Наполнители
Наполнителями называют порошкообразные материалы, частицы которых можно соизмерить с частицами вяжущего вещества. Как и заполнители, их подразделяют на неорганические и органические. Непременным элементом в их составе является углерод. Также выделяют природные и искусственные наполнители, а по химическому составу их делят на простые и сложные. Частицы наполнителя могут быть также пластинчатыми, волокнистыми. Размер частиц обычно от 10 до 100 мкм и не более 1 — 2 мм.
Вместе с вяжущим веществом наполнители участвуют в формировании микроструктуры матричной части и контактных зон в конгломератах. Тесному контакту этих двух компонентов в общей смеси способствуют механические, тепловые, ультразвуковые и другие способы обработки. Нередко довольно сложно разграничить их функции в работе микро- или макроконгломерата. Обладая огромным потенциалом поверхностной энергии, наполнители становятся активными компонентами при отвердевании вяжущих веществ в процессе формирования структуры и свойств материала.
Характер функций наполнителя зависит от разновидности вяжущего вещества. Однако можно выделить ряд сравнительно общих функций наполнителей: увеличение водоудерживающей способности порошкообразного вяжущего вещества при использовании его в строительных растворах, укладываемых по пористому основанию, например в кирпичной кладке; заполнение пор в микроструктуре без вступления в химические взаимосвязи с компонентами. Кроме того, среди функций можно выделить: перевод большей части вяжущего вещества из объемного состояния в пленочное с равномерным распределением его по высокоразвитой поверхности наполнителя (для улучшения тепломеханических свойств); снижение теплового напряжения в материале; развитие зоны контакта между крупнозернистыми компонентами конгломерата; улучшение некоторых специальных свойств конгломерата, например повышение огнестойкости; удешевление материала за счет частичной замены дорогостоящего вяжущего местным дешевым наполнителем при сохранении качества на необходимом уровне.
Могут быть у наполнителя и другие нередко комплексные функции. Например, он может выполнять роль твердого эмульгатора в пастообразных строительных материалах; быть порообразователем в обжиговых ИСК; выполнять роль снижения яркости тона в красочных составах с пигментами.
При всем многообразии функций наполнителя общим у каждого остается то, что в структуре конгломерата не теряется его индивидуальность, а сохраняются специфические свойства компонента.
Для применения в различных материалах к наполнителям относятся известняковые, доломитовые, тонкоизмельченные горные породы и минералы вулканического происхождения, порошки помола керамического боя, шамота, шлака и других отходов промышленности, асбестовые отходы производства, древесная мука (для пластмасс), зола-унос, колошниковая пыль. Для выбора необходимого наполнителя и определения его количества производятся лабораторные испытания. Затем устанавливается степень эффективности наполнителя, рациональное содержание его в вяжущем веществе и ИСК.
Исходные материалы: заполнители, наполнители, добавки
Заполнители и наполнители в строительных растворах – это природные или полученные искусственно сыпучие каменные материалы, состоящие из зерен, размер которых находится в пределах, установленных нормативными документами. Преимущественный размер зерен заполнителя – более 0,16 мм, а наполнителя – менее 0, 16 мм. Основное назначение этих компонентов – обеспечить получение плотного раствора требуемых свойств при минимальном содержании вяжущего.
Заполнитель и наполнитель могут занимать до 80 % общего объема раствора. Стоимость обычных заполнителей и большинства наполнителей ниже стоимости вяжущего. Следовательно, чем их в растворе больше, тем раствор дешевле. Кроме того, заполнитель и наполнитель снижают усадочные деформации и повышают трещиностойкость раствора. Также эти компоненты во многом определяют эксплуатационные свойства раствора. Например, используя в качестве заполнителя дробленую пемзу или вспученные шлаки, получают легкие растворы, отличающиеся высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами.
