Классификация заполнителей для бетонов.

Технология заполнителей бетона

1. Роль заполнителей для бетона

2. Классификация заполнителей для бетонов

3. Вопросы экономической эффективности производства и применения заполнителей

Роль заполнителей для бетона.

Заполнители – природные или искусственные материалы определенного зернового состава, которые в рационально составленной смеси с вяжущим веществом, водой и химическими добавками образуют бетонную смесь, а после затвердевания – бетон.

Заполнители занимают в бетоне до 80% объема. Позволяют резко сократить расход вяжущего вещества (цемента и др.), являются наиболее дорогостоящей и дефицитной составляющей бетона.

Цементный камень при твердении претерпевает объемные деформации (усадка). Усадка его достигает 2мм на 1 погонный метр. Усадочные напряжения вызывают образование трещин, снижая прочность и долговечность цементного камня.

Заполнитель,введенный в цементное тесто, создает в бетоне «жесткий скелет», который воспринимает усадочные напряжения и уменьшает усадку бетона примерно в 10 раз по сравнению с цементным камнем. «Жесткий скелет» из высокопрочного заполнителя увеличивает прочность и модуль упругости бетона, уменьшает ползучесть бетона под нагрузкой.

Пористые заполнители, обладая малой насыпной плотностью, уменьшают плотность легкого бетона, улучшают его тепло-технические свойства.

В специальные бетоны (жаростойкий, от радиации, химически стойкий и др.) роль заполнителя очень важна, т.к. его свойства определяют специальные свойства этих бетонов.

В силикатные бетонах, зерна заполнителя с поверхности вступают во взаимодействие с вяжущим веществом и определяют прочность бетона.

Классификация заполнителей для бетонов.

Основными признаками классификации заполнителей для бетона по ГОСТ 25137 являются: происхождение,вид, крупность зерен, характер формы зерен, плотность.

Таблица 1

Происхождение	Вид, крупность, характер формы зерен	Способ производства
Плотные (ρ > 2 г/см^3)
Природные   Из попутно добываемых пород и отходов обогащения (природные) горно-обогатительных предприятий   Из отходов промышленности	- щебень из природного камня     - гравий     - щебень из гравия     - песок природный     - песок обогащенный и фракционированный     - дробленый песок     - дробленый, обогащенный и фракционированный песок   - из отсевов дробления     - декоративный щебень и песок     - щебень и песок     - щебень и песок из металлургических, топливных шлаков	Дробление и сортировка горных пород и скальных пород   Сортировка гравийно-песчаной смеси   Сортировка гравийно-песчаной смеси, дробление   Гидромеханическая или экскаваторная добыча   Гидроклассификация, классификация, промывка, обезвоживание   Классификация, промывка, обезвоживание   Классификация, промывка, обезвоживание   Классификация, промывка, обезвоживание   Дробление, сортировка, промывка, обезвоживание   Дробление,сортировка     Дробление, сортировка, промывка, обезвоживание
Пористые (ρ < 2 г/см^3)
Неорганические природные   Природные     Из отходов промышленности   Искусственные (специально приготовленные)   Органические   отходы заготовки и переработки древесины   отходы переработки с/х продукции и растений   от переработки промышленности	- щебень и песок из пористых горных пород (вулканического, осадочного происхождения) - щебень и песок из пористых шлаков   - золошлаковые смеси, грубо-дисперстные золы-унос   - керамзитный гравий, песок и его разновидности (глинозольный керамзит, шунгизит, зольный гравий, вспученный аргиллит и др.)   - термолит (щебень, гравий)     - аглопорит (щебень, гравий, песок)   - вспученный вермикулит   - вспученный перлит (щебень, гравий, песок)     - шлаковая пемза (щебень, гравий, песок)   - гранулированный шлак     - безобжиговый зольный   - куски, частицы дерева, опилки, стружка, древесные волокна   - стебли хлопчатника, камыша, тростника, костра льна   - частицы пластика, резины, стекла	Дробление, сортировка     Дробление, сортировка     Сортировка     Обжиг со вспучиванием, подготовка гранул (зерен) из природного сырья (глинистого, отходов промышленности и др.)     Обжиг без вспучивания гранулированных кремнистых опаловых пород (трепел и диатомит)   Спекание при обжиге подготовленных гранул песчано-глинистых пород, зол ТЭС, отходов углеобогащения   Обжиг со вспучиванием зерен из природных видов гидратированной слюды   Вспучивание при обжиге зерен из вулканических, водосодержащих пород   Поризация расплава шлаков, охлаждение   Быстрое охлаждение и поризация расплава шлака   Гидратационное твердение гранул из подготовленной смеси золы и вяжущего вещества   Измельчение, сортировка     Измельчение, сортировка     Измельчение, сортировка

По происхождению заполнители делят на 3 группы:

1. природные, в том числе из попутно добываемых пород и отходов обогащения

2. из отходов промышленности

3. искусственные (специально приготовленные)

По крупности зерен:

1. крупный (зерна больше 5 мм) – щебень, гравий

2. мелкий (зерна до 5 мм) – песок

По характеру формы зерен:

1. угловатой (неправильной) формы, получаемый дроблением (щебень, песок из отходов дробления)

2. округлой формы (гравий, природный песок и др.)

Заполнители относят к плотным или пористым в зависимости от плотности зерен, которая составляет соответственно свыше 2 г/см³ и до < 2 г/см³.

Вопросы экономической эффективности производства и применения заполнителей

1. Стоимость заполнителя – 30 – 50% от стоимости бетонных и железобетонных конструкций, поэтому применение дешевых местных заполнителей позволяет снизить стоимость конструкций.

