Строительство. Бетоны

Заполнители бетона

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

 Насыпная плотность, пустотность и другие характеристики заполнителя в значительной степени определяются формой его зерен. Впервые это показал наш соотечественник Б. Николаев в работе «Состав растворов и бетонов в зависимости от размеров и формы зерен материалов», вышедшей в 1914 г. Работа эта своим содержанием предвосхитила идеи многих отечественных и зарубежных исследований, в том числе опубликованных в последние годы.

Б. Николаев теоретически проанализировал геометрическую структуру пространства, заполненного зернами сыпучего материала. В частности, если условно принять, что все зерна одинаковы по форме и размерам, то в принципе возможна различная плотность упаковки зерен в заданном объеме в зависимости от порядка их укладки. Например, шары можно уложить рядами так, чтобы линии, соединяющие их центры, образовали кубы ( 2.1, а). Это будет наименее плотная укладка. Наиболее же плотная соответствует такому взаимному расположению шаров, когда линии, соединяющие их центры, образуют тетраэдры ( 2.1, б). Аналогичным образом можно представить наиболее и наименее плотную укладку зерен другой формы.

При наименее плотной укладке шары дают меньшую пуетотнорть, чем другие зерна, а при наиболее плотной — большую. Однако как наиболее, так и наименее плотные схемы укладки могут рассматриваться лишь теоретически, и пустотность будет иметь те или иные промежуточные значения, определяемые степенью уплотнения. В среднем при угловатой форме зерен можно ожидать увеличения пустотности. Это еще в большей степени проявляется, если кроме систем укладки правильных многогранников рассмотреть варианты укладки, например, удлиненных параллелепипедов: при наиболее плотной укладке они, как и кубы, полностью заполняют объем, а при наименее плотной, когда будут взаимно касаться только вершинами, дадут максимальную пустотность и тем большую, чем больше соотношение длины зерен и их толщины.

Поскольку зерна заполнителей имеют неправильную форму и поверхность их может быть сильно развитой, стандартный коэффициент формы [см. (2.7)] не вполне ее характеризует. Поэтому иногда пользуются другими коэффициентами.

Для характеристики формы зерен заполнителей предложено также понятие «минимального шарового слоя», т. е. слоя, ограниченного вписанной и описанной сферами. Такая характеристика может быть увязана с дополнительным расходом цементирующего вещества в бетоне на «исправление» неправильности формы зерен заполнителя.

Имеются и другие предложения по оценке формы зерен условными показателями. Кроме того, в последние годы развивается теория стохастических упаковок зерен заполнителя, основанная на статистических решениях формулируемых задач с помощью ЭВМ.