Заполнители и наполнители для растворов должны отвечать следующим общим требованиям:
— иметь оптимальный зерновой состав (содержание зерен разного размера), чтобы объем пустот был минимальным, т. е. чтобы пустоты между крупными зернами были заняты более мелкими;
— форма зерен и характер поверхности должны обеспечивать хорошее сцепление с твердеющим вяжущим, т. е. желательны угловатые зерна с шероховатой поверхностью, на которой не должно быть мельчайших частиц глины и пыли;
— в их составе не должны содержаться вредные примеси, отрицательно влияющие на твердение вяжущего, а также на прочность и долговечность затвердевшего раствора.
В качестве заполнителей в растворах используют пески различного происхождения, состоящие из зерен размером от 0,16 до 5,0 мм. По происхождению пески бывают:
— природные, добываемые в карьерах и подвергаемые при необходимости рассеву, промывке и сушке. К этой группе также относят пески, получаемые из отсевов дробления горных пород на щебень;
— искусственные, получаемые из промышленных отходов (металлургических шлаков, зол и шлаков теплоэлектростанций и т. п.) или специальной обработкой природного сырья (обжигом из глины получают керамзит, а из перлита – вспученный перлит).
Для улучшения зернового состава природный песок обогащают или фракционируют. Обогащение заключается в отсеивании с помощью специального обогатительного оборудования тех фракций, которые оказались в избытке. При фракционировании песок разделяют по крупности зерен на две части или более, а затем полученные фракции смешивают в оптимальном соотношении, устанавливаемом строительной лабораторией. Обогащение, фракционирование, также как и промывку, целесообразно производить на месте добычи песка.
По плотности зерен пески подразделяют на плотные (тяжелые) с плотностью 2,0…2,8 г/см 3 и пористые (легкие), имеющие пористую структуру и плотность менее 2,0 г/см 3 .
Пористые пески применяют для получения легких растворов, обладающих улучшенными тепло- и звукоизоляционными, а в отдельных случаях и огнезащитными характеристиками. Основным показателем качества пористых песков является марка, устанавливаемая в зависимости от насыпной плотности, выраженной в кг/м 3 , например, марка 500 означает, что насыпная плотность заполнителя составляет свыше 400 и до 500 кг/м 3 включительно.
К природным пористым заполнителям относятся пески, получаемые дроблением и последующим рассевом пористых горных пород (пемзовый, карбонатный из ракушечника и др.). Искусственные пористые заполнители – керамзитовый, аглопоритовый, вспученные перлитовый и вермикулитовый пески, а также пески из пористых шлаков.
Наполнители представляют собой тонкодисперсные минеральные порошки, состоящие из частиц с преобладающим размером от 0,03 до 0,16 мм, т. е. соизмеримых с частицами вяжущего. Обычно как наполнители, так и заполнители не вступают в химическое взаимодействие с другими компонентами раствора.
Использование наполнителей преследует различные цели. В растворы общего назначения наполнители вводят для минимизации пустотности смеси заполнителя и наполнителя. Тонкодисперсные наполнители повышают водоудерживающую способность растворной смеси и ее устойчивость против расслоения, уплотняют структуру и уменьшают размер пор в затвердевшем растворе. Введение наполнителя приводит к удешевлению раствора за счет частичной замены дорогостоящего вяжущего более дешевым местным материалом.
Наполнители обычно вводят в количестве 5…20 % массы вяжущего. Увеличение дозировки более 20 % вызывает существенное повышение водосодержания смеси и, как следствие, снижение долговечности раствора. Для уменьшения водопотребности в состав смесей с повышенным количеством наполнителя рекомендуется вводить пластифицирующие добавки поверхностно-активных веществ.
Для направленного регулирования технологических свойств растворной смеси и строительно-технических свойств затвердевшего раствора, а также для уменьшения расхода вяжущего в состав раствора могут вводиться добавки различного назначения. Добавки органических и минеральных веществ вводят в строго определенном количестве в процессе приготовления растворной смеси. Оптимальное количество добавок устанавливают опытным путем при лабораторном подборе состава раствора.
