Навигация
Общие сведения об искусственных пористых заполнителях
С.Г. Васильев, С.П. Онацкий, М.П. Элизон
Искусственные пористые заполнители и легкие бетоны на их основе: Справ. пособие; под. ред Ю.П. Горлова. - М.: Стройиздат, 1987 - 304с (4 - 12с)
Искусственными пористыми неорганическими заполнителями, используемыми для приготовления бетонов различного назначения (теплоизоляционных, конструкционно-теплоизоляционных, конструкционных, в том числе высокопрочных), называют пористые сыпучие материалы гравие- или щебнеподобной формы, получаемые, как правило, при термической обработке природного силикатного сырья или соответствующих отходов промышленности, предварительно подготовленных в виде гранул (зерен) или шихт с последующим дроблением и рассевом готовой продукции.
Насыпная плотность этих заполнителей не должна превышать, кг/м3:при крупности зерен (гранул) от 5 до 40 мм (гравий, щебень) - 1000; менее 5 мм (песок) - 1200.
Классификация по форме и характеру поверхности. По форме и состоянию поверхности зерен (гранул) искусственные пористые заполнители подразделяют на следующие четыре вида: гравиеподобной формы - гранулы имеют округлую форму с оплавленной поверхностью; щебнеподобной формы - зерна имеют неправильную угловатую форму с пористой, иногда ноздреватой, поверхностью; песок гравиеподобной формы - зерна имеют округлую форму с относительно гладкой поверхностью; песок щебнеподобной формы - зерна имеют неправильную угловатую форму с пористой поверхностью.
Классификация по размеру зерен (гранул). По размеру зерен (гранул) искусственные пористые заполнители подразделяют на два класса: крупный пористый от 5 до 40 мм; пористый песок менее 5 мм.
Крупные заполнители подразделяют на три фракции, мм: от 5 до 10, от 10 до 20 и от 20 до 40.
Классификация по насыпной плотности. По показателям насыпной плотности в сухом состоянии крупные искусственные пористые заполнители подразделяют на двенадцать марок - от 250 до 1200, а пористые пески - на пятнадцать марок - от 100 до 1400.
Классификация по направлению использования. Искусственные пористые заполнители в зависимости от насыпной плотности подразделяют на три группы: для приготовления теплоизоляционных, конструкционно-теплоизоляционных и конструкционных, в том числе, высокопрочных легких бетонов. Для приготовления указанных легких бетонов могут быть применены искусственные крупные пористые заполнители с насыпной плотностью 250 - 400 кг/м3 для теплоизоляционных бетонов, 250 - 800 кг/м3 - для конструкционно-теплоизоляционных и 500 - 1000 кг/м3 - для конструкционных.
Общие технические свойства искусственных пористых заполнителей. Важнейшими техническими свойствами, характеризующими искусственные пористые заполнители, являются: насыпная плотность, прочность, стойкость, зерновой состав (крупность), объем межзерновых пустот крупного заполнителя (гравия, щебня), пористость, характер поверхности зерен и их форма, водопоглощение, теплопроводность.
Из перечисленных важнейших свойств искусственных пористых заполнителей наибольшее значение имеют: насыпная плотность как предопределяющая среднюю плотность легкого бетона, прочность и стойкость. Зерновой состав, характер поверхности зерен и объем межзерновых пустот крупного заполнителя (гравия, щебня) оказывают влияние на свойства легкобетонных смесей (подвижность, удобоукладываемость), расход цемента, среднюю плотность и прочность легкого бетона.
При расчете состава легкого бетона с использованием показателя насыпной плотности искусственного пористого заполнителя необходимо учитывать крупность зерен (гранул) последнего, а также объем межзерновых пустот.
С увеличением размеров зерен (гранул) насыпная плотность соответственно уменьшается. Разница в насыпной плотности двух смежных фракций искусственного пористого заполнителя тем больше, чем больше средняя крупность пор и общая (истинная) пористость и чем мельче эти фракции.
Насыпная плотность искусственного пористого заполнителя связана с его межзерновой пустотностью.
