Наполнители для бетонов играют важную роль в придании этому материалу тех или иных свойств и характеристик. Существует три основных вида заполнителей для бетонов:

  1. Природные;
  2. Искусственные;
  3. Из отходов промышленности.

Природные заполнители образуются за счет механической переработки горных пород. Искусственные заполнители изготавливаются из специальных веществ, полученных при смешивании природного сырья и отходов промышленности, а также их дальнейшей термический или другой обработки:

  1. Шлаковая пемза;
  2. Термолит;
  3. Керамзит.

Заполнители из отходов промышленности представляют собой шлаки, золошлаковые смеси или золы.

Фото 1. Наполнители для бетонов

Пожалуй, наиболее важной характеристикой качества наполнителя являются:

  1. Плотность;
  2. Зерновой состав;
  3. Минеральный состав;
  4. Характер поверхности зерен;
  5. Форма зерен.

В зависимости от плотности различают плотные (более 2000 килограмм на метр кубический) и пористые (менее 2000 килограмм на метр кубический) заполнители.

Прочность заполнителей оказывает непосредственное влияние на прочность бетона. требования по прочности установлены, как правило, для крупных заполнителей, поскольку чаще всего используемый в роли заполнителя кварцевый песок обладает прочностью, более высокой, чем таковая у бетона. Например, предел прочности кварцевых песков составляет 1000 МПа.

Прочность щебня зависит от марки, которая соответствует пределу прочности исходной горной породы в состоянии насыщения водой (от 20 до 140 МПа). Чтобы получить тяжелый бетон, применяются заполнители из горных пород, имеющих плотность от 1800 до 2800 килограмм на кубометр. Наполнители с плотностью менее 1800 килограмм на кубометр обладают высокой степенью пористости и используются в составе легкого бетона.

Фото 2. Прочность заполнителей оказывает непосредственное влияние на прочность бетона

Искусственные и природные пески относятся к мелким заполнителям. Природные по составу делятся на:

  1. Полевошпатные (из полевого шпата);
  2. Кварцевые;
  3. Карбонатные.

В зависимости от района, где добыт песок, он бывает:

  1. Морской;
  2. Речной;
  3. Овражный.

Зерна речного и морского песка обладают окатанной формой и гладкой поверхностью. Овражные пески имеют преимущественно угловатую форму песчинок. В песке есть частицы диаметром от 0,14 до 5 мм (при наличии частиц менее 0,14 мм в диаметре сам материал относят уже к глинам или пылевидным смесям).

Зерновой состав песка является оптимальным при наличии в нем зерен разных размеров. Мелкие зерна, как правило, находятся в пустотах, которые требуют заполнения с помощью цементного теста при изготовлении плотного бетона.

Пустотность песка значительно варьируется и может составлять от 30 до 45%.

Фото 3. Бетон и его заполнители

Искусственный песок образуется в ходе дробления горных пород или продуктов промышленности (металлургические шлаки и др.). В зависимости от размера частиц искусственный песок делится на:

  1. Повышенной крупности;
  2. Крупный;
  3. Средний;
  4. Мелкий;
  5. Очень мелкий.

Глинистые и илистые примеси обволакивают зерна в песке и препятствуют его соединению с цементом. За счет большой удельной поверхности тонких пылевидных частиц для их обволакивания в бетоне потребуется больше цементного теста. В зависимости от назначения бетона, содержание таких частиц допускается в размере от 2 до 5% от общей массы. Применяется искусственный песок в качестве мелкого заполнителя практически в любом виде или марке бетона. Мелкий песок используется для производства бетона только при условии высокой механизации работ и экономическом обосновании. При этом в бетон обязательно необходимо вводить пластифицирующие добавки.

Крупным заполнителем для бетона является щебень или гравий. Зерновой состав крупного заполнителя подбирается с учетом его наименьшей и наибольшей крупности, просеяв через стандартный набор сит. Щебень, в сравнении с гравием, обладает лучшими адгезионными качествами и дает более прочный бетон, однако бетонная смесь на щебне менее подвижна при прочих равных условиях в сравнении со смесью на гравии.

Для бетонов марки М400 или выше используется исключительно щебень. Гравий имеет размер зерен от 5 до 70 мм, сами зерна могут иметь гладкую, окатанную или округлую поверхность. Чаще всего в гравии содержится немного песка. В случае, если массовая доля песка находится в диапазоне от 25% до 40%, материал называется песчано-гравийной смесью. Гравий применяется в зависимости от количества примесей для изготовления того или иного вида бетона марки до М400.

Фото 4. Бетонные наполнители

Щебень образуется за счет дробления горных пород на куски диаметром 5-70 мм. Форма зерен щебня – угловатая, а поверхность – более шероховатая в сравнении с гравием. За счет этого сцепление с цементным камнем у щебня значительно выше. Гравий и щебень используются в виде фракций. Прочность крупных заполнителей нормируется с учетом прочности бетонов. Например, прочность щебня из натурального камня должна превосходить прочность бетона в 2 раза. Лучше всего использовать щебень для приготовления высокопрочного бетона. Чтобы заполнитель был равномерно распределен о всему объему конструкций, его наибольшая крупность должна быть назначена с учетом густоты армирования, а также габаритов самой конструкции.

Чтобы увеличить подвижность бетона, в него добавляют пластифицирующие добавки. Для того, чтобы замедлить процесс схватывания, используются добавки-замедлители:

  1. Сернокислое железо;
  2. Гипс.

Для ускорения схватывания бетона используются противоморозные добавки типа кальций хлорида или натрий хлорида.