2. Важным направлением экономии цемента является применение прочных, фракционированных и мытых заполнителей. Потребность в таком заполнителе (одна из задач технологии заполнителей) на сегодня удовлетворяется не более чем на 30%. И стоит задача полностью перейти на изготовление бетонов из мытых и фракционированных заполнителей.

Например, на основе 2 – 3 фракций крупного и двух мелкого заполнителя получаются бетоны высокого качества (прочности) с хорошей однородностью при минимальном расходе цемента.

3. Для рядовых районов, где отсутствует крупный заполнитель, применяют бетоны на мелком заполнителе (мелкозернистые бетоны), что позволяет в ряде случаев ускорить строительство и снизить стоимость изделий и конструкций на 15-30% за счет невысокой стоимости мелкого заполнителя (песка).

4. Применение пористых заполнителей для легких бетонов, взамен бетонов на плотных заполнителях, способствует уменьшению массы зданий, снижению расхода тепловой энергии при эксплуатации зданий, повышению огне-, морозо-, сейсмостойкости. Особо стоит отметить возможность использования для легких бетонов отходов промышленности и с/х, что имеет важное экологическое значение для окружающей среды.

Заполнители для легких бетонов по методам производства разделяют на естественные природные и искусственные из минерального сырья и отходов промышленного производства.

Основной объем (> 80%) занимают искусственные заполнители, получаемые путем обжига. Из них 70% приходится на керамзит. Помимо выпускают также: аглопорит, вспученный перлит, вермикулит, шунгизит, шлаковую пемзу и др.

Применение пористых песков в качестве заполнителей легких бетонов для наружных стеновых панелей обеспечивает повышение их теплозащитных свойств на 15 - 20%.

Шунгизит производится из глинистых сланцев.

5. Отходы промышленности (металлургические шлаки, золы, золы ТЭС), отходы углеобогащения и др. могут служить эффективным исходным продуктом для получения пористых заполнителей, что способствует охране окружающей среды, снижению топливных и энергетических затрат на изготовление заполнителя. Ежегодно в промышленности накапливается 5 млрд. тонн промышленных отходов. Под ними занято свыше 4 млн. гектаров земли. Годовой выход металлических шлаков > 50 млн. тонн, золы и шлаков ТЭС – до 30 млн. тонн. В золоотвалах ТЭС хранится до 1,3 млрд. тонн золошлаков.

Зола и шлаковые отходы используются при изготовлении бетонов взамен части цемента и заполнителей в качестве добавки.

В технологии бетона наиболее перспективны золы-унос (сухого отбора). Их применение в тяжелых бетонах экономить 30 – 40 кг на 1 м³ (цемента в бетоне), в мелкозернистом - 50-70 кг, в легком – заменить мелкий заполнитель и частично экономить цемент, в ячеистых – заменить тонкомолотый кремнеземистый компонент (молотый кварцевый песок) и экономить вяжущее вещество.

Разработан ряд нормативных документов по использованию в бетонах золошлаковых отходов: ГОСТ 25592 «Смеси золошлаковые ТЭС для бетонов», ГОСТ 25818 «Зола-унос для бетонов».

Из шлаков и зол ТЭС (как часть сырья) делают аглопоритовый гравий, глинозольный керамзит, безобжиговый зольный гравий и другие заполнители. Аглопоритовый гравий изготавливается из сырьевой смеси, содержащей 85-100% золы. Зола может быть сухой, так и гидроудаленной золой с удельной поверхностью не менее 2000 см²/г.

Глиноземистый керамзит – разновидность керамзита, наиболее распрастроненный искусственный пористый заполнитель для легкого бетона. Изменяя соотношения между глиной и золой можно регулировать свойства заполнителя. Когда количество золы в сырьевой смеси составляет 10 – 30 %, она является добавкой к глине. При увеличении содержания свыше 50 % зола становится основным компонентом. Преимущество производства заключается в экономии топлива на обжиг (до 25 – 30 %), использование дешевого сырья – золу, загрязняющего окружающую среду.

Зольный гравий – аналог керамзита, производится из золы без добавки глины. Пригодны: зола-унос, золошлаковые смеси гидроудаления.

Безобжиговый зольный гравий (БЗГ) получают изготовлением гранул, состоящих из золы-унос или золошлаковых отходов и небольшого количества минерального вяжущего веществ, с последующим им гидротационным твердением. БЗГ содержит 10 – 15 % портландцемента и 85 – 90 % золы-унос.

К заполнителям из расплавов металлических шлаков относится шлаковая пемза, гранулированный шлак, щебень и песок из плотных доменных шлаков. Разработан высококачественный пористый шлаковый гравий для легких бетонов, с более мелкопористой структурой, высокой однородностью поляризации и с более высоким содержанием аморфной фазы (ρ= 200 – 400 кг/м³).

Из отходов углеобогащения изготавливают аглопоритовый щебень и песок.

6. В ряде районов страны имеются запасы природных пористых заполнителей вулканического происхождения: известняки-ракушечники, пористые известняки. Быстрыми темпами развивается выпуск легкого бетона – арболита, производимого из отходов деревообработки, кроме того стеблей рисовой соломы, стеблей хлопчатника.

7. Быстрыми темпами развивается выпуск легкого бетона – арболита, производимого из отходов деревообработки, стеблей рисовой соломы, хлопчатника и др.

8. Большое значение имеет вторичная переработка затвердевшего бетона. Эта проблема возникает при повторном использовании бракованных конструкций, при сносе панельных домов. В результате переработки получается бетонный щебень, который используют для производства бетонов прочностью до 30 МПа.

Дата добавления: 2015-07-08