Межзерновая пустотность крупных искусственных пористых заполнителей влияет на расход цемента при приготовлении легкобетонных смесей: при сравнимых условиях для получения легкого бетона заданной прочности чем больше межзерновая пустотность, тем больше расход цемента (вяжущего).
Чем прочнее искусственный пористый заполнитель, тем при прочих равных условиях можно достичь большей прочности легкого бетона. При сравнимых условиях чем больше прочность искусственного пористого заполнителя, тем меньше расход цемента и средняя плотность легкого бетона.
Искусственные пористые заполнители, характеризующиеся недостаточной стойкостью, могут разрушаться, в том числе, и в бетоне в период его эксплуатации.
Искусственные пористые заполнители должны быть стойкими к попеременному насыщению водой и последующему высушиванию; от насыщения водой не должны снижать своей прочности более определенного предела; при прокаливании могут терять свою массу не более определенного количества; должны быть морозостойкими, а также стойкими при испытании на силикатный и железистый распады и в растворе сернокислого натрия.
Требования, предъявляемые к искусственным пористым заполнителям. К искусственным пористым заполнителям предъявляются следующие основные требования.
Гравий керамзитовый. Насыпная плотность – 250 - 600 кг/м3, прочность (при сдавливании в цилиндре) для высшей и первой категории керамзитового гравия должна составлять соответственно 0,8 - 2,1 МПа (8 - 21 кгс/см2) и 0,6 - 2,5 МПа (6 - 25 кгс/см2); зерновой состав каждой фракции гравия должен находиться вследующих пределах: полный остаток на сите, % по объему Dнаим - от 90 до 100; Dнаиб - до 10; 2Dнаиб - не допускается; коэффициент формы (отношение наибольшего размера к наименьшему) не более 1,5 (среднее значение); зерен с коэффициентом формы более 2,5 - не более 15%; содержание расколотых зерен - не более 15% по массе для гравия первой категории качества и 10% - для гравия высшей категории качества; потеря массы после 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания не должна превышать 8%, при кипячении - более 5%; водопоглощение, % по массе, в течение 1 ч не должно превышать от 20 до 30 (в зависимости от марки гравия по насыпной плотности - соответственно от 600 до 400 включительно); содержание водорастворимых сернистых и сернокислых соединений не должно превышать 1%; влажность поставляемого керамзитового гравия - не более 5% по массе.
Песок керамзитовый гравиеподобной формы. Насыпная плотность – 500 - 900 кг/м3; зерновой состав - содержание зерен 5 - 10 мм - не более 10% по объему: гранулометрия — в зависимости от области его использования. Песок, полученный в печи кипящего слоя и применяемый для конструкционно-теплоизоляционного бетона, может содержать частицы размером 0,16 мм не более 5% по объему. Содержание в песке слабообожжетшых частиц—не более 3% по массе; содержание в песке, применяемом для армированных бетонов, водорастворимых сернистых и сернокислых соединений в пересчете на SO3 - не более 1% по массе; влажность поставляемого песка - не более 2% по массе.
Щебень керамзитовый. Насыпная плотность – 350 - 800 кг/м3; прочность (при сдавливании в цилиндре) - 1,8 - 3 МПа (18 - 30 кгс/см2); зерновой состав тот же, что у гравия керамзитового; содержание зерен пластинчато-угловатой формы - не более 15% по массе; потеря массы: после 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания - не более 8%, при кипячении - 5%; водопоглощение в течение 1 ч в зависимости от марки щебня по насыпной плотности - не более 15 -25%; содержание сульфатных соединений в пересчете на SO3 - не более 3%. а сульфидных также в пересчете на SO3 - не более 1 %; влажность поставляемого щебня - не более 2% по массе.
Песок керамзитовый щебнеподобной формы должен отвечать требованиям, изложенным для керамзитового песка гравиеподобной формы. Исходный материал (керамзитовый гравий несортный, а также спёки), подвергаемый дроблению на керамзитовый песок, должен удовлетворять следующим требованиям: морозостойкость керамзита - не менее 15 циклов; потеря массы керамзита при кипячении - не более 5%.
