Свойства заполнителей и методы испытаний 1 страница

1.Истинная плотность r ( г/см3) - масса единицы объема абсолютно плотного заполнителя. .

r = m / V , ( 2.1.)

где m - масса сухого заполнителя; V - объем заполнителя в абсолютно плотном состоянии, см3.

Средняя плотность ro ( г/см3) - масса единицы объема заполнителя в естественном состоянии ( с парами).

ro = m / V1 , (2.2.)

где V1 -объем заполнителя в естественном состоянии,см3.

Насыпная плотность r н (кг/м3) - отношение массы заполнителя ко всему занимаемому им объему, включая пространство между зернами.

r н = (m2 - m1 ) / V m.c (2.3.)

где m2 -масса мерного сосуда с заполнителем, кг; m1 -масса мерного сосуда, кг; Vm.c - вместимость мерного сосуда, м3.

Пустотность , или межзерновой пустотностью заполнителя называют выраженное в процентах отношение объема межзерновых пустот ко всему объему, занимаемому заполнителем в свободной засыпке ( без уплотнения).

Vпуст. = (1- r н / 1000 ro )100 , (2.4.)

где r н -насыпная плотность, кг/м3; ro -средняя плотность зерен, г/см3.

Пустотность может быть определена по объему воды, пошедшей на заполнение межзерновой пустотности заполнителя :

V пуст. = mв / Vm.c 100, (2.5)

где mв -масса долитой воды, кг; V m.c -вместимость мерного сосуда, л.

Пустотность -очень важная характеристика заполнителя. В бетоне плотной (слитной) структуры необходимо всю пустотность заполнителя заполнить цементным тестом ( незаполненный объем не должен превышать 30 л на 1 м3 бетона, т.е. 3%). Поэтому чем меньше пустотность заполнителя, тем меньше расход цемента при получении бетона. В бетоне крупнопористой структуры, наоборот, желательна повышенная пустотность заполнителя.

Пустотность зависит от формы зерен заполнителя, зернового (гранулометрического) состава а также от количества открытых пор в зернах пористого заполнителя. Для учета последнего фактора в формуле(2.4) вместо средней плотности зерен ro следует подставлять плотность зерен пористого заполнителя в цементном тесте r о ц.т (ГОСТ 9758-86).

Пористость зерен представляет собой отношение суммарного объема всех пор в зерне заполнителя к объему зерна.

V пор. = (1- ro / r )100, (2.6)

Водопоглощение зерен заполнителя зависит от их пористости и определяется по формуле

W погл.м. =( (m нас -m сух )/ m cух )100, (2.7)

где W погл.м. - водопоглощение в процентах по массе; m нас. - масса пробы запонителя, насыщенного водой, г; m сух. -масса пробы заполнителя в сухом состоянии, г.

Форма зерен и их взаимная укладка.

Насыпная плотность, пустотность и другие характеристики заполнителя в значительной степени зависят от формы его зерна.

Б. Николаев в работе «Состав растворов и бетонов в зависимости от размеров и формы зерен материалов», вышедшей в 1914 г., теоретически проанализировал геометрическую плотность упаковки зерен в заданном объеме (табл.2.1).

Таблица 2.1.

Пустотность сыпучего материала в зависимости от формы зерен.

Форма зерен Пустотность, %

при укладке средняя

наиболее плотной наименее плотной

Кубы 0

Октаэдр 12,1 83,9 48,05

Додекаэдр 14,1 60,7 37,4

Икосаэдр 10,3 59,9 35,1

Ш а р ы 26,2 47,6 36,9

При наиболее плотной укладке шары дают большую пустотность, чем другие зерна, а при наименее плотной -меньшую. Однако данные таблицы 2.1. отражают лишь теоретические расчеты. Фактическая пустотность будет иметь те или иные промежуточные значения, определяемые степенью уплотнения.

