Испытания заполнителей в бетоне

Исследование заполнителей в бетоне предусмотрено стандартами для выявления их стойкости в среде цементного камня.

Одним из основных свойств заполнителей является прочность. Горные породы плотной структуры, применяемые в качестве заполнителей, имеют, как правило, прочность значительно выше прочности бетона. Поэтому в лабораториях проверяют только величину превышения прочности заполнителя над прочностью бетона. Заполнители, полученные из пористых горных пород или искусственным путем, обычно имеют прочность ниже прочности растворной составляющей бетона. Это предполагает необходимость определения прочности заполнителя в среде цементного камня. что оказывает влияние на конечную прочность бетона. Методика определения прочности пористых заполнителей впервые разработанная С.М.Ицковичем и закрепленная ГОСТом применима также для испытания тяжелого щебня или гравии в бетоне.

Методика определения марочной прочности крупных заполнителей в бетоне сводится к следующему. Пробу для испытания крупного заполнителя требуемой фракции объемом 20 литров высушивают до постоянной массы и просеиванием отделяют зерна смежных фракций. Взвешивают материалы: цемент (Ц), кварцевый песок (П), испытываемый крупный заполнитель (3), воду (В) в количествах, определяемых по формулам:

где V_б - объем бетонной смеси, принимаемый равным 8 литрам при изготовлении кубов размерами 10-10-10 см;

Рц, Рп - плотности цемента и кварцевого песка, г/см³;

W - водопоглощение крупного заполнителя в цементном тесте;

Р_к^цт - средняя плотность зерен крупного заполнителя в цементном тесте, г/см³.

Для приготовления бетона материалы высыпают на протертый влажной тканью противень и тщательно перемешивают в течение 5 минут, приливая порциями воду. Проверяют подвижность бетон­ной смеси, которая должна быть не менее 1-4 см. Через 20 мин после приготовления замеса из части бетонной смеси изготавли­вают три образца размерами 10-10-10 см. Остальную часть бе­тонной смеси используют для получения растворной составляющей методом просеивания. Просев производят на сетке с квадратными отверстиями размером 5 мм на лабораторной виброплощадке. Для этого бетонную смесь порциями помещают на протёртую влажной тканью сетку, расположенную над противнем и подвергают вибра­ции в течение 30-60 с до прекращения вытекания раствора. Из полученного раствора изготавливают три образца размерами 10-10-10 см. Изготовленные образцы не ранее чем через 6 часов помещают в пропарочную камеру и подвергают тепловлажностной обработке по режиму 4+4+16 (подъем температуры до 85±2 °С, выдержка при этой температуре и медленное охлаждение).

Образцы испытывают не ранее чем через 4 часа после тепловой обработки. Полученные результаты испытаний образцов раз­мерами 10-10-10 см умножают на поправочный коэффициент 0.95 для бетона и 0.85 - для раствора. По полученным значениям прочностей бетона и раствора по номограмме определяют мароч­ную прочность крупного заполнителя.

2.14.Сцепление цементного камня с поверхностью зёрен заполнителей

В обычных тяжёлых бетонах прочность крупного заполнителя всегда выше прочности растворной части, а прочность мелкого заполнителя - больше прочности цементного камня. Однако прочность раствора, как правило, меньше прочности цементного камня, а прочность бетона ниже прочности растворной части. Таким образом, прочность бетона зависит не столько от проч­ности заполнителя, сколько от прочности сцепления цементного камня с поверхностью зерен заполнителя.

При отсутствии сцепления цементного камня с . заполнителями последние практически не участвуют в сопротивлении действию нагрузки, аналогично пустотам, ослабляющим сечение.

Форма зерен заполнителя оказывает большое влияние на сцеп­ление с цементным камнем. Так. щебень в качестве крупного за­полнителя лучше гравия, так как имеет шероховатую поверх­ность, более благоприятную для сцепления. Его используют для получения высокопрочных бетонов. Для обычных бетонов применя­ют более дешевый гравий. Если при применении гравия, как и песка, обеспечивается более или менее надежное сцепление его с цементным камнем, обусловленное только физико-химическим взаимодействием, то при использовании щебня имеет место и ме­ханическое взаимодействие.

Помимо формы зерен заполнителей, на прочность сцепления с ними цементного камня влияет чистота поверхности. Природные заполнители очень часто бывают загрязнены. Глинистые примеси. обволакивающие зерна тонкой пленкой, мешают сцеплению. Поэто­му целесообразна предварительная промывка.

Положительное влияние на сцепление оказывает пористость зёрен заполнителя. Благодаря отсосу воды пористым заполнителем в бетонной смеси цементное тесто проникает в открытие по­ры, т.е. идёт как бы срастание цементного камня с заполните­лем.

Если сцепление цементного камня с заполнителем в бетоне невелико, то разрушение бетона под нагрузкой начинается с зо­ны контакта, трещины проходят по цементному камню и поверх­ности зёрен заполнителя, огибая их. Если же сцепление надеж­но, то разрушение бетона происходит по сквозным трещинам, про­низывающим как цементный камень, так и заполнитель (рис.2.14.1). Таким образом, если в бетоне нет сцепления меж­ду цементным камнем и заполнителем, то прочность заполнителя практически не имеет значения.

Рис.2.14.1.Схемы разрушения бетона: а - по цементному камню; б - по заполнителю