Заполнители для бетонов и растворов: разновидности, характеристика

Заполнители для бетона и основные требования к ним

В состав любого бетонного раствора входят вяжущее вещество (цемент) и специальные заполнители. Цемент, реагируя с жидкостью, схватывается и твердеет. Так вяжущее тестообразное вещество становится твердым и очень прочным. Доля заполнителей в общей массе бетонной смеси может составлять до 85%. Эти ингредиенты бетона имеют важные функции.

Роль заполнителей в бетонах и растворах

Данные вещества выполняют следующие задачи:

  1. Сокращают расход цемента. Такие материалы занимают значительную часть объема бетонного раствора, делая его более доступным по стоимости.
  2. Повышают стойкость застывшего бетона к возникновению трещин. Цементный камень без таких добавок более подвержен раскалыванию в связи со склонностью к усадке и деформации. Современные заполнители играют роль жесткого остова бетона, снижая его усадку по сравнению с усадкой цемента без подобных добавок в несколько раз.
  3. Увеличивают прочность затвердевшего бетонного раствора, улучшают модуль упругости бетона. Жесткий скелет из заполнителя минимизирует деформацию конструкции под воздействием нагрузки, снижает ползучесть бетона. Таким образом бетонный раствор после затвердевания защищается от возникновения необратимых пластических деформаций различного характера.
  4. Пористые, легкие заполнители уменьшают теплопроводность и плотность бетона. Благодаря этому такой раствор можно использовать для создания ограждающих или теплоизоляционных конструкций.
  5. Специальные гидратные и особо тяжелые заполнители придают конструкции из бетона стойкость к проникающей радиации.

Заполнители для бетона: разновидности

Группировка подобного сырья основывается на следующих факторах:

  1. Величина зерен. По данному критерию выделяют заполнители:
    1. Крупные. В данную группу входят материалы с зернами размером более 5 мм. Примером таких материалов являются щебень и гравий. Они различаются формой зерен. Щебень состоит из зерен угловатой формы, гравий – элементов окатанной и округлой формы.
    2. Мелкие. Мелкий заполнитель – песок, величина зерен которого не больше 5 мм.
    1. Природные. Такие материалы могут быть получены тремя способами:
      • Добыча непосредственно на месторождении. Такие заполнители сразу могут применяться для приготовления раствора из бетона.
      • Сортировка песчано-гравийных составов природного происхождения. В результате такой операции добывается песок и гравий.
      • Дробление горных пород в щебень и песок.
    2. Искусственные. Создаются искусственным способом из отходов промышленности.

    Требования к заполнителям бетона

    Занимая собой внушительную часть объема бетона, заполнители оказывают большое влияние на его характеристики. Поэтому к таким материалам предъявляют определенные требования. Они заключаются в следующем:

    1. В заполнителях (крупных и мелких) соотношение зерен разного размера должно попадать в определенные пределы. Другими словами, любой заполнитель должен обладать определенным зерновым (гранулометрическим) составом. Данное требование обуславливается необходимостью максимального насыщения строительного раствора зернами заполнителя. Для определения пропорций различных по величине зерен в материале используются сита с ячейками разного размера. Исследуемый заполнитель делится на фракции. Полученные показатели сравниваются с требованиями стандарта.
    2. Любой заполнитель для бетонного раствора не должен оказывать негативного влияния на процесс затвердения цемента или ухудшать прочность и долговечность застывшей смеси. Для выполнения данного требования специалисты определяют степень прочности, морозостойкости, устойчивости к разнообразным физическим и химическим воздействиям заполнителей, а также их минеральный состав и особенности их зерен.
    3. Заполнители должны обладать определенной степенью чистоты. Илистые, пылевидные частицы обволакивают поверхность зерен материала, снижая их способность сцепляться с цементом. Это негативно сказывается на качественных характеристиках бетона. Поэтому доля пыли и глинистых частиц в крупнофракционном заполнителе не должна превышать 1%.

    Исследования заполнителей выполняются методом отбора проб. В ходе такой работы из материала специалисты берут определенное число частных проб. Результаты исследования этих проб усредняются и распространяются на весь объем исследуемого заполнителя.

    Применение заполнителей для бетона

    Каждый вид заполнителя придает строительному раствору определенные свойства, что обеспечивает его применение в определенных случаях. Очень важно правильно подбирать составляющие бетона, чтобы получить раствор с определенными техническими параметрами. Подбор таких материалов осуществляется с учетом многих аспектов, в том числе вида используемого бетоносмесителя. При его выборе учитывается также его предназначение, будь то улучшение прочности, придание раствору стойкости к теплу и жару или химическому воздействию агрессивных веществ. При необходимости возведения сооружений, стойких к радиационному излучению, используется антирадиационный заполнитель. При создании ограждений, эстетически привлекательных сооружений и фасадов применяется декоративный бетонный заполнитель. Распространенные заполнители – щебень, гравий и песок – применяются при создании большинства видов бетонных растворов. Объясняется это тем, что такие материалы придают смеси необходимые качественные и прочностные характеристики.

    Заполнители для бетона и их виды

    Основными видами бетона предназначенного для возведения жилых и коммерческих зданий, является легкие и тяжелые бетоны. В основе легкого и тяжелого бетона, лежат четыре компонента: цемент, крупные и мелкие заполнители для бетона и затворитель (вода).

    Заполнители для бетона

    Крупные заполнители определяют прочность бетона, а мелкие выполняют вспомогательную функцию – обеспечение надежного контакта частиц крупного заполнителя и связующего. Для изготовления легкого и тяжелого строительного материала используются разные типы крупного и разные виды мелкого наполнителя.

    Требования к заполнителям бетона

    Наибольший габаритный минимальный размер частиц не должен превышать 75% расстояния между арматурным поясом и 30% толщины конструкции. Марка заполнителя для приготовления легкого теплоизоляционного бетона должна соответствовать прочности М400. Марка для конструкционного бетона должна соответствовать прочности М 1200.

