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

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

Прочность зданий и сооружений зависит не только от правильно подобранного типа цемента, важны и другие заполнители для бетона, которые используются в строительстве в качестве дополнительных компонентов. Существует множество присадок, упрочняющих основу бетона и меняющих его свойства в зависимости от назначения сооружаемого объекта.

Категории бетонов

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

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.

• 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%.

• размер фракции материала;
• предназначение присадки.

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

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.

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.

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.

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.

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

Пористые

Такие присадки требуются для легкого бетона.

• 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.

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.

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

Прочие добавки

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

• 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.

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.

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.

Заполнители для бетона и раствора

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 бетонах наблюдается более высокая пористость, непроницаемость или другие специальные свойства, такие как жаростойкость, кислотоустойчивость.

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.

Назначение

Число заполнителей может быть различным, зависит от того, для каких целей готовится бетонная смесь.

Целью применения заполнителей для цементной смеси является создание прочного каркаса, выдерживающего мощные нагрузки. Готовый продукт способен противостоять разрушениям, имеет высокий коэффициент усадки и придает антикоррозионные свойства арматурному каркасу.

Овражный и карьерный песок с мелкой фракцией применяются в качестве наполнителей для кладочных смесей. Для осуществления конструкционных работ из бетона, используется речной песок с минимальным содержанием примесей. Для приготовления штукатурных смесей применяется мраморная или гранитная крошка круглой формы с фракционным составом до 3 мм.

Таким заполнителям отдают предпочтение при приготовлении бетонов промышленного, жилищного, военного назначения. Такой категории веществ отвечает щебень или гравий с размером зерен 0,5—12 см и насыпной плотностью более 1 000 кг/м3. Наиболее крупные материалы предназначены для строительства массивных конструкций или кладки слоев толщиной более 40 см.

На мелких заполнителях готовятся бетоны для монолитного, индивидуального и каркасного строительства, например, при обустройстве фундаментов. Такие фракции удобны для смешения в портативных бетономешалках. Когда высокая прочность не требуется, наполнителем могут быть отходы производства, такие как шлаки, зола, кирпичный бой, бетонная крошка.

На пористом заполнителе, таком как керамзит, туф, пемза, вермикулит, пенопласт, готовится легкая марка строительной смеси, используемой в малоэтажном строительстве. Из их растворов делают стяжки, легкие стеновые блоки. Насыпная плотность заполняющих веществ до 1 000 кг/м3. Они снижают теплотехнические параметры готовых конструкций за счет уменьшения густоты строительной смеси.

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:

1. Экономия основного вяжущего вещества — цемента.
2. Нормализация усадочных деформаций и снижение напряжений от усадки в 10 раз.
3. Повышение прочности бетона за счет создания жесткого скелета.
4. Снижение ползучести раствора.
5. Увеличение упругости.
6. Снижение плотности и теплоотдачи при применении легких пористых веществ, что позволяет создавать большие, но легкие строительные блоки.
7. Возможность обеспечение защитных свойств от радиации за счет применения сверхтяжелых и гидратных заполнителей.

Основные виды и их описание

Вспученный перлит – искусственный заполнитель для бетона.

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.

Мелкие добавки

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.

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.

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.

Специальные заполнители

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

Пористые

Вулканический шлак.

Существует три основных вида:

1. Натуральные — пемза, вулканических шлак или туф, карбонаты.
2. Искусственные — керамзит, аглопорит, гранулированный или отвальный шлак, вспученный перлит или вермикулит.
3. 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.

Теплоизоляционные

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

Прочие добавки

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

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

Выводы

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.

Наполнители для бетона

Любой цементный раствор готовится на основе вяжущего вещества цемента и специальных наполнителей. При реакции цемента с жидкостью наблюдается схватывание и затвердевание смеси. Это приводит к прочности и твердости жидкого вещества. Бетонная смесь на 85 % состоит из дополнительных составляющих, которые играют важную роль.

