Книги по строительству

 Свойства бетона

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Заполнители бетона

ЛЕГКИЕ ЗАПОЛНИТЕЛИ

Основной особенностью легких заполнителей является их высокая пористость и как следствие низкий удельный вес. Применяются как природные, так и искусственные легкие заполнители.

ПРИРОДНЫЕ ЗАПОЛНИТЕЛИ

Основными заполнителями, относящимися к этой группе, являются: диатомит, пемза, вулканический шлак, вулканический пепел и туф. Кроме диатомита все эти породы вулканического происхождения. Природные легкие заполнители находят ограниченное применение, так как добываются только в некоторых районах земного шара. Пемза—это светло-окрашенное пенообразное вулканическое стекло с объемной массой 480—880 кг/м3. Разновидности пемзы, имеющие достаточно прочную структуру, позволяют получать бетон с объемной массой 720— 1440 кг/мг, с хорошими изоляционными свойствами, но с большим водопоглощением и усадкой.

Вулканический шлак, являющийся пористой стекловидной породой, аналогичной промышленным шлакам, позволяет получать бетон со сходными свойствами.

ИСКУССТВЕННЫЕ ЗАПОЛНИТЕЛИ

Искусственные заполнители часто известны под различными фирменными названиями, но лучше классифицировать их по методам изготовления.

В первую группу входят заполнители, получаемые в результате вспучивания при нагревании глины, глинистых и кремнистых сланцев, диатомовых сланцев, перлита, обсидиана и вермикулита.

Вторая группа характеризуется специальными процессами охлаждения, в результате которых достигается вспучивание доменных шлаков. К третьей группе относятся промышленные шлаки.

Вспученная глина и сланцы получаются при нагревании сырья во вращающейся печи до плавления (при температуре 1000—1200° С). Вспучивание материалов происходит вследствие защемления в них образующихся газов. Полученная пористая структура сохраняется при охлаждении таким образом, что удельный вес вспученного материала оказывается ниже, чем до нагревания. Часто сырье измельчается перед обжигом. Применяют также измельчение после вспучивания, например при изготовлении патентованного американского заполнителя из вспученного сланца, известного под названием хейдит (керамзит). Для предотвращения спекания частиц применяют покрытие их материалом, имеющим более высокую температуру плавления, чем сланцы. В результате получают сферические частицы вспученного сланца с глазурованной полунепроницаемой поверхностью. Водопоглощение их ниже, чем у частиц без покрытия, водопоглощение которых составляет от 12 до 34%. Частицы с покрытием легче транспортировать и перемешивать, получаемый бетон имеет лучшую  удобообрабатываемость, но он значительно дороже.

Бетон на вспученном сланце и глине имеет объемную массу от 1360 до 1760 кг/м3, но можно приготовить бетон и с объемной массой 800 кг/мг.

Бетоны на вспученном сланце и глине обычно имеют более высокую прочность, чем на других легких заполнителях.

Перлит — это стекловидная вулканическая порода. При быстром нагревании до температуры начала плавления (900—1100° С) он вспучивается вследствие образования пара и образует ячеистый материал с объемной массой 80—240 кг/м3. Бетон на перлитовом заполнителе имеет очень низкую прочность, большую усадку и применяется преимущественно для теплоизоляции.

Вермикулит — это материал с пластинчатой структурой, напоминающий слюду. При нагревании до температуры 650—1000° С вермикулит увеличивается в объеме более чем в 30 раз вследствие расслоения его тонких пластинок. В результате его объемная масса составляет всего 64—192 кг/ж3. Бетон на вермикулитовом заполнителе имеет очень низкую прочность и большую усадку, но является прекрасным теплоизоляционным материалом.

Вспученный доменный шлак (шлаковая пемза) получают при обрызгивании расплавленного шлака, выходящего из доменной печи (при производстве чугуна) определенным количеством воды. При этом образуется пар, вспучивающий шлак, находящийся в пластичном состоянии, так что он затвердевает, образуя пористые частицы, напоминающие пемзу. Вспученный шлак (шлаковая пемза) применяется уже много лет и выпускается с насыпной объемной массой 320—880 кг/м3 в зависимости от деталей процесса охлаждения и гранулометрического состава. Шлаковая пемза для заполнителей должна соответствовать стандарту BS 877:1939, а воздушно охлажденный шлак — стандарту BS 1047:1952. Бетон на шлаковой пемзе имеет объемную массу 960— 1760 кг/м*.

Заполнитель из котельного шлака получают на основе хорошо обожженных, расплавленных или спекшихся в комки отходов промышленных высокотемпературных печей. Важно, чтобы в шлаке не было не сгоревшего угля, могущего вызвать нежелательное расширение бетона. Стандарт BS 1165:1957 предписывает испытания на равномерность изменения объема и устанавливает допустимые пределы потерь при прокаливании и содержания растворимых сульфатов для различных бетонов: неармированного, монолитного бетона для внутренних конструкций и сборных бетонных блоков.

Железо и пириты в котельном шлаке могут вызвать образование пятен на поверхности бетона и должны быть удалены. Неравномерности изменения объема вследствие наличия сильно обожженной извести можно избежать, оставляя шлак во влажных условиях в течение нескольких недель: известь погасится и не будет вызывать расширения бетона.

Коксовый шлак — материал, аналогичный котельному шлаку. Между этими двумя материалами нельзя провести резкой границы.

При применении котельных шлаков в качестве мелкого и крупного заполнителя можно получить бетон с объемной массой 1120—1360 кг/м3, но часто для улучшения удобообрабатываемости смеси применяют природный песок, тогда объемная масса бетона составляет 1760—1840 кг/м3.

Порошкообразная топливная зола является остатком от горения пылевидного угля на современных электростанциях. Ее можно превратить в гранулы, а затем произвести спекание. Небольшое количество несгоревшего топлива, находящееся в золе, поддерживает горение. Спекшиеся гранулы являются хорошим заполнителем с объемной массой около 960 кг/м3. Общие требования к легким заполнителям приведены в Технических условиях ASTM С 330—53Т.