    Заполнители легкого бетона

    Для производства строительного материала этого типа используются крупные заполнители для легких бетонов ГОСТ 25820-2014, сведенные в таблицу:

    Таблица 1.

    Наименование вида легкого бетонаПористые заполнители для легких бетоновПримечание
    КерамзитобетонКерамзитИскусственный пористый материал, продукт обжига глины или глинистого сланца
    ШунгизитбетонЩунгизитИскусственный пористый наполнитель, продукт обжига докембрийской горной породы – шунгит
    АглопоритобетонАглопоритовый щебеньИскусственный пористый материал, продукт термической обработки отходов добычи и сжигания каменного угля
    ШлакопемзобетонШлакопемзовый гравийИскусственный пористый материал, продукт поризации, охлаждения и измельчения отхода металлургической промышленности – шлакового расплава
    ПерлитобетонПерлитный щебеньПриродный пористый материал вулканического происхождения
    Бетон на основе щебня горных породВулканический туф, пемза или вулканический шлакПриродные материалы, продукт деятельности вулканов
    ТермолитбетонТермолитовый щебеньИскусственный пористый материал, продукт обжига и дробления диатомита, трепела, опок и других кремнистых и опаловых горных пород
    ВермикулитобетонВспученный вермикулитПродукт термической обработки природного вермикулита при температуре 900-1000 °C
    КерамзитоперлитобетонКерамзит+ песок из вспученного вермикулита
    ШлакобетонОтходы ТЭЦ работающих на каменном угле. Отходы производства чугунаИскусственные пористые материалы – дробленые шлаки
    Бетон на стекловидных заполнителяхПеностеклоИскусственный материал, получаемый вспениванием и дроблением силикатного стекла

    Мелкий заполнитель регламентируется как: карьерный либо речной песок, а также искусственный песок, полученный тонким измельчением каменных пород и отходов промышленности.

    Заполнители для тяжелого бетона

    При покупке наполнителей для бетона следует руководствоваться ГОСТ 26633-2012. Нормативный документ дает четкие рекомендации по этому вопросу:

    • Насыпая плотность крупного наполнителя 2-3 т/м3.
    • Насыпная плотность мелкого наполнителя 2,9 т/м3.
    • В качестве крупного заполнителя можно использовать: гранитную и гравийную щебенку, дробленые отходы металлургической промышленности, дробленые отходы Тепловых Электростанций. Тип крупного заполнителя определяется маркой продукта и расчетными нагрузками.
    • Мелкий заполнитель для бетонов и растворов: карьерные и речные пески, продукт измельчения горной породы и продукт измельчения отходов металлургической промышленности и ТЭЦ.

    Важное замечание! Чтобы получить высококачественный бетон, обладающей заданной прочностью по всем направлениям заливаемой конструкции, крупные заполнители использовать в виде дозированных фракций в зависимости от наибольшей крупности частиц. Наибольшая крупность частиц и рекомендуемые фракции указываются в технической документации на то или иное изделие либо сооружение.

    Кроме того марка щебня должна соответствовать марке бетона также указанной в технической документации. Если техническая документация отсутствует, для строительства ответственных конструкций (фундаменты, колонны, плиты перекрытия) рекомендуется использовать щебень марок М800-М1200, а для малонагруженных неответственных сооружений (отмостки, дорожки, площадки) марку М300-М600 или строительный мусор.

    Заключение

    Заполнители для легких и тяжелых бетонов определяют прочность изделия, здания или сооружения. Поэтому при заказе бетона на заводе или изготовлении материала своими силами следовать строго придерживаться рекомендаций нормативных документов и требованиям, изложенным в технической документации в части типа наполнителя, его марки и требованиям к фракционному составу.

    Виды заполнителей для строительных растворов

    Введение заполнителей в состав строительных растворов не только снижает уровень деформации, неизбежной при усадке здания и набухании материалов, но и значительно снижает стоимость раствора, так как чаще всего в качестве заполнителей используются недорогие составы.

    Введение заполнителей в состав строительных растворов не только снижает уровень деформации, неизбежной при усадке здания и набухании материалов, но и значительно снижает стоимость раствора, так как чаще всего в качестве заполнителей используются недорогие составы. Кроме того, использование заполнителей для растворов придает им дополнительные сцепливающие свойства.

    При изготовлении строительных растворов применяются заполнители, это, как правило, природные кварцевые и полевошпатные (или известняковые) пески. Для мастик же применяются наполнители, т. е. тонкомолотые порошки (например, мел, мраморная мука, пигменты).

    Введение в растворы и мастики заполнителей и наполнителей придает им дополнительные ценные свойства, такие как повышение пористости и уменьшение теплопроводности (при введении легких заполнителей), усиливает сопротивление истиранию (при использовании особо твердых заполнителей); повышает кислотостойкость (при применении кислотоупорных наполнителей), увеличивает прочность на растяжение и изгиб (при введении волокнистых армирующих материалов типа асбестового волокна). За счет введения того или иного вида заполнителя или наполнителя улучшается и декоративный вид изделия.

    Заполнитель песок: классификация по крупности

    Песок — основной заполнитель в строительных растворах, состоит из зерен размером 0,14-5 мм. Средняя плотность песка не менее 1800 кг/м3.

    Свойства раствора зависят от того, какой песок и заполнитель используются. Немаловажны и другие показатели: форма зерен, чистота песка, которая зависит от его происхождения. Форма зерен речного и морского песка окатанная, горного (или овражного) — остроугольная. Сцепление остроугольных зерен с цементным камнем лучше сцепления окатанных. Но горный песок нуждается в тщательной промывке, поскольку загрязнен глиной и органическими примесями.

    В зависимости от минералогического и зернового состава, а также содержания вредных примесей определяется качество песка.

    Зерновой состав песка определяется с помощью просеивания через сито. Модуль крупности заполнителя песок определяется как частное от деления суммы полных остатков на ситах от № 2,5 до № 0,14 (пыль в эту сумму не входит) на всю пробу.

    Таблица «Классификация заполнителя песок по крупности»:

    Песок

    Полный остаток на сите № 0,63, %, по массе

    Модуль крупности Mw

    Для строительных растворов рекомендуется применять пески с модулем крупности 1,6-2,0.