Назначение наполнителей в бетонном составе

Наполнители широко используются во время приготовления бетона, так как они выполняют важные функции. С их помощью обеспечивается:

• Сокращение расхода цемента. Бетонная смесь в большей мере состоит из дополнительных составляющих, что гарантирует ее доступную стоимость.
• Увеличение прочности затвердевшего раствора, улучшение показателя пружинистости. Заполнители создают жесткий скелет смеси и снижают ползучесть.
• Снижение усадки бетона. Предотвращение появления трещин и сколов в застывшем бетоне.
• Повышение стойкости к радиации.
• Уменьшение плотности и теплопроводности бетона. Эта характеристика обеспечивается при использовании легких и пористых составов. Такой состав используется для возведения теплоизоляционных и ограждающих конструкций.

Виды бетонных наполнителей

Бетонные наполнители разделяются на несколько разновидностей в зависимости от целого ряда показателей.

В соответствии с величиной зерен материалы могут быть большими и маленькими. К первому виду относятся материалы, размеры зерен которых составляет более 5 миллиметров. Большими являются заполнители в виде гравия и щебня, которые отличаются между собой по форме. Зерна гравия имеют округлую и окатанную форму, а щебень – угловатую. Мелкофракционный наполнитель представлен в виде песка, величина зерен которого не превышает показатель в 5 миллиметров.

Плотность определяет вес составляющих бетона: легкие, тяжелые. К первому разряду относятся материалы с насыпной плотностью более 1000 кг/м3, а ко второму – менее этого показателя.

В соответствии со структурой наполнители разделяют на уплотненные и имеющие поры. Они могут иметь природное или искусственное происхождение.
Натуральные добываются на месторождении. Горные породы дробятся в щебень и песок.
Для создания искусственных наполнителей на производственных предприятиях используются отходы промышленности.

В соответствии с назначением разделяются на материалы для легкого бетона и тяжелой смеси.

Основные требования к наполнителям

Наполнители входят в состав бетона в большом количестве, поэтому они влияют на его технические характеристики. Поэтому к материалам предъявляются соответствующие требования:

1. Любой заполнитель (крупный, мелкий) должен иметь определенный зерновой состав, чтобы максимально заполнить бетонную смесь.
2. В наполнителях должны отсутствовать илистые и пылевидные частицы, иначе сцепление будет минимальным, и прочность уменьшится. Допускается 1% содержания глины, грязи, пыли.
3. Бетонный наполнитель не должен мешать застыванию цемента. Перед использованием материала специалисты проверяют состав, особенности зерен и показатели морозостойкости и прочности.

Как используются бетонные наполнители?

Во время выбора заполнителя рекомендовано учитывать его назначение и то, какие характеристики он должен улучшить в бетонной смеси – прочность, стойкость к химическим воздействиям, высоким температурам и т.д. Если нужно построить здания с защитой от проникающей радиации, то рекомендовано применение антирадиационного наполнителя. Большинство видов бетонных смесей создается с применением гравия, щебня и песка. Эти материалы улучшают такие характеристики бетонной смеси, как прочность и устойчивость к механическим и химическим повреждениям.

Приготовление раствора должно проводиться в строгом соответствии с установленными пропорциями. Применение определенного вида наполнителя осуществляется в зависимости от того, какие качества бетон должен иметь в дальнейшем.

GardenWeb

Заполнители для растворов и наполнители для мастик

При изготовлении строительных растворов и мастик применяют заполнители для растворов и наполнители лля мастик.

Заполнителями обычно служат природные кварцевые и полевошпатовые (иногда известняковые) пески, наполнителями —тонкомолотые порошки (например, мел, мраморная мука, пигменты).

Введение заполнителей и наполнителей в составы строительных растворов и мастик: – снижает их стоимость, так как заполнителями и наполнителями обычно служат дешевые местные материалы; – уменьшает леформации при усадке и набухании; – придает растворам и мастикам дополнительные цепные свойства; – повышает например, пористость и уменьшает теплопроводность (при введении легких заполнителей); – усиливает сопротивление истиранию (при использовании оеоботвердых заполнителей); – повышает киелотостойкость (при применении кислотоупорных наполнителей); – увеличивает прочность на растяжение и изгиб (при введении волокнистых армирующих материалов типа асбестового волокна); – улучшает декоративный вид изделия (при использовании цветных мраморных и гранитных заполнителей в виде крошки и наполнителей в виде муки).

Песок (ГОСТ 8736—77) — основной заполнитель в строительных растворах — состоит из зерен размером от 0,14 до 5 мм. Плотность песка не менее 1800 кг/м3.