Данные табл. 2.1. показывают, что при угловатой форме зерен можно ожидать увеличения пустотности. В случае удлиненных параллелепипедов; при наиболее плотной укладке они, как и кубы, полностью заполняют объем, а при наименее плотной дают максимально пустотность и тем большую, чем больше соотношение длины зерен и их ширины (толщины).

В действующих стандартах принято оценивать форму зерен заполнителей соотношением их размеров. По ГОСТ 8269-93 для плотных заполнителей определяют содержание в щебне и гравии пластинчатых (лещадных) и игловатых зерен, толщина или ширина которых меньше длины в 3 раза и более.

По ГОСТ 9758-86 для пористых заполнителей определяют коэффициент формы зерен :

К ф = Dнаиб. /D наим. , (2.8.)

где D наиб., D наим. -соответственно наибольший и наименьший размер зерен, мм.

Зерновой или гранулометрический состав заполнителя отражает содержание в нем зерен разной крупности и определяется просеиванием средней пробы заполнителя через стандартные сита -0,14; 0,315; 0,63; 1,25; 2,5; 5; 10; 20; 40; 70 мм и др.

Заполнитель характеризуется наименьшей и наибольшей крупностью зерна. Наименьшая крупность D наим. - это размер отверстий того стандартного сита, сквозь которое пройдет не более 5% пробы заполнителя. Наибольшая крупность D наиб. - это размер отверстий того стандартного сита, сквозь которое пройдет не менее 95% пробы заполнителя (для фракции 5-40 мм D наим. -5мм, D наиб.= 40мм). Если D наим. и D наиб. Близки и представляют размеры отверстий смежных сит (например, 5-10 мм или 20-40 мм), то заполнитель называется однофракционным.

При смешении различных фракций заполнителя его пустотность, как правило, уменьшается, т.к. мелкие зерна могут разместиться в промежутках между более крупными. Поэтому на получение более плотной компоновки зерен заполнителя большое значение имеет их зерновой состав.

Зерновой состав заполнителя может быть непрерывным и прерывным. Непрерывный - в смеси заполнителя имеются зерна всех фракций от D наим. до Dнаиб. Прерывистый - в смеси заполнителя отсутствуют какие-либо промежуточные фракции.

Расчеты Б. Николаева показали, что наиболее плотная укладка шарообразных зерен достигается в том случае, если пустоты между крупными шарами заполнять шарами, диаметр которых в 6,5раз меньше. Наличие зерен промежуточных размеров нежелательно. Однако в настоящее время такой принцип составления зернового состава заполнителя используется редко, что является недостатком технологии бетона.

Удельная поверхность. В бетонной смеси зерна заполнителя обволакиваются цементным тестом. Поэтому расход последнего зависит от суммарной поверхности заполнителя.

Удельной поверхностью (точнее удельной площадью поверхности) называют суммарную площадь поверхности заполнителя, отнесенную к его массе;

S =å Si /å mi , (2.9)

где å Si - сумма площадей поверхности зерен пробы заполнителя, å mi -суммарная масса зерен пробы заполнителя.

Структура. Зерна заполнителя состоят из вещества, которое может иметь структуру аморфную или кристаллическую, а также плотную или пористую.

Аморфная структура материала определяет его изотропность, т.е. одинаковые свойства материала во всех направлениях. Такая структура в технологии бетона предпочтительна, т.к. управлять пространственной ориентацией зерен заполнителя невозможно и они располагаются случайно.

Кристаллы анизотропны, т.е. проявляют неодинаковые свойства в разных направлениях. Однако, если кристаллы мелки по сравнению с размерами зерен заполнителя и располагаются в материале беспорядочно (наиболее частый случай), то зерна заполнителя практически можно считать изотропными. Поэтому предпочтительны заполнители из мелкозернистых пород.

Изотропность и анизотропность проявляются не только в плотных, но и в пористых материалах (анизотропность может быть связана с направленностью пор).