    В том случае если песок не отвечает требованиям ГОСТа по зерновому составу, он обогащается недостающими фракциями.

    Нежелательные (вредные) примеси в песке — глина или мелкие пылевидные фракции, слюда, сернистые и сернокислотные соединения и органические вещества. Общее количество примесей, определяемое отмучиванием, не должно превышать 3% от массы.

    Загрязненность песка вредными примесями устраняется при промывке.

    Заполнитель асбест: группы и прочность

    Асбест хризолитовый — волокнистый минерал, составляющие волокна которого в одном направлении связаны очень прочно, а в другом — слабо. По химическому составу заполнитель асбест представляет собой гидросиликат магния 3Mg0-2Si02-2H20.

    Асбест имеет способность к расщеплению. При этом прочность этого заполнителя очень высока при растяжении вдоль волокон (около 3000 МПа). При распушке асбеста часть волокон разрывается, и прочность падает (600-800 МПа). Асбесту присущи гибкость, несгораемость (плавится при температуре около 1550 °С), высокая адсорбционная способность по отношению к цементу, малая теплопроводность и высокая щелочестойкость. Кислотостойкость асбеста незначительна.

    Хризотиловый асбест делится на семь сортов (это зависит от длины волокна и содержания гали). Также существует четыре группы заполнителя асбест: жесткая, промежуточная, полужесткая и мягкая, в зависимости от текстуры (степени сохранности агрегатов волокна). Высший сорт асбеста имеет самые длинные волокна.

    Заполнители, получаемые из плотных горных пород

    Горные породы — это значительные по объему скопления минералов в земной коре. Они делятся на изверженные, осадочные и метаморфические (видоизмененные). Свое название они получили в соответствии с теми условиями, в которых образовались.

    К метаморфическим горным породам относятся мраморы, состоящие из кристаллов кальцита (СаС03), иногда с примесью доломита. Мраморы легко распиливаются и хорошо шлифуются и полируются.

    Каменная мука предназначена для отбеливания цементов в мозаичных растворах. Количество необходимой для раствора муки определяется степенью отбеливания. Допустимый предел этого количества — не более 30% от массы цемента.

    Каменная мука получается путем распиливания гранита и мрамора или отсеивания каменной крошки. Тонкость помола определяется по остатку на сите с сеткой № 021 (900 отверстий на 1 см) и должна составлять не более 0,5% от массы пробы.

    Каменная крошка изготавливается путем дробления кусков природного камня (гранита, мрамора). На это идут отходы камнедобывающих карьеров и камнеобрабатывающих заводов, а также природные камни, которые получаются путем механической обработки горных пород. У используемых для получения каменной крошки пород предел прочности на сжатие должен составлять не менее 60 МПа.

    Классификация каменной крошки по крупности и назначению, мм:

    • ФМ (фасадная мелкая) — менее 0,5;
    • ФК (фасадная крупная) — от 0,5 до 2,5;
    • ММ (мозаичная мелкая) — от 2,5 до 5;
    • МС (мозаичная средняя) — от 5 до 10;
    • МК (мозаичная крупная) — от 10 до 15.

    Кислотостойкие наполнители — тонкомолотые андезит, базальт, диабаз, бештаунит, гранит, кварцевый песок — применяются при изготовлении кислотоупорных растворов и мастик. Их кислотостойкость должна быть не ниже 96%, влажность — не более 2%. Тонкость помола кислотостойких наполнителей определяется по остатку на сите с сеткой (№ 021) и не должна превышать 0,5% от массы пробы.

    Дробленое стекло получается из отходов и боя непрозрачного и обычного стекла. Оно применяется в качестве декоративного заполнителя в мозаичных растворах, что позволяет создать при выполнении работы неповторимый рисунок. К тому же за счет этого стоимость раствора значительно уменьшается.

    Дробленый уголь (антрацит) — ещё один заполнитель, получаемый из плотных горных пород, он используется в качестве декоративной добавки к растворам для мозаичных полов и каменных штукатурок. Его достаточно высокая плотность обеспечивает сопротивление истиранию.

    Специальный вид заполнителей: пигменты

    К специальному виду заполнителей относятся пигменты для мозаичных растворов и ксилолитовых смесей.

    Для получения декоративных мозаичных растворов и смесей используются белый, цветной пигмент и пигменты краски. Пигменты снижают объемные деформации при твердении и изменении влажности окружающей среды, эту же функцию выполняют заполнители в строительных растворах и наполнители в мастиках.

    Содержание пигментов в неорганических растворах и смесях не должно превышать 10%, в органических — 0,3%. Несоблюдение этих параметров снижает прочность растворной смеси.

    Пигменты, вводимые в декоративные растворы в качестве заполнителей, должны обладать способностью передавать цветовой тон смеси, обладать свето-устойчивостью и быть безвредными для здоровья работающих.

    Заполнители для бетона — виды, классификация

    Бетонные строительные смеси различаются по структуре и составу. Все зависит от компонентов, используемых при их приготовлении. Непостоянными ингредиентами, которые определяют целевое назначение стройматериалов, являются заполнители. В статье мастер сантехник расскажет, какие бывают заполнители для бетона и строительного раствора.

    Бетон — это тщательно смешанная, плотная, постепенно твердеющая масса. Ее базовые компоненты — цемент и вода, соединенные с соблюдением точных пропорций.

    В зависимости от того, какой тип вяжущего вещества используется, бетоны классифицируют на:

    • Неорганические: цементный с заполнителями из портландцемента, шлакового или пуццоланового портландцемента; силикатный с добавлением извести; гипсовый с присадкой из гипса; шлакощелочной с использованием шлака и щелочного раствора; специальный с применением специфических добавок.
    • Органические — полимербетоны (полимерцемент, пластбетон, бетонополимер), в которых минеральные компоненты заменены на полиэфирные или эпоксидные смолы.

