Конспект лекций по дисциплине «Строительные материалы и изделия» (стр. 7 )

Добавками - наполнителями к щелочестойким растворам служат тонкомолотые известняки и доломиты.

Добавки к жаростойким растворам - тонкомолотые хромитовая руда, активные минеральные добавки, андезит, диабаз, тальк, магнезит, шамот, полукислые огнеупоры. К растворам на портландцементе пригодны только хромитовая руда и шамот.

Противоморозными добавками, понижающими температуру замерзания жидкой фазы растворных смесей служат хлорид натрия совместно с хлоридом кальция в количестве до 7.5%, нитрит натрия до 10% и поташ до 15% массы цемента.

Глава 5. Заполнители для бетонов и растворов

5.1. Общие сведения.

Заполнители для бетонов и растворов - это природные или искусственные каменные сыпучие материалы, занимающие до 85% от общего объема бетона. В цементных бетонах и растворах заполнители снижают усадку материала и повышают его трещиностонкость. Кроме того, заполнители во многом определяют свойства бетона. Например, используя в качестве заполнителя чугунную дробь, железные руды, получают особо тяжелый бетон, защищающий от ионизирующих излучений.

В зависимости от размера зерен различают заполнители мелкие (0,14...5 мм) и крупные (5...70 мм). Мелкий заполнитель - это песок. Крупный заполнитель - щебень или гравий.

По происхождению заполнители бывают природные (песок, гравий, природный щебень), добываемые в карьерах и подвергаемые дроблению, просеиванию и промывке; искусственные, получаемые дроблением или переработкой отходов промышленности.

Структура заполнителя - материала, состоящего из отдельных зерен, характеризуется двумя показателями: межзерновой пустотностью и пористостью частиц заполнителя. Обобщенной характеристикой, учитывающей эти два показателя, служит насыпная объемная масса заполнителя, которая представляет собой массу единицы объема сыпучего материала, взятого вместе с пустотами.

По объемной насыпной массе заполнители подразделяются на:

- тяжелые (плотные), имеющие насыпную объемную массу более 1200 кг/куб. м;

- легкие (пористые), имеющие насыпную объемную массу менее 1200 кг/куб. м.

Заполнители должны отвечать следующим требованиям:

§ размер зерен должен быть таков, чтобы объем пустот между ними был минимальный; это достигается в том случае, если пустоты между крупными зернами заняты более мелкими;

· поверхность зерен заполнителя должна обеспечивать хорошее сцепление с твердеющим вяжущим, на поверхности не должно быть глинистых и пылеватых загрязнений;

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

5.2. Песок

Природный песок - рыхлая смесь зерен крупностью от 0,14 до 5 мм. Природные пески состоят главным образом из зерен кварца, возможна примесь полевых шпатов, слюды, известняка.

Объемная насыпная масса песков составляет 1300...1500 кг/куб. м.

Горные (овражные) пески образуются в результате выветривания горных пород и последующего переноса ветром и ледниками.

Они имеют угловатую форму и шероховатую поверхность, что способствует хорошему сцеплению с вяжущим. Недостаток таких песков - загрязненность глиной и примесь гравия в них.

Речные и морские пески более чистые, чем горные, но более мелкие и имеют округлую форму.

Искусственные пески используются значительно реже.

Искусственные тяжелые пески, получаемые дроблением плотных горных пород, применяют для изготовления отделочных растворов, кислотостойких растворов и бетонов.

Искусственные легкие пески получают дроблением пористых горных пород (пемза, туф). Наибольшее распространение получил перлитовый песок.

Зерновой состав песка определяется на стандартном наборе сит с размерами ячеек: 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,314 и 0,14 мм. Сначала определяют частные остатки (в %) на каждом сите (а2,5; а1,25; а0,63 и т. д.), затем полные остатки (А2,5; А1,25; АО,63 и т. д.). Полный остаток на любом сите равен сумме частных остатков на этом сите и всех вышерасположенных ситах.

На основании результатов ситового анализа можно рассчитать модуль крупности:

Мк=(А2,5+А1,25+А0,63+А0,315+А0,14)/100.

По зерновому составу пески делятся на крупные, средние, мелкие и очень мелкие.

Группа песка	Модуль крупности	Полный остаток на сите N 0,63,%
Крупный	Более 2,5	Более 50
Средний	2,5…2	30…50
Мелкий	2...1,5	10...30
Очень мелкий	1,5…1	Менее 10

Для строительных растворов рекомендуется применять пески с модулем крупности более 1,2, а для бетонов - более 2.

В строительстве часто используют фракционированный песок, разделенный на крупную (5...1,25 мм) и мелкую (1,25...0,14 мм) фракции.

Для бетонов применяют песок крупностью не более 5 мм, для растворов, используемых для замоноличивання сборных железобетонных конструкций и заполнения швов при монтаже панелей - песок крупностью не более 5 мм; для растворов, служащих для кладки кирпича, камней правильной формы и блоков, - песок крупностью не более 2,5 мм; для штукатурных отделочных растворов - песок крупностью не более 1,25 мм.

