2.11.Структура заполнителей

Зерна заполнителей могут иметь либо ячеистую структуру, либо зернистую, а иногда комбинированную.

Ячеистая структура характеризуется распределением по всему объему материала пор в виде отдельных замкнутых (или условно замкнутых) ячеек. Зернистая структура - это совокупность склеенных между собой зерен твердого материала (рис.2.11.1).

Поры в данном случае непрерывны и подобны пустотности сыпучих материалов.

1) 2)

Р ис.2.11.1.Структура пористых материалов:

1 - ячеистая; 2 –зернистая

Ячеистые материалы менее проницаемы и более прочны, и. на­оборот, материалы зернистой структуры более проницаемы для воды.

В процессе изготовления бетонов заполнители с той или иной структурой практически не встречаются. Так. материал с ячеис­той макроструктурой может быть пронизан мелкими капиллярами, что увеличивает проницаемость и снижает прочность. Зернистый материал может иметь элементы ячеистой структуры, что проис­ходит в- период формования. Под влиянием процесса виброуплот­нения отдельные зёрна заполнителя сближаются и поры между ни­ми замыкаются.

Примером заполнителей с ячеистой структурой служат природ­ная пемза и искусственные пористые заполнители, полученные вспучиванием исходного сырья с образованием замкнутых пор ячеек. К заполнителям с зернистой структурой относятся щебень из пористого известняка, бой кирпича и др.

2.12.Механические свойства заполнителей

2. 12.1. Прочность

Прочность заполнителя определяется прочностью горной, поро­ды из которой он получен. Заполнители из прочных горных пород (гранита, диабаза) обладают высокой прочностью (80 МПа и выше). Заполнители из осадочных пород имеют прочность 30 МПа и выше. Прочность легких пористых заполнителей обычно составляет 2-20 МПа.

Прочность исходной горной породы определяют в том случае, когда заполнитель получают дроблением горных пород. Из пробы горной породы с помощью бурильного или камнерезного станка изготавливают пять образцов в виде цилиндра диаметром и высотой 40-50 мм или куба с таким же размером ребра. Грани образцов, к которым прикладывают нагрузку пресса, обрабатывают на шлифовальном станке (круге) для достижения их параллельности. Образцы после измерения испытывают на гидравлическом прессе

со скоростью приложения нагрузки 3-5 кгс/(см2-с) до разрушения образца. Предел прочности при сжатии определяют с точностью до 10 кгс/см₂ (1 МПа) по формуле

R = F / А где F - разрушающее усилие пресса, кгс (Н);

А - площадь поперечного сечения образца, см2

Предел прочности исходной горной породы вычисляют как среднее арифметическое результатов испытания пяти образцов, при этом указывают верхний и нижний пределы прочности. В ряде случаев исходная горная порода бывает ослаблена крупными порами или трещинами. Щебень, полученный дроблением горной породы, может быть достаточно прочным, особенно его фракции. Поэтому для более точного определения прочности породы необходимо дополнительное испытание дробленной щебня (гравия), применяемого в качестве заполнителя в бетоне. Действующие стандарты предусматривают косвенное определение прочности заполнителей посредством условных механических испытаний по дробимости в стальном цилиндре со съёмным дном г, плунжером (рис. 2.12.1).

Рис.2.12.1. Стальной цилиндр (1) с плунжером (2)

Заполнитель помещают в цилиндр, устанавливают плунжер. По­вышая давление на прессе со скоростью 10-20 МПа/с, доводят усилие до 200 кН при диаметре цилиндра 150 мм и до 50 кН - при 75 мм. В результате проба заполнителя частично дробится. После этого пробу высыпают из цилиндра, взвешивают, а затем просеивают через сито с размером отверстий, вчетверо меньшим, чем наименьший номинальный размер зерен испытуемой фракции заполнителя (0.25Dmln). Таким образом, для фракции 5...10 мм используют сита с отверстиями 1.25 мм, для фракции 10...20 мм - 2.5 мм и т.д. Остаток щебня (гравия).на сите после просеи­вания взвешивают и определяют показатель дробимости (Др) с точностью до 1 % по формуле

т, т₁ - массы всей испытанной пробы и остатка на контрольном сите после испытания, г.

Показатель дробимости определяют как среднее арифметическое двух испытаний. При испытании щебня (гравия), состоящего из смеси двух или более смежных фракций, этот показатель вы­числяют как средневзвешенное результатов испытания отдельных составляющих фракций.

Для пористых заполнителей используется методика, аналогич­ная методике испытаний на дробимость. Разница заключается в Том, что в процессе испытания контролируется не сдавливающая сила, а величина погружения пуансона в пористый заполнитель

Прочность пористого заполнителя в цилиндре вычисляют с точностью до 0,1 кгс/см2 (0,01МПа) по формуле

R = F / Ас, где F - нагрузка при погружении пуансона на 20 мм, кгс (кН);

Ас - площадь поперечного сечения цилиндра, см² (м²).

По полученным результатам устанавливают марку и категорию заполнителя.