    В зависимости от насыпной плотности выделяют бетон:

    • Особо легкий (менее 500 кг/м³);
    • Легкий (от 500 до 1800 кг/м³);
    • Тяжелый (от 1800 до 2500 кг/м³);
    • Сверхтяжелый (более 2500 кг/м³).

    Выбор бетона важен для надежности, предупреждения деформирования будущей конструкции, усиления ее устойчивости к внешнему воздействию.

    Заполнители представляют собой натуральные или искусственные вещества, гранулометрический состав которых строго определенный. Их добавляют в бетонную смесь в требуемом соотношении к остальным компонентам. Большее или меньшее количество и тип наполнителя определяют марки бетона, а также свойства готового изделия.

    Принцип действия заполнителя: зерна определенной фракции скрепляются с цементом, преобразуясь в прочное камневидное тело.

    Содержание наполнителя в бетоне может достигать 80%. Это позволяет снизить расход цемента, песка и более дорогостоящих добавок без потери необходимых свойств.

    Сегодня предлагается широкий ассортимент наполнителей для цементных смесей, придающих готовым конструкциям разные технико-экономические свойства. Подразделение на виды осуществляется по величине частиц и по назначению добавки. Основная классификация заполнителей бетона включает такие группы, как:

    • Природные вещества;
    • Искусственные материалы;
    • Промышленные отходы.

    Первый и третий типы добавляются в бетонную массу без изменения свойств, внешнего вида или химического содержания. Искусственно полученные заполнители получают из нерудных материалов путем предварительной обработки. Их основные достоинства заключаются в высокой чистоте и отменном качестве, благодаря чему желаемый материал будет полностью соответствовать предъявляемым требованиям.

    Требования к заполнителям для бетонной смеси

    Требования к бетону обусловлены характером строящегося объекта. Конструкции из тяжелого бетона, например, нуждаются в чистоте заполнителя. В регионах с суровым климатом нужны морозостойкие материалы, а в зонах с умеренным — добавки, ускоряющие затвердевание.

    Наполнители повышенной крупности

    Самым распространенным типом крупного наполнителя является гравий или щебень с величиной 0,5—7 см. Гравий состоит из гладких частиц округлой формы, а щебень — из шероховатых элементов неправильной геометрии. Для некоторых сверхтяжелых бетонов применяются наполнители, у которых средняя величина составляет 15 см.

    Щебень считается более чистым, так как создается искусственным путем. В гравии, как природном материале, встречаются примеси. Шероховатость щебня повышает адгезионные свойства цемента, поэтому его чаще используют в растворах для приготовления высокопрочных конструкций.
    Качества крупных материалов определяются по минеральному содержанию, фракционности, степени прочности сырья. Последний показатель должен минимум в полтора раза превышать прочность получаемого бетона. Морозостойкость заполнителя отвечает за стойкость бетонной массы к критично низким температурам.

    Вещества с величиной зерна 0,16-5 мм используются с целью уменьшения зазоров между большими частицами смеси. В зависимости от выбранного соотношения ингредиентов, варьируется крепость готового бетонного изделия. Наиболее распространенным мелким заполнителем является натуральный или искусственный песок. Природный песок классифицируется на слюду, кварцевый материал, кальцит, полевой шпат. На качество песка влияют минеральное содержание и фракционность, наличие глины или других примесей.

    Зернистость контролируется рассевом на ситах с разной величиной ячеек. Содержание пыли должно быть менее 5%, а частицы более крупного размера (свыше 10 мм) не должны присутствовать вообще. Оставшаяся фракция распределяется по гранулометрическому модулю. От точности размерного состава песка зависят конечные свойства бетона.

    От органических примесей и глины песок тщательно отмывается, так как они способны снизить морозостойкость готового изделия. Бетон на мелком заполнителе, таком как тонкораздробленная полимерная фибра, позволяет получить плотные безусадочные конструкции.

    Классификация по назначению

    Существуют заполнители для целевого использования:

    • Получения тяжелых или облегченных стройматериалов;
    • Приготовления декоративных смесей;
    • Создания плотных бетонов с повышенной теплоизоляцией;
    • Образования кислотостойких, жаростойких, радиационноустойчивых или им подобных изделий особого назначения.

    Предназначение специального бетона — выдерживать высокую нагрузку в экстремальных условиях. Такой материал после застывания приобретает:

    • Жаростойкость. Заполнитель — алюмофосфатное жидкое стекло с отвердителями. Применяется при строительстве огнеупорных объектов.
    • Гидроустойчивость. Базовые заполнители — водостойкие и низкотермичные шлакопортланд-цемент и пуццолановый портландцемент. Добавляются кварцевый песок, андезит, диабаз, базальт в виде щебня и другие минералы. Используется при возведении наземных и подземных гидротехнических сооружений.
    • Морозоустойчивость до 300 этапов замерзания-оттаивания. Присадками служат молотые природные цеолитсодержащие добавки активных кремнезема и глинозема. Применяется комплексная добавка СНВ (смола нейтрализованная воздухововлекающая) и СДБ (сульфитно-дрожжевая бражка). При низких температурах стабильность присуща всем специальным бетонам.
    • Кислотоустойчивость. В бетон добавляют кварцевый песок, щелочные шлаки, жидкое стекло, отвердитель (кремнефтористый натрий). Применяют для изготовления бетонных конструкций, контактирующих с агрессивными средами в химической промышленности.

    К специальным присадкам также относят магнетит, карбиды бора, барит, кальциевую известь, свинцовую стружку и др.

    Такие присадки требуются для легкого бетона. Существует три основных вида:

    • Натуральные — пемза, вулканических шлак или туф, карбонаты.
    • Искусственные — керамзит, аглопорит, гранулированный или отвальный шлак, вспученный перлит или вермикулит.
    • Полученные из производственных отходов — топливные, отвальные или металлургические шлаки, грубодисперсные золы уносы и золошлаковые смеси.

    Их величина должна колебаться в средних пределах 5—40 мм. По присутствию базового заполнителя в смеси легкие бетоны разделяют на вермикулитобетон, керамзитобетон, перлитобетон, туфобетон, пенобетон и др.