Изотропный пористый заполнитель может иметь двепринципиально различающиеся структуры; а) ячеистую (рис.1а) - природная пемза, искусственные пористые заполнители получаемые вспучиванием исходного сырья; б) зернистую (рис.1.б) - щебень из пористого известняка, ракушечника, туфов, кирпичный щебень, ИПЗ, получаемые спеканием исходного сырья (аглопорит). Ячеистые заполнители менее проницаемы и более прочны.

Прочность. Прочность заполнителей R зависит от их плотности и структуры; n

R = R1 (r /r1 ) , (2.10)

где R1 -установленный опытным путем предел прочности материала плотностью rо; r - истинная плотность материала, соответствующая прочности R ; n -показатель степени, значение которого зависит от структуры материала.

Выражение (2.10) можно записать в виде:

n

R = A r , (2.11)

n

A =R1 /r - параметр материала (при r1 = 1, A=R1 ).

Как установлено С.М. Ицковичем, показатель степени n для материалов ячеистой структуры (рис.1а) можно принять равным 2. Таким образом, прочность пористых материалов ячеистой структуры списывается уравнением квадратной параболы (рис.2,кривая 1). Из этого следует; если плотность материала уменьшается вдвое, то прочность его при этом снизится вчетверо.

Для материалов зернистой структуры (рис.1,б) показатель степени n зависит от формы составляющих материал зерен и прочности их контактов ( n = 3-6, а в среднем составляет около 4). Таким образом, прочность пористых материалов зернистой структуры описывается уравнением параболы четвертого (рис.2, кривая 2) или иных высоких порядков. Из этого следует; уменьшение плотности вдвое будет сопровождаться падением прочности в 16 раз и более.

Рис.2 наглядно показывает, что при одинаковой относительной плотности прочность материала зернистой структуры значительно ниже, чем ячеистой. Поэтому прочность заполнителей зависит не только от плотности (или пористости), но также от характера пористости, определяемого их структурой (строением).

Водостойкость. Это свойство заполнителя характеризуют коэффициентом размягчения:

Кр = s нас / s сух , (2.12)

где s нас. -предел прочности заполнителя или исходной горной породы в насыщенном водой состоянии; s сух. -то же в сухом состоянии при той же методике испытания.

Водостойкость связана с водопоглощением и природой вещества заполнителя. Водопоглощение в свою очередь связано с пористостью и структурой материала.

Морозостойкость заполнителя - его способность выдерживать в насыщенном водой состоянии многократное попеременное замораживание и оттаивание.

Однородность -постоянство свойств и показателей качество заполнителей от пробы к пробе, от партии и к партии, обеспечивающее стабильность работы заводов и гарантированного качества получаемого бетона.

Различают генеральную и выборочную совокупность результатов произведенных испытаний определенного свойства заполнителя. Генеральная совокупность может быть конечной или бесконечной. Например, партия заполнителя доставлена на завод на 100 автосамосвалах. Отобрав совокупность данных N = 100. Если же рассмотреть заполнитель как совокупность отдельных зерен с индивидуальными свойствами, то N Þ ∞. На практике применяется, как правило, выборочный контроль качества заполнителей. Выборочная совокупность данных n может быть значительно меньше N . Статистические методы обработки результатов испытаний позволяют по выборочным данным судить о свойствах материала в пределах всей генеральной совокупности.

При статистической обработке используются различные средние значения -генеральное среднее, среднее арифметическое и средневзвешенное значение ближе к генеральному среднему, чем простое среднее арифметическое.

Помимо среднего значения какого-либо признака качество заполнителя характеризуется возможными колебаниями показателей свойств относительно среднего значения, т.е. вариацией :

а) коэффициент вариации - u = s / х 100 , (2.13)

_

б) показатель изменчивости u = s / х , (2.14)

_

где х -среднее значение; s -среднее квадратическое отклонение, определяемое по формуле (при n ≥ 30 )

_

s = å ( хi - х )² / n , (2.15)

где хi - частное значение показателя качества.