Гравий шунгизитовый. Насыпная плотность 200—550 кг/м3; прочность (при сдавливании в цилиндре) - в зависимости от категории качества 0,5 - 1,2 МПа (5 - 12 кгс/см2); зерновой состав каждой фракции должен находиться в следующих пределах: полный остаток на сите, % по объему Dнаим. - от 90 до 100; Dнаиб. - не более 10, Dнаим. - не допускается; содержание расколотых зерен - не более 15% по массе; потери массы: после 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания не более 3%; при кипячении - не более 4%; водопоглощение в течение 1 ч в зависимости от марки гравия шунгизитового по насыпной плотности не более 15 - 20%; теплопроводность - не более 0,116 Вт/(м*оС); влажность поставляемого шунгизитового гравия не более 2% по массе.
Песок шунгизитовый гравиеподобной формы. Насыпная плотность - 500 - 900 кг/м3; зерновой состав - зерна размером от 5 до 10 мм - не более 10% по объему.
Глинозольный керамзитовый гравий. Насыпная плотность – 350 - 800 кг/м3; прочность (при сдавливании в цилиндре) 1,2 - 6,3 МПа (12 - 63 кгс/см2); водопоглощение — от 6 до 25%; потеря массы при кипячении — до 5%; морозостойкость - выдерживает 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания; коэффициент формы - 1,2 - 1,8; содержание расколотых зерен - от 5 до 15%; зерновой состав, %: содержание фракции 5 - 10 мм – 5 - 40; 20 - 40 мм – 2 - 20.
Глинозольный керамзитовый песок гравиеподобной формы. Содержание песка в смеси гравия и песка - от 5 до 20%.
Вспученный перлитовый щебень. Насыпная плотность – 300 - 600 кг/м3; прочность (при сдавливании в цилиндре) - 0,5 - 2,1 МПа - (5 - 21 кгс/см2); зерновой состав каждой фракции перлитового щебня должен находиться в следующих пределах: полный остаток на сите, % по объему: Dнаим. - не более 85; Dнаиб. - не более 10; 2 Dнаиб. - не допускается; коэффициент формы зерен - 1,3 - 2,5; содержание расколотых зерен - до 20%; содержание зерен пластинчато-угловатой формы при шестоватои структуре перлитового сырья - до 50 - 60%; потеря массы: после 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания - не более 10%, после прокаливания - до 0,5 - 0,9%, при силикатном распаде - до 2,8%, при железистом распаде - до 1,6%, водопоглощение через 1 ч в зависимости от испытуемой фракции - не более 25 - 75% по массе; коэффициент размягчения - 0,7 - 0,8; объем межзерновых пустот до 48%; влажность отгружаемого вспученного перлитового щебня - не более 1,5% по массе.
Вспученный перлитовый песок щебнеподобной формы. Насыпная плотность – 75 - 500 кг/м3; прочность (при сдавливании в цилиндре) - 0,02 - 1,5 МПа (0,2 - 15 кгс/см2); зерновой состав: содержание зерен размером менее 0,16 мм - не более 10% по объему; теплопроводность в зависимости от марки вспученного перлитового песка по насыпной плотности - от 0,046 - до 0,092 Вт/(м*К).
Вспученный вермикулитовый щебень. Насыпная плотность – 100 - 200 кг/м3. Зерновой состав: содержание зерен размером менее 0,16 мм — не более 10% по объему; теплопроводность - 0,064 - 0,075 Вт/(м-К); влажность поставляемого вспученного вермикули-тового щебня - не более 3 % по массе.
Вспученный вермикулитовый песок. Насыпная плотность, зерновой состав и теплопроводность в зависимости от марки по насыпной плотности такие, как и для вспученного вермикулитового щебня; влажность поставляемого вспученного вермикулитового песка - не более 3% по массе.
Зольный обжиговый гравий. Насыпная плотность 300 - 1000 кг/м3; прочность (при сдавливании в цилиндре) - 0,5 - 10 МПа (5 - 100 кгс/см2). Содержание расколотых зерен - не более 5%; потеря массы: после 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания не более 10%, при прокаливании - не более 5%; водопоглощение – 3 - 13%.