    Конструкционно-теплоизоляционные материалы (пенобетон, газобетон, керамзитобетон, полистиролбетон) создаются на базе присадок повышенной пористости. По сравнению с ячеистыми продуктами они имеют лучшую прочность и меньшую усадку.

    К теплоизоляционным заполнителям для бетонов и растворов относятся также гравиеподобные присадки в аморфизированнойм стекловидном состоянии: азерит, диолит, пеностеклогранулят, баротелит, пеностекло, туфоаргеллиты, витрозиты, витрофиры.

    Их используют для возведения теплоизоляционных конструкций, теплых стяжек, наружных стен, фасадов, кровли и объектов со средней несущей способностью.

    Наряду с перечисленными выше заполнителями, в бетоны могут быть добавлены прочие добавки, наделяющие его специфическими характеристиками:

    • Антипирены предназначены для повышения противопожарных свойств. Эта возможность обеспечена их способностью плавиться, выделяя противостоящие горению газы.
    • Порозаполнители повышают влагостойкость и прочностные характеристики бетонов за счет заполнения пор. Их наносят на уже готовый камень.
    • Газообразователи изменяют структуру камня, придают пористость. Наиболее часто используется алюминиевая пудра. С ее помощью получают неавтоклавные газоблоки.
    • Добавки, ускоряющие застывание смеси. .

    В некоторые специальные виды заполнителей входят карбид бора или вещества, содержащие легкие элементы — водород, литий, кадмий.
    Влияние наполнителя на марку бетона

    Основной показатель механических качеств бетонных смесей — прочность на сжатие, обозначается латинской буквой B и цифрой, указывающей давление в мегапаскалях, которое выдерживает данный материал.

    Стойкость материала обозначается также сочетанием буквы М с цифрами от 50 до 1000 (в кгс/см²). Это марка бетона.

    Например, для производства лестниц, заборов и мостиков берется марка М250. В марку M500 добавлены пластификаторы, ее используются исключительно для создания высокопрочных конструкций: станций метро, плотин, железнодорожных туннелей.

    Прочность смеси зависит не только от соотношения цемента и воды, но и от чистоты, размера гранул, правильного смешения компонентов.
    Заполнители для бетонов должны быть вдвое прочнее, чем раствор, чтобы предупредить деформирование изделия во процессе затвердевания.

    В сюжете – Заполнители для бетона

    В сюжете – Рассказывается о мелком заполнителе для бетонных и растворных смесей

    В сюжете – На примере условного обозначения характеристик бетонной смеси поговорим о том, какими свойствами должен обладать этот материал для выполнения тех или иных задач

    Таким образом, заполнители считаются наиболее важным ингредиентом бетона. Они наделяют его уникальными свойствами, изменяя структуру. К их выбору нужно подходить ответственно, учитывая отдельные характеристики самого заполнителя и целевое назначение готового камня.

    Более функциональные бетонные конструкции, полученные путем разумного использования добавок и заполнителей, способны противостоять практически любому воздействию извне.

    Заполнители для бетона и растворов: что это такое, основные виды (крупные и мелкие)

    Основными видами бетона предназначенного для возведения жилых и коммерческих зданий, является легкие и тяжелые бетоны. В основе легкого и тяжелого бетона, лежат четыре компонента: цемент, крупные и мелкие заполнители для бетона и затворитель (вода).

    Заполнители для бетона

    Крупные заполнители определяют прочность бетона, а мелкие выполняют вспомогательную функцию – обеспечение надежного контакта частиц крупного заполнителя и связующего. Для изготовления легкого и тяжелого строительного материала используются разные типы крупного и разные виды мелкого наполнителя.

    Категории бетонов

    Бетон — это тщательно смешанная, плотная, постепенно твердеющая масса. Ее базовые компоненты — цемент и вода, соединенные с соблюдением точных пропорций.

    В зависимости от того, какой тип вяжущего вещества используется, бетоны классифицируют на:

    1. Неорганические:
    • цементный с заполнителями из портландцемента, шлакового или пуццоланового портландцемента;
    • силикатный с добавлением извести;
    • гипсовый с присадкой из гипса;
    • шлакощелочной с использованием шлака и щелочного раствора;
    • специальный с применением специфических добавок.
    1. Органические — полимербетоны (полимерцемент, пластбетон, бетонополимер), в которых минеральные компоненты заменены на полиэфирные или эпоксидные смолы.

    заполнители в бетонном растворе

    В зависимости от насыпной плотности выделяют бетон:

    • особо легкий (менее 500 кг/м³);
    • легкий (от 500 до 1800 кг/м³);
    • тяжелый (от 1800 до 2500 кг/м³);
    • сверхтяжелый (более 2500 кг/м³).

    Выбор бетона важен для надежности, предупреждения деформирования будущей конструкции, усиления ее устойчивости к внешнему воздействию.

    Виды заполнителей

    Общая масса дополнительных веществ в смеси доходит до 80%.

    Видовое различие заполнителей основано на двух параметрах:

    • размер фракции материала;
    • предназначение присадки.

    Есть отличия и по происхождению заполнителей:

    • природные вещества;
    • искусственное (термообработанное) сырье;
    • отходы промышленного производства;
    • переработанные отходы.

    Природные компоненты и отходы производства практически не изменяют свойств бетона. Искусственно созданные, наоборот, влияют на его твердость, пластичность, скорость затвердевания и другие качества.

    каким бывает щебень для бетона

    Требования к заполнителям для бетонной смеси

    Требования к бетону обусловлены характером строящегося объекта. Конструкции из тяжелого бетона, например, нуждаются в чистоте заполнителя. В регионах с суровым климатом нужны морозостойкие материалы, а в зонах с умеренным — добавки, ускоряющие затвердевание.

    Крупные

    Гравий — наиболее востребованный заполнитель, подходит для многих бетонных смесей. Представляет собой осадок горной породы и имеет рыхлую структуру с вкраплениями других минералов. Размер его гранул колеблется от 5 до 70 мм. Насыпная плотность равна в среднем 1400 кг/м³, марка прочности — 1200, морозостойкость — F-350.

