, но для некоторых разновидностей может быть значительным. 
Поэтому во всех случаях при прямом или косвенном (в цилиндре) определении прочности целесообразно испытывать заполнители в высушенном и водонасыщенном состояниях с сопоставлением результатов и вычислением коэффициента размягчения 
• Коэффициентом размягчения характеризуют водостойкость заполнителя. Водостойкость связана с водопоглощением и природой вещества заполнителя. ВоДопоглощение, в свою очередь, связано с пористостью и структурой материала. 
• Эти же факторы в основном определяют и морозостойкость заполнителя, т. е. его способность выдерживать в насыщенном водой состоянии многократное попеременное замораживание и оттаивание.

Испытание на морозостойкость производят следующим образом. Пробу крупного заполнителя однофракционного зернового состава взвешивают в-сухом состоянии, затем в перфорированном сосуде в течение 48 ч насыщают водой в ванне при температуре (20+3) °С. После насыщения сосуд с пробой заполнителя извлекают из ванны, дают воде стечь и помещают его в морозильную камеру. Для заполнителей из плотного естественного камня температура замораживания установлена в пределах от —17 до —25 °С, для пористых заполнителей — от —15 до —20 °С.

 Столь низкая температура  замораживания необходима потому, что в мелких порах и капиллярах  материала под воздействием адсорбционных  сил температура замерзания воды  понижается.

Выдержав в морозильной камере при требуемой температуре 4 ч, сосуд  с заполнителем снова переносят  в ванну с водой на 4 ч, а затем  опять в морозильную камеру, и  так до требуемого числа циклов, предусмотренного соответствующими стандартами  на тот или иной заполнитель. После  этого пробу заполнителя высушивают и просеивают через сито с отверстиями, соответствующими минимальным размерам зерен испытуемой фракции, т. е. через  сито, на котором перед испытанием проба оставалась полностью.

Потерю массы сравнивают с допускаемой  для данного заполнителя по стандарту.

 

морозостойкость

Общим для всех заполнителей требованием  является однородность, т. е. постоянство  свойств и показателей качества заполнителей от пробы к пробе, от партии к партии, обеспечивающее стабильность работы заводов и гарантированного качества получаемого бетонаиз разных мест штабеля, бункера, вагона или судна вначале отбирают 10 ... 15 частичных проб, затем их тщательно перемешивают, получая таким образом среднюю, представительную пробу. Поскольку она по объему больше, чем требуется для испытаний, ее делят по предусмотренным стандартами правилам. Чаще всего при этом прибегают к квартованию, состоящему в следующем.

Пробу заполнителя укладывают на горизонтальной поверхности в виде диска, делят  по двум взаимно перпендикулярным диаметральным  плоскостям на четыре равные части, две  любые противоположные четверти отбрасывают, остаток же после перемешивания  вновь укладывают в виде диска  и делят последовательным квартованием до получения требуемого объема. Для сокращения объема средней пробы стандарты рекомендуют также специальное устройство — желобчатый делитель. Для придания однородности заполнителям используют грохоты. Грохот разделяет любой кусковой или сыпучий материал на частицы разных размеров с помощью просеивающих поверхностей с калиброванными отверстиями.

 

однородность