На свойства раствора, в котором заполнителем служит песок, влияет форма зерен и чистота песка. Форма зерен речного и морского песка окатанная, горного (или овражного)—остроугольная. Остроугольные зерна лучше сцепляются с цементным камнем, чем окатанные, однако горный песок больше загрязнен глиной, органическими примесями и нуждается в промывке. Качество песка определяется минералогическим и зерновым составом, а также содержанием вредных примесей.

Зерновой состав песка, отвечающий требованиям ГОСТ 8735—75, характеризуется минимальным объемом пустот и обеспечивает получение раствора заданной марки при минимальном расходе цемента.

Для строительных растворов рекомендуется применяют пески с модулем крупности 1,0 – 2.

График зернового состава песка приведен на рис. 1. Па основании результатов просеивания строят кривую, которую сопоставляют с предельными кривыми ГОСТ 8735—75. Заштрихованная область характеризует пески, допускаемые для растворов. Если песок не удовлетворяет по зерновому составу требованиям ГОСТа, его необходимо обогатить недостающими фракциями.

Нежелательные (вредные) примеси в песке – глина, ил и мелкие пылевидные фракции, слюда, сернистые и сернокислые соединения н органические вещества – удаляют при промывке. Общее количество примесей, определяемое отмучиванием, не должно превышать 3%, в том числе содержание глины в комках не более 0,5% по массе.

Асбест хризотиловый (ГОСТ 12871—67)—волокнистый минерал, составляющие волокна которого в одном направлении связаны очень прочно, а в другом — весьма слабо. По химическому составу он представляет собой гидросиликат магния 3MgO • 2Si02 • 2Н20.

Асбест отличается способностью к расщеплению и высокой прочностью при растяжении вдоль волокон — около 3000 МПа. При распушке асбеста часть волокон разрывается и прочность падает до 100—800 МПа. Хризотиловый асбест обладает гибкостью, несгораемостью (плавится при температуре около 1550 °С), высокой адсорбционной способностью по отношению к цементу, малой теплопроводностью и высокой щелочсстонкостыо. Кислотостойкость асбеста незначительна.

В зависимости от длины волокна и содержания гали и пыли хризотиловый асбест делится на восемь сортов и в зависимости от текстуры (степени сохранности агрегатов волокна) — на четыре вида: жесткий, промежуточный, полужесткий и мягкий. Чем длиннее волокна, тем выше сорт асбеста.
Для мозаичных смесей и растворов применяют следующие заполнители.

Каменную крошку изготовляют дроблением кусков природного камня (гранита, мрамора). Для этой цели используют отходы камнедобывающих карьеров и кам- необрабатывающих заводов или природные камни, получаемые из горных пород путем механической обработки. Предел прочности при сжатии используемых пород для получения каменной крошки должен быть не менее 60 МПа.

Каменную крошку классифицируют по крупности и назначению.

Каменная мука предназначена для отбеливания цементов в мозаичных растворах. Количество муки, вводимое в раствор, определяется степенью отбеливания, но не должно превышать 30% от массы цемента.

Каменную муку получают из отсевов, оставшихся при изготовлении кзменной крошки, и отходов при распиливании блоков !ранита и мрамора на плиты.

Тонкость помола каменной муки регламентируют остатком на сите с сеткой № 02 (900 отв/см2), который должен составлять не более 0,5% от массы пробы.

Кислотостойкие наполнители (тонкомолотые андезит, базальт, диабаз, бештаунит, гранит, кварцевый песок) применяют при изготовлении кислотоупорных растворов и мастик. Кислотостойкость их должна быть не ниже 96%, влажность — не более 2%. Тонкость помола кислотостойких наполнителей характеризуется остатком на сите с сеткой № 02 (900 отв/см2), который не должен превышать 0,5% от массы пробы.

Дробленое стекло, получаемое из отходов и боя непрозрачного и обычного стекла, целесообразно применять в качестве декоративного заполнителя в мозаичных растворах. Это удешевляет стоимость раствора и создает при выполнении покрытия своеобразный рисунок.

Дробленый уголь (антрацит) довольно часто используют в качестве декоративного заполнителя в растворах для мозаичных полов и каменных нггукатурок.

Высокая плотность антрацита обеспечивает значительное сопротивление истиранию, а блестящий черный цвет придает покрытию красивый внешний вид.