    Гранит — самый долговечный из крупных заполнителей. У него высокие показатели плотности (до 1700 кг/м³).Так же как гравий, он производится в виде мелких, средних и крупных гранул (5-70 мм). Материал обладает низким влагопоглощением и поэтому морозостоек. В его составе содержится незначительное количество пыли. Применяется при строительстве автодорог, фундаментов, подпорных стенок, мостов.

    виды крупного заполнителя для бетона

    Щебень получают методом дробления горных пород и некондиционных отходов горных и строительных предприятий (кирпич, шлак, зола). В нем нет примесей. Угловатые гранулы щебня имеют многообразную окраску и по форме похожи на куб. В отличие от гравия и гранита поверхность щебня более шероховатая, поэтому, обладая высокой адгезией, он усиливает прочность бетона.

    Крупные заполнители бетона представлены на строительном рынке в многообразии фракций (1- 200 мм) с различной насыпной плотностью.

    Мелкие

    Без крупных заполнителей можно создавать мелкозернистые смеси. Но, если в бетоне будет отсутствовать мелкие присадки, плотный камень получить нельзя.

    По ГОСТ, в цементных или цементно-известковых растворах размер зерен песка не может превышать 2 мм. В гипсовом или гипсово-известковом бетоне в мелком заполнителе должны содержаться гранулы до 1 мм. Гранул размером 10 мм в смесях быть не должно.

    величина песка как заполнителя

    Во всех видах песка ограничивается наличие примесей — глины, пирита, гипса. Для растворов используют чистые природные и искусственные пески с содержанием пылевато-глинистых частиц не более 3%.

    Крупный песок (1,5-2 мм) может повышать расход цемента на 5 %, а более мелкий снижает затраты на 12%.

    Добавление мелких заполнителей для бетона влияет на его финальные качества — прочность, безусадочность, морозоустойчивость.

    Взаимосвязь прочности бетона и его морозостойкости и водонепроницаемости

    Как уже было сказано, прочность бетона напрямую зависит от его плотности. Высокая плотность, в свою очередь, влияет на другие характеристики материала.

    Бетон — материал пористый. Несмотря на свою плотность и твердость, он имеет большое количество пор и капилляров, которые могут впитывать воду. Поэтому при эксплуатации в условиях высокой влажности в порах бетонных конструкций могут развиваться бактерии, грибы, плесень. Продукты жизнедеятельности этих микроорганизмов приводят к разрушению бетона.

    Если конструкция эксплуатируется в условиях низких температур, влага в порах бетона при замерзании расширяется и приводит к появлению трещин. С каждым циклом «замораживание—оттаивание» размер и количество микротрещин увеличиваются, разрушая бетон.

    Вот почему бетон высокой плотности показывает более высокую устойчивость к воде и низким температурам: в нем меньше пор и они имеют маленький размер.

    В целях дополнительной защиты от влаги применяются специальные добавки для объемной гидрофобизации, а также мастики и пропитки для бетона.

    Классификация по назначению

    Присадки в смеси добавляются для оптимизации состава цементного теста и повышения стойкости стройматериала.

    Специальные

    Предназначение специального бетона — выдерживать высокую нагрузку в экстремальных условиях.

    Такой материал после застывания приобретает:

    1. Жаростойкость. Заполнитель — алюмофосфатное жидкое стекло с отвердителями. Применяется при строительстве огнеупорных объектов.
    2. Гидроустойчивость. Базовые заполнители — водостойкие и низкотермичные шлакопортланд-цемент и пуццолановый портландцемент. Добавляются кварцевый песок, андезит, диабаз, базальт в виде щебня и другие минералы. Используется при возведении наземных и подземных гидротехнических сооружений.
    3. Морозоустойчивость до 300 этапов замерзания-оттаивания. Присадками служат молотые природные цеолитсодержащие добавки активных кремнезема и глинозема. Применяется комплексная добавка СНВ (смола нейтрализованная воздухововлекающая) и СДБ (сульфитно-дрожжевая бражка). При низких температурах стабильность присуща всем специальным бетонам.
    4. Кислотоустойчивость. В бетон добавляют кварцевый песок, щелочные шлаки, жидкое стекло, отвердитель (кремнефтористый натрий). Применяют для изготовления бетонных конструкций, контактирующих с агрессивными средами в химической промышленности.

    К специальным присадкам также относят магнетит, карбиды бора, барит, кальциевую известь, свинцовую стружку и др.

    Читайте также: Модуль поверхности бетона: определение, примеры расчета. Скорость нагрева и охлаждения

    роль заполнителя в бетоне

    Пористые

    Такие присадки требуются для легкого бетона.

    В эту категорию входят:

    • натуральные заполнители (пемза, вулканический пепел, дробленый туф, пористый известняк, ракушечники, диатомит и др.);
    • отходы промышленного производства (шлаки и зола);
    • искусственные присадки (керамзит, аглопорит, шлаковая пемза, перлит, обожженный вермикулит и др.).

    По присутствию базового заполнителя в смеси легкие бетоны разделяют на вермикулитобетон, керамзитобетон, перлитобетон, туфобетон, пенобетон и др.

    вес керамзитобетона в 1 м3

    Теплоизоляционные

    Конструкционно-теплоизоляционные материалы (пенобетон, газобетон, керамзитобетон, полистиролбетон) создаются на базе присадок повышенной пористости. По сравнению с ячеистыми продуктами они имеют лучшую прочность и меньшую усадку.

    К теплоизоляционным заполнителям для бетонов и растворов относятся также гравиеподобные присадки в аморфизированнойм стекловидном состоянии: азерит, диолит, пеностеклогранулят, баротелит, пеностекло, туфоаргеллиты, витрозиты, витрофиры.

    Их используют для возведения теплоизоляционных конструкций, теплых стяжек, наружных стен, фасадов, кровли и объектов со средней несущей способностью.