Для того, чтобы обеспечить стабильность заданного показателя качества бетона, следует добиваться повышения однородности заполнителей по всем контролируемым параметрам - зерновому составу, плотности, пустотности, удельной поверхности, влажности и т.д.

2. Стандартные методы испытания свойств заполнителей изложены в следующих ГОСТ:

1)ГОСТ 8269-93. Щебень из естественного камня, гравий и щебень из гравия для строительных работ. Методы испытаний.

2) ГОСТ 8735-88. Песок для строительных работ. Методы испытаний.

3) ГОСТ 9758-86. Заполнители пористые неорганические для бетона. Методы испытаний.

Стандартные методы испытаний используются для определения приведенных выше свойств заполнителей, а также предусмотренных стандартами других показателей качества заполнителей; стойкость заполнителей против распада, содержание слабых зерен, пылевидных, илистых и органических примесей, минералого-петрографический состав и др.

Стандартные методы испытания в большей части являются прямыми методами, но имеются косвенные методы(прочность, морозостойкость) и методы испытания заполнителей в бетоне.

Когда заполнитель получают дроблением горных пород, необходимо определить предел прочности на сжатие исходной породы на образцах-цилиндрах или образцах-кубах (размер ребра 40-50 мм):

s сж. = P /F , (2.16)

где P - разрушающее усилие пресса, F -площадь поперечного сечения образца.

Однако далеко не всегда такое испытание возможно. Поэтому предусматривается косвенное определение прочностных показателей посредством условных механических испытаний. Так, для щебня из естественного камня, гравия и щебня из гравия предусмотрено определение дробимости при сжатии (раздавливании) в стальном цилиндре.

Методика испытания состоит в следующем.

Однофракционный щебень или гравий засыпают в стальной цилиндр с внутренним диаметром 150 мм. Сверху в цилиндр вставляют стальной пуансон ( d = 148 мм ) и через него на прессе заполнитель сдавливают усилием 200 кн. В результате проба заполнителя частично дробится.

После этого пробу высыпают из цилиндра и взвешивают, затем просеивают через сито с размером отверстий, равным 0,25 D наим (где D наим.-наименьший размер зерна в испытываемой фракции заполнителя). Показатель дробимости ( %) определяют по формуле:

Др =((т - т1 )/ т) 100, (2.17)

где т -масса всей испытанной пробы, г; т1 -масса остатка на контрольном сите после испытания, г.

Для испытания пористых заполнителей также используют стальной цилиндр с внутренним диаметром 150 мм, но однофракционный щебень или гравий засыпают в цилиндр на высоту 100 мм и сдавливают его через пуансон сжимающей нагрузкой до момента погружения пуансона на 20 мм, фиксируя при этом сдавливающую нагрузку. Предел прочности (Мпа) при сдавливании в цилиндре определяют по формуле

s ц. = P/F , (2.18)

где P-нагрузка, соответствующая сдавливанию заполнителя на 20 мм, МП, F -площадь поперечного сечения цилиндра, равная 0,0177 м2.

Результаты испытаний на дробимость и на сдавливание в цилиндре зависят не только от действительной прочности заполнителя, но и от формы его зерен. Поэтому прочность по дробимости и по сдавливанию в цилиндре регламентируется в стандартах на качество заполнителя.

3. Стандарты на заполнители предусматривают проведение при необходимости испытаний заполнителей в бетоне как более надежных. Вот почему в заводской практике часто используют испытание различных заполнителей в бетоне с целью:

1) более точного определения водопотребности бетонной смеси средней подвижности;

Вб.с. = Ц х (В/Ц)ц + ПВп + Щ (Г) х Вщ(г), (2.19)

где Ц,П,Щ -соответственно масса цемента, песка, щебня (гравия) на 1 м3 уплотненной бетонной смеси, кг; (В/Ц)ц -водоцементное отношение цементного теста нормальной густоты; Вп, Вщ(г) -водопотребность песка, щебня (гравий), определяемая по методике Б.Г. Скрамтаева и Ю.М. Баженова;

