Основное влияние на свойства получаемого таким образом искусственного камня оказывает качество клея (цементного камня). Но свойства заполнителей также играют при этом существенную роль.
Заполнители делятся на крупный — щебень или гравий (размер зерен > 5 мм — и мелкий — песок (0,16—5 мм).
Они выполняют две основные функции:
- занимая в бетоне до 80% объема, резко сокращают расход цемента;
- улучшают технические свойства бетона (снижается в несколько раз усадка цементного камня, повышается прочность, модуль упругости бетона, уменьшается ползучесть).
Основные требования к заполнителям
Для получения экономичного бетона с нужными свойствами к заполнителям предъявляется ряд требований:
- по прочности и состоянию поверхности;
- по зерновому составу;
- по крупности;
- по ограничению ряда примесей.
Прочность и состояние поверхности. Бетон, приготовленный из качественных материалов, должен разрушаться при испытаниях по цементному камню. Только в этом случае будут максимально использованы свойства этого самого дорогого компонента бетона. Поэтому прочность заполнителей должна быть выше прочности бетона. Учитывая, что бетон продолжает твердеть и после 28 суток, а заполнители неоднородны по прочности, превышение принимается достаточно большим:
прочность заполнителей должна превышать прочность бетона в 1,5—2 раза.
При искусственном нарушении сцепления (использование зерен, покрытых парафином, или полированных стальных шаров) прочность бетона снижалась в 2—3 раза.
Поэтому поверхность заполнителей должна быть чистой. Особенно опасны трудноудаляемые пленки глины. Тонкодисперсная пыль также имеет высокую адгезию к поверхности заполнителей и может ухудшать сцепление. Обычным способом обеспечения чистоты поверхности является промывка заполнителей. Применяемое оборудование и интенсивность промывки зависят от характера загрязнений.
Сцепление с цементным камнем возрастает при повышении шероховатости заполнителей, что особенно важно для бетона высоких марок. Поэтому наряду с природным гравием широко используется и щебень, получаемый дроблением гравия или горных пород.
Зерновой состав и крупность. При применении заполнителей требуемой прочности с чистой, для бетонов повышенной прочности и с шероховатой поверхностью, прочность бетона будет обеспечена. Но заполнители существенно влияют и на экономичность бетона, которая определяется в первую очередь расходом цемента.
Для обеспечения технологических свойств бетонной смеси в ней должно быть достаточное количество цементного теста. Из упрощенной структуры бетонной смеси (рис. 3.1) можно видеть, что цементное тесто расходуется на смазку поверхности заполнителей! и заполнение пустот между ними.
Отсюда:
- поверхность заполнителей должна быть минимальной1 (требование к крупности заполнителя);
- пусгогность заполнителей также должна быть минимальной. Для этого в пустотах между крупными зернами должны находиться более мелкие (требование к зерновому составу).
Нужно отметить, что эти требования противоречат друг другу: если использовать только крупные зерна, заполнители будут иметь большую пустотность, а при заполнении пустот все более мелкими зернами увеличивается поверхность заполнителей. Поэтому приходится искать компромиссное решение, при котором и пустотность, и удельная поверхность будут иметь приемлемые значения. Это особенно важно для песка с его значительной удельной поверхностью.
Содержание вредных примесей. В заполнителях может содержаться целый ряд примесей, которые могут ухудшать свойства бетонной смеси, либо твердение и прочность бетона, либо могут вызвать коррозию арматуры. Поэтому их содержание ограничивается.