    покрытие керамзита цементным молочком

    Классификация, требования и характеристика

    Заполнители бетона отличаются между собой итоговой целью назначения и делятся на такие виды:

    • Пористые. Природные — пемза, вулканический туф. Синтетические — керамзит, перлит, шлак. Способом переработки — промышленные отходы. Величина их частиц от 7 до 40 мм. Используются для укладки стен.
    • Теплопроводные. Применяются для установления теплой стяжки. Это легкие наполнители, такие как полистирол, опилки древесные.
    • Порозаполнитель. Наносится уже на установленное каменное тело. Способствует повышению влагоустойчивости и прочности за счет плотного заполнения пор.
    • Антипирены. Отвечают за жаростойкость и усиления огнеупорных свойств. Не горят, имеют расположенность к медленной плавке.
    • Ускорители застывания. Способствуют ускорению образования единого монолитного тела.

    Прочие добавки

    Для архитектурных вариантов бетонного теста кроме разноцветного цемента и дробленых зернистых заполнителей применяют отбеливающие, модифицирующие, пластифицирующие добавки в бетон.

    Для придания специфических свойств добавляют:

    • антипирены, повышающие противопожарную стойкость;
    • ускорители затвердевания смеси;
    • порозаполнители, увеличивающие влагостойкость и прочность;
    • полимерные смеси (эпоксидные смолы, полиэфир и фуран);
    • пластификаторы, усиливающие влагостойкость.

    В некоторые специальные виды заполнителей входят карбид бора или вещества, содержащие легкие элементы — водород, литий, кадмий.

    свойства заполнителей

    Влияние наполнителя на марку бетона

    Основной показатель механических качеств бетонных смесей — прочность на сжатие, обозначается латинской буквой B и цифрой, указывающей давление в мегапаскалях, которое выдерживает данный материал.

    Стойкость материала обозначается также сочетанием буквы М с цифрами от 50 до 1000 (в кгс/см²). Это марка бетона.

    Например, для производства лестниц, заборов и мостиков берется марка М250. В марку M500 добавлены пластификаторы, ее используются исключительно для создания высокопрочных конструкций: станций метро, плотин, железнодорожных туннелей.

    Прочность смеси зависит не только от соотношения цемента и воды, но и от чистоты, размера гранул, правильного смешения компонентов.

    Заполнители для бетонов должны быть вдвое прочнее, чем раствор, чтобы предупредить деформирование изделия во процессе затвердевания.

    Определение

    Заполнители представляют собой натуральные или искусственные вещества, гранулометрический состав которых строго определенный. Их добавляют в бетонную смесь в требуемом соотношении к остальным компонентам. Большее или меньшее количество и тип наполнителя определяют марки бетона, а также свойства готового изделия.

    Принцип действия заполнителя: зерна определенной фракции скрепляются с цементом, преобразуясь в прочное камневидное тело.

    Содержание наполнителя в бетоне может достигать 80%. Это позволяет снизить расход цемента, песка и более дорогостоящих добавок без потери необходимых свойств.

    Заполнители для бетона и растворов: что это такое, виды

    Порошковые и газообразующие добавки используются при изготовлении сверхлегких пористых бетонов с повышенными теплоизоляционными характеристиками. С их помощью получают пено- и газобетон. Заполнитель дает такие преимущества бетону:

    Вернуться к оглавлению

    Классификация по назначению

    Существуют заполнители для целевого использования:

    Вернуться к оглавлению

    Специальные заполнители

    Жаростойкостью, пожаростойкостью, радиационной стойкостью, повышенной пористостью, морозо- и теплостойкостью и подобными свойствами наделяются изделия с раствором на специфических заполняющих веществах.

    Пористые

    Существует три основных вида:

    Их величина должна колебаться в средних пределах 5—40 мм.

    Теплоизоляционные

    Для теплых стяжек применяются теплоизоляционные сверхлегкие наполнители: искусственный полистирол или древесные опилки природного происхождения.

    Выводы

    Более функциональные бетонные конструкции, полученные путем разумного использования добавок и заполнителей, способны противостоять практически любому воздействию извне.

    2 вида заполнителей для растворов и бетонов

    Разновидности

    • природные залежи;
    • добытые синтетический методом;
    • продукты переработки от промышленных компонентов.

    Мелкочастичные добавки

    Природный песок состоит из различных компонентов, которые определяют его стандарты.

    • слюды;
    • кварцевых пород;
    • кальцита;
    • полевого шпата.

    Тяжелый состав

    • Щебень. Производится искусственным способом, поэтому материал чистый и лишенный пыли. Имеет шероховатую структуру, что повышает адгезионные параметры цемента.
    • Гравий. Натуральный компонент. В нем встречаются пыль и другие минеральные примеси.

    Применение добавок

    Группа Компаний «МАСТЕК» подготовила методическое пособие по приготовлению бетонных смесей:

    Всё про бетон

    Заполнители для бетона и их виды

    Основными видами бетона предназначенного для возведения жилых и коммерческих зданий, является легкие и тяжелые бетоны. В основе легкого и тяжелого бетона, лежат четыре компонента: цемент, крупные и мелкие заполнители для бетона и затворитель (вода).

    Заполнители для тяжелого бетона

    При покупке наполнителей для бетона следует руководствоваться ГОСТ 26633-2012. Нормативный документ дает четкие рекомендации по этому вопросу:

    Определение

    Принцип действия заполнителя: зерна определенной фракции скрепляются с цементом, преобразуясь в прочное камневидное тело.

    Содержание наполнителя в бетоне может достигать 80%. Это позволяет снизить расход цемента, песка и более дорогостоящих добавок без потери необходимых свойств.

    Основные виды и их описание

    • природные вещества;
    • искусственные материалы;
    • промышленные отходы.

    Мелкие добавки

    От органических примесей и глины песок тщательно отмывается, так как они способны снизить морозостойкость готового изделия. Бетон на мелком заполнителе, таком как тонкораздробленная полимерная фибра, позволяет получить плотные безусадочные конструкции.

    Наполнители повышенной крупности

    Прочие добавки

    Наряду с перечисленными выше заполнителями, в бетоны могут быть добавлены прочие добавки, наделяющие его специфическими характеристиками.