Термолитовый щебень (см. гл. 8).
Зольный безобжиговый гравий (см. гл. 4).
Аглопоритовый щебень из природных глинистых пород и отходов углеобогащения (см. гл. 5).
Щебень из шлаковой пемзы. Насыпная плотность – 300 - 1000 кг/м3; прочность (при сдавливании в цилиндре) - 0,2 - 2,7 МПа (2 - 27 кгс/см2); зерновой состав каждой фракции щебня: полный остаток на сите Dнаим. - не менее 95%, Dнаиб. - не более 5% по объему; коэффициент формы зерен - не более 2; потеря массы, не более: после 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания - 8%, при испытании на силикатный распад - 5%; объем межзерновых пустот - не более 50%.
Песок щебнеподобной формы из шлаковой пемзы. Насыпная плотность - 600 - 1200 кг/м3; зерновой состав крупного песка: полный остаток на сите 5 мм — 0,5% по объему, на сите 2,5 мм – 20 - 70%, на сите 1,25 мм - 100% по объему; зерновой состав мелкого песка: полный остаток на сите 1,25 мм – 0 - 15% по объему, 0,63 мм—15—30%, 0,315 мм – 35 - 70% и 0,14 мм – 50 - 90% по объему.
Гидроудаленная зола ГЭС как мелкий заполнитель. Насыпная плотность - не более 1300 кг/м3; зерновой состав: содержание зерен крупнее 5 мм - не более 5% по массе; удельная поверхность 1500 - 4000 см2/г; потеря массы при прокаливании - от 5 до 25% в зависимости от вида сжигаемого топлива; содержание сернистых соединений в пересчете на SО3 - не более 3% по массе; влажность золы - не более 20% по массе.
Азеритовый гравий. По данным НИИЖБ Госстроя СССР: насыпная плотность фракций 5 - 10 и 10 - 20 мм – 490 - 542 кг/м3; прочность (при сдавливании в цилиндре) - 4,2 - 10 МПа (42 - 100 кгс/см2); межзерновая пустотность - 39,8 - 40,5%; водопоглощение - за 1 ч - 16,3, за 48 ч - 15,6 - 19,8%; коэффициент размягчения - 0,7 - 0,88.
Азеритовый песок гравиеподобной формы. По данным НИИЖБ Госстроя СССР: насыпная плотность 590 - 770 кг/м3; зерновой состав - полный остаток на ситах размером (мм), % по объему: 2,5 - 61,4; 1,25 - 89,4; 0,63 - 92,8; 0,315 - 94,5; 0,14 - 96,2; менее 0,16 - 3,8.
Азеритовый песок щебнеподобной формы. Насыпная плотность – 722 - 770 кг/м3; зерновой состав - полный остаток на ситах размером, мм, % по объему: 2,5 - 10,1 - 42,8; 1,25 - 24,7 - 57,1; 0,63 - 36,3 - 69,4; 0,315 - 46,3 - 77,7; 0,16 - 57,2 - 84,77; меньше 0,16 - 42,8 - 15,2.
Гранулированное пеностекло. По данным МИСИ им. В. В. Куйбышева: насыпная плотность – 160 - 200 кг/м3; прочность (при сдавливании в цилиндре) - 0,5 - 1 МПа (5 - 10 кгс/см2); зерновой состав: минимальный размер гранул – 5 - 7 мм, максимальный размер - 30 мм; водопоглощение по массе за 24 ч – 5 - 14%; теплопроводность - 0,067 - 0,072 Вт/(м*К); потеря массы при кипячении отсутствует; температура применения – 600оС.
Стеклопорит. По данным МИСИ им. В. В. Куйбышева: насыпная плотность - 25 - 100 кг/м3; прочность (при сдавливании в цилиндре) - 0,03 - 0,6 МПа (0,3 - 6 кгс/см2); зерновой состав: минимальный размер гранул - 1 мм, максимальный размер гранул - 30 мм; водопоглощение по массе за 24 ч – 8 - 11%; теплопроводность - 0,035 - 0,052 Вт/(м*К); температура применения – 500оС.