Количество мелких зерен в песке, проходящих через сито 0,14 мм, не должно превышать для песка, используемого в строительных растворах, 20% ив бетонах 10%. Для соединения частиц песка в растворе или бетоне необходимо, чтобы цементное тесто покрывало всю поверхность каждой песчинки. Таким образом, расход цемента будет возрастать с увеличением удельной поверхности песка, т. е. с увеличением количества мелких фракций в песке. Поэтому не допускается использовать для бетонов песок с Мк ниже 2 и для растворов с Мк ниже 1,2.

Присутствие в песке пылеватых и глинистых примесей снижает прочность и морозостойкость бетонов и растворов.

Если в песке присутствуют органические примеси, они вредно влияют на процесс твердения цемента; большое количество примесей может сильно понизить прочность бетона или раствора.

Песок обладает способностью изменять свой объем и объемную насыпную массу при изменении влажности в пределах от 0 до 20...25%. Сильное снижение объемной насыпной массы при влажности 3…10% по сравнению с сухим песком происходит потому, что каждая песчинка покрывается тонким слоем воды и общий объем песка возрастает.

5.3. Крупные заполнители

В качестве крупного заполнителя для бетона используют гравий и щебень.

По крупности зерен щебень и гравий разделяют на следующий фракции: 5...10, 10...20, 20...40, 40…70; для массивных конструкций допускается использовать фракции 70...150. В строительстве применяют крупный заполнитель в виде смеси фракций, обеспечивающей минимальную межзерновую пустотность, или в виде отдельных фракций при условии последующего их смешения в заданных соотношениях.

К тяжелым заполнителям относят: гравий, получаемый из природных залежей; его обработка заключается в сортировке по фракциям и промывке; щебень, получаемый дроблением горных пород, крупных фракций гравия и плотных металлургических шлаков.

Чтобы щебень и гравий не снижали прочность и долговечность бетона, они не должны содержать выше установленных норм пылеватые, глинистые, илистые и органические примеси. Глина в виде комков в щебне и гравии не допускается.

Для тяжелых бетонов нормируется прочность крупного заполнителя, но во всех случаях прочность заполнителя должна быть выше прочности бетона. То же относится и к морозостойкости заполнителя.

Пористые заполнители для легких бетонов получают главным образом искусственным путем. Из природных пористых заполнителей применяют щебень из пемзы, туфа и пористых известняков. Из

искусственных пористых заполнителей широко применяют керамзит, шлаковую пемзу, аглопорит и перлит.

Керамзит - гранулы округлой формы с пористой сердцевиной и плотной спекшейся оболочкой. Прочность керамзита - до 6 МПа, объемная масса - 150...800 кг/куб. м. Получают керамзит быстрым обжигом во вращающихся печах легкоплавких глинистых пород с большим содержанием окислов железа и органических примесей.

Керамзит выпускают в виде гравия с гранулами размером 5…40 мм и песка (зерна менее 5 мм). Марки керамзита от 150 до 800.

Шлаковая пемза (термозит) - пористый щебень, получаемый вспучиванием расплавленных металлургических шлаков путем их быстрого охлаждения водой или паром. Марки шлаковой пемзы 400,600 и 800. Прочность - 0,4…2 МПа.

Аглопорит - пористый заполнитель в виде щебня, гравия, получаемый спеканием сырьевой шихты из глинистых пород и топливных отходов• Марки аглопорита от 400 до 1000.

Вспученный перлитовый песок и щебень - пористые зерна белого или светло-серого цвета, получаемые путем быстрого нагрева вулканических горных пород, содержащих небольшое количество (3...5%) гидратной воды. При обжиге исходная порода увеличивается в объеме в 5...15 раз, а пористость образующихся зерен достигает 85…90%.

Глава 6. Бетоны

6.1. Общие сведения

Бетон - искусственный каменный материал, получаемый в результате формования и затвердевания бетонной смеси. Бетонной смесью называется перемешанная до однородного состояния пластичная смесь, состоящая из вяжущего вещества, воды, заполнителей и специальных добавок. Состав бетонной смеси подбирается таким образом, чтобы при данных условиях твердения бетон обладал определенными свойствами (прочностью, морозостойкостью, объемной массой и др.).

Бетон состоит из большого количества зерен заполнителя, связанных затвердевшим вяжущим веществом.

Рисунок 3. Структура бетона (частицы крупного и мелкого заполнителя – светлые, цементный камень – черный)

Заполнитель занимает примерно 80…85% объема бетона. В качества заполнителей обычно применяют песок, гравий, щебень или отходы промышленности (дробленые металлургические шлаки).

Особо тяжелый бетон имеет объемную массу более 2500 кг/куб. м, т. е. тяжелее большинства горных пород, а особо легкие теплоизоляционные - менее 500 кг/куб. м. Прочность бетонов достигает 100 МПа. Бетон - огнестойкий материал, а в настоящее время получены бетоны, стойкие к самым разнообразным агрессивным воздействиям.