    Категории бетонов

    В зависимости от добавляемых заполнителей, бетон можно разделить на несколько категорий.

    Цементный – широко применяемый в строительстве бетон. При производстве такого бетона используется портландцемент, шлакопортландцемент или пуццолановый портландцемент. Могут использовать цветные цементы.

    Силикатный – такой бетон производится с использованием извести. Для твердения и набора прочности необходимо применять автоклавирование. Используется редко.

    Гипсовый – производится с добавлением гипса. Используется для устройства внутренних перегородок, подвесных потолков и т.п.

    Шлакощелочной – бетон, изготовляемый из измельченных шлаков. Затворение бетонной смеси производится щелочными растворами.

    Полимербетон – изготовляется на основе специальных смол, цемента и латекса.

    Специальный бетон – при его производстве, в зависимости от требований, используются специальные виды добавок (жидкое стекло или другие компоненты).

    По структуре и характеру заполнителей бетоны подразделяются на несколько классов.

    Требования к заполнителям для бетонов

    Крупные заполнители

    Крупные заполнители для бетонов, в зависимости от предъявляемых требований к конечному продукту, подбираются по следующим параметрам:

    Мелкие заполнители

    Категории бетонов

    Бетон — это тщательно смешанная, плотная, постепенно твердеющая масса. Ее базовые компоненты — цемент и вода, соединенные с соблюдением точных пропорций.

    В зависимости от насыпной плотности выделяют бетон:

    • особо легкий (менее 500 кг/м³);
    • легкий (от 500 до 1800 кг/м³);
    • тяжелый (от 1800 до 2500 кг/м³);
    • сверхтяжелый (более 2500 кг/м³).

    Выбор бетона важен для надежности, предупреждения деформирования будущей конструкции, усиления ее устойчивости к внешнему воздействию.

    Требования к заполнителям для бетонной смеси

    Требования к бетону обусловлены характером строящегося объекта. Конструкции из тяжелого бетона, например, нуждаются в чистоте заполнителя. В регионах с суровым климатом нужны морозостойкие материалы, а в зонах с умеренным — добавки, ускоряющие затвердевание.

    Крупные

    Мелкие

    Без крупных заполнителей можно создавать мелкозернистые смеси. Но, если в бетоне будет отсутствовать мелкие присадки, плотный камень получить нельзя.

    По ГОСТ, в цементных или цементно-известковых растворах размер зерен песка не может превышать 2 мм. В гипсовом или гипсово-известковом бетоне в мелком заполнителе должны содержаться гранулы до 1 мм. Гранул размером 10 мм в смесях быть не должно.

    Во всех видах песка ограничивается наличие примесей — глины, пирита, гипса. Для растворов используют чистые природные и искусственные пески с содержанием пылевато-глинистых частиц не более 3%.

    Добавление мелких заполнителей для бетона влияет на его финальные качества — прочность, безусадочность, морозоустойчивость.

    Прочие добавки

    Для архитектурных вариантов бетонного теста кроме разноцветного цемента и дробленых зернистых заполнителей применяют отбеливающие, модифицирующие, пластифицирующие добавки в бетон.

    В некоторые специальные виды заполнителей входят карбид бора или вещества, содержащие легкие элементы — водород, литий, кадмий.

    Роль заполнителей в бетонах и растворах

    Данные вещества выполняют следующие задачи:

    Требования к заполнителям бетона

    Занимая собой внушительную часть объема бетона, заполнители оказывают большое влияние на его характеристики. Поэтому к таким материалам предъявляют определенные требования. Они заключаются в следующем:

    Исследования заполнителей выполняются методом отбора проб. В ходе такой работы из материала специалисты берут определенное число частных проб. Результаты исследования этих проб усредняются и распространяются на весь объем исследуемого заполнителя.

    Виды заполнителей для бетонных растворов

    • песок;
    • щебень;
    • шлак;
    • керамзит;

    Заполнитель песок. Данный компонент является натуральным, мелкофракционным (размером до 5 мм) ископаемым, которое добывают разными путями. Так, различают речной и овражный песок, которые имеют происхождение, соответственно их названиям.

    Есть важный нюанс: овражный песок имеет примесь глины и не может быть использован в бетонных растворах, предназначенных для изготовления железобетонных и иных несущих нагрузки (находящихся под напряжением) элементах.

    Он широко распространен в мелкофракционных растворах, на основе вяжущих цемента, извести и гипса для применения в работах по оштукатуриванию помещений и работах по кирпичной кладке. Растворы на песчаном заполнителе принято считать легкими.

    Заполнитель щебень. Это природного происхождения каменный материал, который имеет фракцию от 5 мм до 40 мм и считается что высокой плотности его разновидности являются ходовыми для тяжелых видов бетонных растворов.

    Бывает нескольких разновидностей, к тяжелым относятся: пемзы, вулканического шлака, вулканического туфа и туфовых рядов. Легкие же состоят из карбонатных пород (известняка, извести-черепашника) с кремнеземистых пород (опоки, трепела, диатомита, спонголита).

    Кроме того, имеет место и фракция заполнителя, которая чем меньше, тем считается смесь более легкая в укладке. Кроме того, чем меньше фракция щебня, тем меньше расход мелкого заполнителя в смесь (щебня).

    Заполнитель шлак. Разнообразный заполнитель, разновидностей которого уйму и бывают они искусственного и природного происхождения.

    Бетон с содержанием данного природного или искусственного вида наполнителя соответственно называется шлакобетоном. Такой бетон применяется в второстепенном бетонировании и не может иметь применение для производства ответственных, несущих элементов.

    Также имеется и песок из керамзита, который представляет собой гранулы-зерна фракцией до 5 мм соответственно. Имеется в продаже керамзит разных марок, которые определяют его плотность.

    Состав бетона с таким заполнителем называют керамзитобетоном и используют для черновых бетонных стяжек полов, блоков для перегородок и других, второстепенных, не ответственных работ.

Ссылка на основную публикацию