2)при постоянном качестве цемента возможно более точное определение значений А и Б в формуле Боломея - Скрамтаева;

Rб = A Rц (Ц /В ± Б) , (2.20)

где Rб -прочность бетона на сжатие в возрасте 28 суток нормального твердения; Rц -активность цемента; В/Ц -цементно - водное отношение бетонной смеси;

3) более точное определение пустотности заполнителей с открытой пористостью:

V пуст. = (1-(r н / 1000r з ц.т ))100 , (2.21)

где r з ц.т - плотность зерен пористого заполнителя в цементном тесте, г/см3, определяемая по ГОСТ -9758-86;

4) определения марочной прочности крупного пористого заполнителя по методике ГОСТ 9758-86;

5) определения пригодности крупных плотных заполнителей для определенной марки тяжелого бетона по прочности и морозостойкости (ГОСТ 10268);

6) определения пригодности щебня и песка из пористых горных пород по расходу цемента в бетоне (ГОСТ 22263).

Л Е К Ц И Я 3

План лекции

1. Влияние заполнителей на свойства бетонной смеси.

2. Влияние заполнителей на свойства бетона.

1.Состав бетонной смеси и ее технологические свойства, необходимые для обеспечения удовлетворительного перемешивания, транспортирования, укладки и уплотнения, в значительной мере зависят от содержания и качества применяемых заполнителей.

Состав бетонной смеси. При проектировании состава бетонной смеси, как правило, стремятся получить бетон заданной прочности и удобоукладываемости (подвижности или жесткости) при минимальном расходе цемента. Для бетонов плотной структуры это условие обеспечивается максимальным насыщением объема бетона заполнителем, т.е. минимальной пустотностью смеси мелкого и крупного заполнителей (%);

min

V пуст.см = V пуст.м Vпуст.к / 100 , (3.1)

где V пуст.м -пустотность мелкого заполнителя (песка),%; V пуст.к -пустотность крупного заполнителя (щебня, гравия),%.

Выражение (3.1) предполагает, что все пустоты в крупном заполнителе заполнены мелким заполнителем без раздвижки зерен. В действительности раздвижка зерен крупного заполнителя необходима, т.к. без нее невозможно получение бетонной смеси с наименьшим расходом цементного теста (цемент + вода).

При проектировании состава тяжелого бетона раздвижка зерен крупного заполнителя регламентируется коэффициентом раздвижки a, который для подвижных смесей принимают по табл. 3.1 для жестких бетонных смесей принимают равным 1.05 - 1.15.

Таблица 3.1.

Расход a при В/Ц

цемента,

кг/м3 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

250 --- --- --- 1,26 1,32 1,38

300 --- --- 1,3 1,36 1,42 ---

350 --- 1,32 1,38 1,44 --- ---

400 1,31 1,4 1,46 --- --- ---

500 1,44 1,52 1,56 --- --- ---

600 1,52 1,56 --- --- --- ---

Данные табл. 3.1: отражают важные закономерности :

а) каждому значению расхода цемента и В/Ц соответствует определенное оптимальное значение раздвижки зерен крупного заполнителя; б) увеличение расхода цемента и В/Ц, т.е. увеличение расхода цементного теста вызывает необходимость увеличения раздвижки зерен крупного заполнителя. Следовательно, чем больше в составе подвижной бетонной смеси цементного теста, тем больше проявляется влияние зерен крупного заполнителя на увеличение его вязкости. Увеличивая раздвижку зерен, мы этим самым уменьшаем отрицательное влияние зерен крупного заполнителя на вязкость цементного теста. Однако увеличение раздвижки зерен крупного заполнителя и соответственно уменьшение его расхода можно осуществлять до тех пор пока не начнет проявлять себя отрицательно увеличивающаяся площадь поверхности мелкого заполнителя (песка).

