Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




20.07.2018


20.07.2018


20.07.2018


19.07.2018


16.07.2018


14.07.2018


14.07.2018


11.07.2018


11.07.2018


11.07.2018





Яндекс.Метрика
         » » Влияние качества заполнителей на свойства композиционных строительных материалов

Влияние качества заполнителей на свойства композиционных строительных материалов

29.03.2016

В бетонах различного назначения заполнитель занимает 75-90 % объема. Поэтому к его качеству предъявляются определенные требования, установленные соответствующими нормативными документами.
Основными требованиями, предъявляемыми к качеству заполнителя, являются:
- физико-механические свойства и структурные характеристики (объемная масса, прочность, морозостойкость и др.);
- геометрические характеристики (крупность, форма зёрен, зерновой состав);
- степень чистоты (содержание вредных и нежелательных примесей);
- поверхностная структура.
Вышеперечисленные характеристики заполнителя в той или иной степени оказывают влияние на свойства бетонов и их смесей.
Плотная структура бетонов, обеспечивающая максимальную прочность и устойчивость к внешним воздействиям, достигается путем подбора оптимального зернового состава. В настоящее время наиболее распространенным для расчета составов тяжелых бетонов является метод «абсолютных объемов» профессора Б.Г. Скрамтаева и метод «плотных смесей», разработанный в СоюзДорНИИ для асфальтовых бетонов.
Характеристиками зернового состава являются предельная крупность и содержание каждой фракции заполнителя.
Для обеспечения плотной структуры желательно наличие всех фракций, поскольку в подвижных бетонных смесях прерывистый зерновой состав заполнителей способствует их расслоению и может ухудшить структуру бетона. Исследования Н.В. Горелышева и И.М. Авласовой для асфальтобетонов показали, что прерывистая гранулометрия не разуплотняет его структуру и даже повышает сдвигоустойчивость.
Крупность заполнителя главным образом влияет на качество цементобетона. В асфальтобетоне увеличение количества щебня и его крупности приводит к увеличению отрицательной величины коэффициента упаковки, т. е. к более прочному зацеплению щебенок друг за друга, что ведет к повышению сдвиго-устойчивости асфальтобетона. Максимальный размер зёрен ограничивается лишь толщиной слоя дорожной одежды.
С.С. Гордон, И.М. Грушко и другие отмечают, что крупность зёрен заполнителя до 20 мм не вызывает изменения свойств бетонов. Другие отмечают снижение прочности за счет роста крупности гравия, особенно для бетонов высоких марок. Однако существует опасность трещинообразования при уменьшении крупности заполнителя.
Таким образом, при производстве заполнителя необходимо стремиться к получению щебня с максимальным размером 20-25 мм, тем более что при переходе на производство тонкостенных железобетонных конструкций, в которых используется щебень до 20 мм, потребность в нем резко возросла. Для других целей такая крупность щебня также является оптимальной.
Характер макроструктуры бетонов зависит также от формы зёрен заполнителей и характера их поверхности.
Все исследователи единогласны во мнении, что наилучшей является неправильная форма зерна с развитой поверхностью. Ho их мнения разделяются по вопросу содержания в смеси игловатых и пластинчатых зёрен. С.С. Гордон, И.М. Грушко и другие считают, что содержание до 30-50 % таких частиц в смеси не ведет к увеличению её пустотности и удобоукладываемости, а при содержании таких частиц до 30 % свойства смесей вообще не меняются. Н.И. Зощук, Р. Лермит, В.М. Хованова и другие отмечают плохую удобоукладываемость бетонных смесей, снижение прочности бетонов за счет повышения пустотности в результате недоуплотнения смеси. Повышение жесткости ведет к перерасходу цемента. Установлено, что увеличение содержания пластинчатых частиц в бетонной смеси снижает её подвижность в 1,6 раза, что ведет к перерасходу цемента на 20-25 %.
Структурная прочность асфальтобетона характеризуется главным образом величиной внутреннего трения и сцеплением частиц щебня между собой. Поэтому для обеспечения плотного каркаса асфальтобетона необходимо ограничивать содержание игловатых и пластинчатых зёрен. В области асфальтовых бетонов в степени влияния таких частиц разногласий нет. Работами И.А. Рыбьева, Л.Б. Гезенцвея, Н.В Горелышева и других, показано, что увеличение содержания таких частиц в смеси ведет к снижению величины внутреннего трения, сдвигоустойчивости, водостойкости покрытий. Как следствие, это приводит к снижению долговечности асфальтобетона.
На прочности и морозостойкости бетонов отрицательно сказывается наличие в заполнителе слабых зёрен, увеличение содержания которых ведёт к перерасходу цемента при достижении требуемой прочности бетона. Слабые зёрна из-за большой водонасыщаемости могут вызвать вздутие строительных изделий, например мостовых плит. В асфальтобетонах с уменьшением прочности заполнителя увеличивается его дробимость под катком.
Один из основных недостатков бетонов - это слабое сцепление заполнителя с цементным камнем или битумом. Ослабление контактной зоны происходит из-за наличия на поверхности заполнителя тонких пленок пыли, глины и др. Помимо этого, сцепление зависит также от формы и рельефа поверхности заполнителя. Эта величина возрастает при развитии рельефа поверхности. При максимальном развитии рельефа поверхности прочность сцепления может увеличиться в 4 раза.
По степени чистоты поверхности к заполнителям предъявляются особые требования, поскольку присутствие глинистых и пылевидных примесей значительно снижает качество материала, приводит к перерасходу вяжущего и ухудшению морозостойкости и прочности бетонов. При увеличении содержания примесей от 0 до 7,25 % прочность при изгибе после 25 циклов замораживания-оттаивания снижается в 5,5 раза, а при содержании глинистых частиц от 2 до 5 % коэффициент снижения прочности соответственно равен 1 и 0,64. Опасность трещинообразования в бетоне связана с присутствием в смеси глинистых частиц. Как отмечено в ряде работ, 1 % примесей соответствует 3 % инертной добавки в бетон. Инертная добавка, вводимая с загрязненным заполнителем, значительно ухудшает удобоукладываемость бетонной смеси, сохранение которой посредством увеличения содержания воды и цемента ведет к перерасходу последнего. По данным В.А. Жученко и В.Н. Галактионова, этот перерасход составляет в среднем до 10 млн т в год.
Таким образом, на свойства бетонной смеси и бетона существенное влияние оказывают качество поверхности заполнителя, а также прочность контакта между заполнителем и цементным камнем.
Д.И. Гладков, А.Г. Ольгинский, С.С. Гордон, И.М. Грушко, Б.М. Курденков, К.В. Мохортов, И.В. Королев, И.А. Рыбьев, Н.Н. Иванов и другие объясняют причину пониженной прочности, морозостойкости и водостойкости дефектностью структуры контактной зоны между заполнителем и цементным камнем в бетонах и заполнителем и битумной пленкой в асфальтобетонах. Характер взаимодействия заполнителя с цементным камнем или битумом играет большую роль в формировании прочного контакта между ними.