Для строительных растворов используют те же добавки, что и при производстве бетонов. Добавки в соответствии с ГОСТ 24211 разделяют в зависимости от основного эффекта действия на следующие классы:
— добавки, регулирующие свойства смесей;
— добавки, регулирующие свойства растворов и бетонов;
— добавки, придающие растворам и бетонам специальные свойства;
Добавки, отнесенные к первым трем классам, вводятся в смеси в небольшом количестве (0,1…5,0 % массы цемента). Их принято называть химическими или модифицирующими, т. е. изменяющими в нужном направлении свойства растворной смеси и раствора.
Добавки, регулирующие свойства растворных смесей, делят на пластифицирующие и суперпластифицирующие, стабилизирующие, регулирующие сохраняемость подвижности и увеличивающие воздухо- или газосодержание.
Для регулирования подвижности в цементных растворах наряду с химическими добавками традиционно используют минеральные добавки-пластификаторы: известь и глину.
К добавкам, регулирующим свойства растворов и бетонов, относят ускоряющие или замедляющие процесс твердения, повышающие прочность, морозостойкость, коррозионную стойкость и др.
К добавкам, придающим растворам и бетонам специальные свойства, относятся противоморозные и гидрофобизирующие добавки.
Химические добавки, улучшая одни характеристики растворной смеси и раствора, другие не изменяют или изменяют в нежелательном направлении. Например, пластификаторы, повышая подвижность и жизнеспособность смеси, могут вызвать недопустимое снижение ранней прочности раствора.
Для устранения нежелательных побочных эффектов монодобавок используют комплексные добавки, состоящие из двух и более самостоятельных компонентов. Комплексные добавки полифункциональны и способны регулировать в нужном направлении сразу несколько наиболее важных характеристик раствора.
При использовании комплексных добавок могут возникать проблемы с совместимостью их компонентов. В этом случае отдельные компоненты вводят раздельно с перемешиванием смеси в несколько этапов. Для решения этой проблемы комплексные многокомпонентные добавки стали производить в заводских условиях в виде товарной продукции, не изменяющей своих свойств при транспортировании и хранении.
Минеральные добавки представляют собой дисперсные неорганические вещества природного или техногенного происхождения. Их вводят в количестве 5…20 % и более для экономии клинкерной части цемента, получения плотного раствора при малых расходах вяжущего и повышения стойкости. В зависимости от характера взаимодействия с продуктами гидратации цемента добавки делят на активные минеральные, обладающие вяжущими свойствами и/или пуццолановой активностью, и инертные. Активные минеральные добавки используют при производстве соответствующих разновидностей портландцемента. Инертные тонкодисперсные продукты вводят в растворы в качестве наполнителя.
Дата добавления: 2018-11-24 ; просмотров: 898 ;
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).
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 бетона | Пористые заполнители для легких бетонов | Примечание |
| Керамзитобетон | Керамзит | Искусственный пористый материал, продукт обжига глины или глинистого сланца |
| Шунгизитбетон | Щунгизит | Искусственный пористый наполнитель, продукт обжига докембрийской горной породы – шунгит |
| Аглопоритобетон | Аглопоритовый щебень | Искусственный пористый материал, продукт термической обработки отходов добычи и сжигания каменного угля |
| Шлакопемзобетон | Шлакопемзовый гравий | Искусственный пористый материал, продукт поризации, охлаждения и измельчения отхода металлургической промышленности – шлакового расплава |
| Перлитобетон | Перлитный щебень | Природный пористый материал вулканического происхождения |
| Бетон на основе щебня горных пород | Вулканический туф, пемза или вулканический шлак | Природные материалы, продукт деятельности вулканов |
| Термолитбетон | Термолитовый щебень | Искусственный пористый материал, продукт обжига и дробления диатомита, трепела, опок и других кремнистых и опаловых горных пород |
| Вермикулитобетон | Вспученный вермикулит | Продукт термической обработки природного вермикулита при температуре 900-1000 °C |
| Керамзитоперлитобетон | Керамзит+ песок из вспученного вермикулита | |
| Шлакобетон | Отходы ТЭЦ работающих на каменном угле. Отходы производства чугуна | Искусственные пористые материалы – дробленые шлаки |
| Бетон на стекловидных заполнителях | Пеностекло | Искусственный 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.