При использовании жестких бетонных смесей отрицательное влияние зерен крупного заполнителя на вязкость цементного теста практически не проявляется (нейтрализуется эффектом тиксотропии при определении жесткости, что исключает необходимость в большой раздвижке зерен крупного заполнителя ( a = 1,05 -1,15).

В результате этого жесткие бетонные смеси позволяют получать бетоны с уменьшенным (на 10 -20%) расходом цемента.

Бетоны на легких пористых заполнителях еще в большей мере, чем бетоны на тяжелых плотных заполнителях, требуют использования жестких бетонных смесей.

Изложенная зависимость состава бетонной смеси с ее удобоукладываемостью дает основание считать, что соотношение мелкого и крупного заполнителей в смеси наиболее рационально определять экспериментально из условия получения лучшей удобоукладываемости при постоянном расходе цемента и воды.

Н.Я. Спивак предложил оценивать зерновой состав заполнителей для легкого бетона «структурным фактором» М/(М + К) отношением объема мелкого заполнителя в насыпном виде к сумме пофракционных объемов мелкого М и крупного К заполнителей. Оптимальное значение этого показателя, обеспечивающее лучшие свойства легкого бетона при наименьшем расходе цемента, определяется максимумом суммы пофракционных объемов мелкого и крупного заполнителей в уплотненной бетонной смеси.

С целью снижения расхода цемента следует применять также крупный заполнитель с возможно меньшей пустотностью, а также не стремиться к уменьшению предельной крупности заполнителя.

Согласно СНиП, предельная (наибольшая) крупность заполнителя должна быть не больше 3/4 расстояния между прутьями арматуры в железобетоне или 1/4 наименьшего размера сечения балочных элементов, или 1/2 толщины плитных элементов.

Приготовление бетонной смеси. Для получения однородной бетонной смеси необходимо точное дозирование компонентов бетона и тщательное их перемешивание.

Технология дозирования выбирается в зависимости от свойств заполнителей; 1) заполнители из плотных каменных пород имеют, как правило, постоянную плотность и их дозирование следует осуществлять по массе; 2) искусственные пористые заполнители в зависимости от размера зерна могут иметь различную среднюю плотность и их дозирование следует осуществлять по объему; 3) объемно - весовое дозирование изменяется в том случае, когда возможна автоматическая корректировка расхода песка.

Технология перемешивания также зависит от свойств заполнителей; 1) если крупный заполнитель тяжелее цементного теста или растворной части бетонной смеси, то необходимо применять гравитационные бетоносмесители; 2) если крупный заполнитель легче и всплывает, то необходимо применять бетоносмесители принудительного действия или растворосмесители.

При приготовлении крупнопористого бетона необходимо исключить измельчение заполнителя; при высокопрочных заполнителях можно использовать все типы смесителей, а при пористых заполнителях - только гравитационные.

Интенсивность и продолжительность перемешивания бетонной смеси должны быть такими, чтобы при соответствующей крупности заполнителей, форме их зерна, шероховатости их поверхности и т.д. была обеспечена достаточная однородность.

Транспорт бетонной смеси. При транспортировании бетонной смеси особое внимание должно быть уделено сохранению ее однородности и технологических свойств. Способность бетонной смеси противостоять расслаиванию и сохранять требуемую удобоукладываемость в значительной степени зависит от содержания и качества заполнителей.

Расслаивание бетонной смеси с частичной сегрегацией крупного заполнителя и растворной части (мелкий заполнитель связан с цементным тестом сильнее) может иметь место при длительной перевозке или при перегрузках смеси.

В первом случае предотвратить расслаивание можно, в частности, обеспечением оптимального соотношения доз крупного и мелкого заполнителей.

Во втором случае предотвратить расслаивание можно за счет применения более однородного крупного заполнителя по плотности и размеру зерна, а также за счет увеличения связности смеси т.е. сцепления заполнителя с цементным тестом)ю

Укладка и уплотнение бетонной смеси. При заданной удобоукладываемости ( подвижности или жесткости) водопотребность бетонной смеси зависит от содержания, зернового состава и качества заполнителей. Чем меньше водопотребность смеси, тем меньше В/Ц при определенном расходе цемента.

