Наповнювачі для бетонів відіграють важливу роль у наданні цьому матеріалу тих чи інших властивостей і характеристик. Існує три основних види заповнювачів для бетонів:

  1. Природні;
  2. Штучні;
  3. З відходів промисловості.

Природні наповнювачі утворюються за рахунок механічної переробки гірських порід. Штучні заповнювачі виготовляються із спеціальних речовин, одержаних при змішуванні природної сировини і відходів промисловості, а також їх подальшої термічної або іншої обробки:

  1. Шлакова пемза;
  2. Термоліт;
  3. Керамзит.
Фото 1. Наповнювачі для бетонів

Заповнювачі з відходів промисловості являють собою шлаки, золошлакові суміші або золи.

Мабуть, найбільш важливою характеристикою якості наповнювача є:

  1. Щільність;
  2. Зерновий склад;
  3. Мінеральний склад;
  4. Характер поверхні зерен;
  5. Форма зерен.

В залежності від щільності розрізняють щільні (більше 2000 кілограм на метр кубічний) і пористі (менше 2000 кілограм на метр кубічний) заповнювачі.

Міцність заповнювачів надає безпосередній вплив на міцність бетону. Вимоги по міцності встановлені, як правило, для великих заповнювачів, оскільки найчастіше використовуємий в ролі заповнювача кварцовий пісок володіє міцністю, більш високою, ніж така у бетону. Наприклад, межа міцності кварцових пісків складає 1000 МПа.

Цемент

Міцність щебню залежить від марки, яка відповідає межі міцності вихідної гірської породи в стані насичення водою (від 20 до 140 МПа). Щоб отримати важкий бетон, застосовуються наповнювачі з гірських порід, що мають щільність від 1800 до 2800 кг на кубометр. Наповнювачі з щільністю менше 1800 кілограм на кубометр володіють високим ступенем пористості і використовуються в складі легкого бетону.

Фото 2. Міцність заповнювачів надає безпосередній вплив на міцність бетону

Штучні та природні піски належать до дрібних заповнювачів. Природні за складом поділяються на:

  1. Польовошпатні (з польового шпату);
  2. Кварцові;
  3. Карбонатні.

В залежності від району, де здобуто пісок, він буває:

  1. Морський;
  2. Річковий;
  3. Яружний.

Зерна річкового і морського піску володіють окатаною формою і гладкою поверхнею. Яружні піски мають переважно кутасту форму піщинок. У піску є частинки діаметром від 0,14 до 5 мм (при наявності частинок менше 0,14 мм в діаметрі сам матеріал відносять вже до глин або пилоподібних сумішей).

Зерновий склад піску є оптимальним при наявності в ньому зерен різних розмірів. Дрібні зерна, як правило, знаходяться в порожнечах, які вимагають заповнення за допомогою цементного тіста при виготовленні щільного бетону.

Порожнистість піску значно варіюється і може становити від 30 до 45%.

Фото 3. Бетон і його наповнювачі

Штучний пісок утворюється в ході дроблення гірських порід або продуктів промисловості (металургійні шлаки та ін.). Залежно від розміру частинок штучний пісок ділиться на:

  1. Підвищеної крупності;
  2. Крупний;
  3. Середній;
  4. Дрібний;
  5. Дуже дрібний.

Глинисті і мулисті домішки обволікають зерна піску і перешкоджають його з'єднанню з цементом. За рахунок великої питомої поверхні тонких пилоподібних частинок для їх обволікання в бетоні потрібно більше цементного тіста. В залежності від призначення бетону, зміст таких частинок допускається в розмірі від 2 до 5% від загальної маси. Застосовується штучний пісок в якості дрібного заповнювача практично в будь-якому вигляді або марці бетону. Дрібний пісок використовується для виробництва бетону лише за умови високої механізації робіт і економічному обгрунтуванні. При цьому в бетон обов'язково необхідно вводити пластифікуючі добавки.

Крупним заповнювачем для бетону є щебінь або гравій. Зерновий склад крупного заповнювача підбирається з урахуванням його найменшої та найбільшої крупності, просіяний через стандартний набір сит. Щебінь, в порівнянні з гравієм, володіє кращими адгезійними якостями і дає міцніший бетон, однак бетонна суміш на щебні менш рухлива при інших рівних умовах в порівнянні з сумішшю на гравії.

Для бетонів марки М400 або вище використовується виключно щебінь. Гравій має розмір зерен від 5 до 70 мм, самі зерна можуть мати гладку, обкатану або округлу поверхню. Найчастіше в гравії міститься трохи піску. У разі, якщо масова частка піску знаходиться в діапазоні від 25% до 40%, матеріал називається піщано-гравійною сумішшю. Гравій застосовується в залежності від кількості домішок для виготовлення того або іншого виду бетону марки до М400.

Фото 4. Бетонні наповнювачі

Щебінь утворюється за рахунок дроблення гірських порід на шматки діаметром 5-70 мм Форма зерен щебню – незграбна, а поверхня – більш шорстка в порівнянні з гравієм. За рахунок цього зчеплення з цементним каменем у щебню значно вище. Гравій і щебінь використовуються у вигляді фракцій. Міцність великих заповнювачів нормується з урахуванням міцності бетонів. Наприклад, міцність щебню з натурального каменю повинна перевершувати міцність бетону у 2 рази. Краще всього використовувати щебінь для приготування високоміцного бетону. Щоб заповнювач був рівномірно розподілений про всьому об'єму конструкцій, його найбільша крупність повинна бути призначена з урахуванням густоти армування, а також габаритів самої конструкції.

Щоб збільшити рухливість бетону, в нього додають пластифікуючі добавки. Для того, щоб уповільнити процес схоплювання, використовуються добавки-сповільнювачі:

  1. Сірчанокисле залізо;
  2. Гіпс.

Для прискорення схоплювання бетону використовуються протиморозні добавки типу кальцій хлориду або натрію хлориду.