С другой стороны, при заданном В/Ц заполнители оказывают решающее влияние на удобоукладываемость бетонной смеси. Она лучше на гравии, чем на щебне, на плотных заполнителях, чем на пористых. Она ухудшается с убыванием наибольшей крупности заполнителя, при недостатке или чрезмерном содержании песка в смеси заполнителей.

С крупностью и зерновым составом заполнителей связан выбор методов формования бетонных изделий; 1) для крупнозернистых смесей эффективна низкочастотная вибрация (3000 колебаний в минуту) с достаточно большой амплитудой колебаний (0,5 - 0,7 мм); 2) для мелкозернистых смесей эффективна высокочастотная вибрация ( 7000 - 14000 колебаний в минуту) с меньшей амплитудой (0,2 - 0,4 мм); 3) одновременное воздействие на бетонную смесь вибрации различных частот эффективно в том случае, если эти частоты близки к частотам собственных резонансных колебаний зерен заполнителя.

Для прессования или вибропроката больше подходят мелкозернистые смеси. Для центрифугирования подходят бетонные смеси на тяжелых заполнителях. При виброуплотнении легкобетонных смесей необходимо дополнительное давление сверху, чтобы обеспечить достаточную плотность и прочность верхнего слоя бетона в изделиях.

Твердение бетона. Условия и интенсивность твердения бетона в определенной мере зависят от свойств заполнителей;

1) в естественных условиях твердения предпочтительнее применять бетоны на пористых заполнителях (благодаря аккумулированию воды затворения в порах заполнителя);

2) теплоизоляционные бетоны на сильнопористых заполнителях (перлит, вермикулит и др.) необходимо прогревать в сухой среде;

3) бетоны на плотных заполнителях необходимо прогревать во влажной среде.

Теплопроводность заполнителей влияет на скорость прогрева изделий при тепловой обработке и скорость охлаждения. Заполнитель способствует рассеиванию тепла гидратации, уменьшает температурные перепады и деформации.

2. Прочность бетона. Известны формулы прочности бетона:

а) Боломея-Скрамтаева - Rб = A Rц (Ц /В -0,5); (3.2)

б) Ахвердова

Rб = K Rц / 0,95((1+1,65K н.г) / К н.г)(В/Ц)б - 1,65 К н.г , (3.3)

Коэффициенты А и К в этих формулах при постоянном качестве цемента и постоянном значении Ц/В (или В/Ц) могут существенно изменяться и этим самым характеризовать влияние заполнителя на прочность бетона или качество заполнителей. Чем больше сцепление цементного камня с поверхностью зерен заполнителей и чем больше прочность заполнителей, тем больше значения коэффициентов А и К. Однако при отсутствии сцепления (или незначительном сцеплении) прочность заполнителя практически не влияет на прочность бетона. Это объясняется тем, что бетон даже при сжатии разрушается от поперечного растяжения и при отсутствии сцепления заполнители как бы уподобляются пустотам, ослабляющим сечение.

Выполненные нами исследования показали, что заполнители с хорошим сцеплением (срастанием) с цементным камнем характеризуются повышенной водопотребностью (Вп, Вщ). Следовательно, чем заполнитель больше увеличивает вязкость цементного теста, тем он в большей мере срастается с цементным камнем.

Исследования показали зависимость этих двух свойств заполнителя от адсорбированного количества Са(ОН) на его поверхности. Было также определено, что чрезмерно большая адсорбция гидроксида кальция (более 550 мг/м2) приводит к снижению прочности бетона на сжатие. На основании выполненных исследований предложен строительный раствор для изготовления образцов (а.с. 718404), позволяющий за счет применения активного заполнителя получать 100% стандартной прочности цемента после пропаривания и охлаждения образцов, а также предложен способ определения активности заполнителей (а.с. 769432).