Крупными заполнителями в бетоне служат гравий, щебень, а также щебень из гравия.
Гравий представляет собой осадочную горную породу в виде скопления зерен размерами 5...70 мм округлой, окатанной формы и с гладкой поверхностью. В гравий входит некоторое количество песка. При содержании песка 25...40% материал называют песчано-гравийной смесью.
Щебень получают дроблением массивных плотных горных пород на куски размерами 5...70 мм. Зерна щебня — угловатой формы и с более развитой, чем у гравия, шероховатой поверхностью. Благодаря этому сцепление с цементным камнем у щебня выше, чем у гравия. Для высокопрочного бетона предпочтительно применять щебень, для бетонов средней прочности (15...30 МПа) — дешевый местный гравий, а не привозной щебень.
Для характеристики зернового состава крупного заполнителя необходимо знать его наибольшую и наименьшую крупность. Наибольшая крупность заполнителя D соответствует размеру отверстий стандартного сита, на котором полный остаток еще не превышает 10% по массе. Наименьшая крупность d определяется размером отверстий первого из сит, полный остаток на котором превышает 95 %, т.е. через него проходит не более 5 % просеиваемой пробы. Наименьшая крупность обычно равна 5 мм.
Наибольшая крупность заполнителя должна соответствовать размерам бетонируемой конструкции и расстоянию между стержнями арматуры. Чтобы заполнитель при бетонировании равномерно, без зависаний, распределялся в объеме конструкции, его наибольшую крупность назначают с учетом вида и размеров конструкции и густоты армирования.
Одним из важнейших требований к крупному заполнителю является прочность зерен. Для тяжелого бетона может использоваться щебень из изверженных пород марки не ниже М800, метаморфических пород — марки не ниже М600 и осадочных пород — марки не ниже МЗОО. Марка щебня из природного камня должна быть выше марки бетона не менее чем в 1,5—2 раза.
Косвенно о прочности щебня и гравия судят по дробимости:
где т — масса пробы; т — масса материала, прошедшего после испытания через сито с размером отверстия, в 4 раза меньшим, чем наименьший размер фракции. Чем выше показатель дроби-мости щебня или гравия, тем ниже класс бетона.
Для бетона В20 (М250) и ниже можно использовать заполнитель с маркой по дробимости не более Др-16, для бетона В22,5 (МЗОО) и В25 (М350) — Др-12, ВЗО (М400) и выше — не более Др-8.
Особые требования к прочности крупного заполнителя предъявляются при использовании его в гидротехническом бетоне, бетоне для мостовых конструкций, водопропускных труб, железобетонных шпал, покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов.
Для гидротехнических сооружений следует использовать щебень, прочность которого не менее чем в 2,5—3 раза выше прочности бетона для зоны переменного уровня и в 2—2,5 раза для подводной, внутренней и надводной зон. Для бетона зоны переменного уровня воды применяют щебень с плотностью зерен не ниже 2,5 г/см3, водопоглощением не более 0,5%, для других зон — соответственно не ниже 2,3 г/см3 и 0,8%. Водопоглощение щебня из осадочных пород может быть несколько большим, но не выше 1—2%.
Для износо- и кавитационно-стойкого бетона дополнительно устанавливается марка по износу крупного заполнителя испытанием в специальном полочном барабане.
По форме зерен щебень подразделяется на три группы: кубовидный с содержанием пластинчатых (лещадных) и игловатых зерен не более 15%, улучшенный — 25% и обычный —35%. Содержание зерен пластинчатой и игловатой форм может быть и более 35%, но при условии обеспечения заданной удобоуклады-ваемости бетонной смеси и плотности бетона без перерасхода цемента.
Допустимое содержание пылевидных и глинистых частиц в крупном заполнителе из изверженных и метаморфических пород не должно превышать 1%, из осадочных пород марок М200 — М400 — 3%, из осадочных пород большей прочности — 2%. Для бетона гидротехнических сооружений количество пылевидных и глинистых частиц в щебне и гравии вне зависимости от вида породы для бетона зоны переменного уровня воды и надводной зоны не должно превышать 1%, для подводной и внутренней зон — 2%.
Морозостойкость заполнителей должна обеспечить требуемую морозостойкость бетона. Для бетона гидротехнических сооружений она зависит от среднемесячной температуры наиболее холодного месяца в районе эксплуатации. Если эта температура колеблется от 0 до —10° С, морозостойкость щебня и гравия должна быть не ниже 100 циклов, от —10 до —20° С — 200 и ниже —20° С — 300.
Технические требования к воде для затворения и поливки бетона следующие. Водородный показатель воды рН должен находиться в пределах от 4 до 12,5, т. е. для затворения является пригодной вода с нейтральной средой, слабокислой или слабощелочной.
Вредными примесями в воде считаются органические вещества, растворимые соли, в особенности содержащие ионы S042 и СГ1, а также взвешенные частицы глины, пыли и почвы
Органические вещества, в особенности содержащие сахар и фенолы, замедляют нормальное протекание процесса гидратации цемента и тем самым снижают прочность бетона. При большом содержании сахара схватывание бетонной смеси может вообще отодвинуться на неопределенное время.
Поэтому в воде затворения количество Сахаров долэюно быть не более 100 мг/л. Содержание полифосфатов, сульфидов и цинка должно быть не более 100 мг/л каждого, нитратов - не более 500 мг/л. При большем содержании необходимо определять их влияние на прочность бетона в возрасте 7 и 28 сут., морозостойкость и водонепроницаемость (допускается изменение не более чем на 10 %), коррозионное состояние арматуры и сроки схватывания цементного теста (изменение - не более 25 %).
Вода, содержащая пенообразующие вещества, является пригодной для применения при стойкости пены не более 2 мин.
Добавки к бетонам и растворам. В тяжелых, мелкозернистых и легких бетонах добавки применяются с целью:
· улучшения технологических свойств бетонной (растворной) смеси: повышения удобоукладываемости, перекачиваемости, снижения водо- и раствороотделения;
· регулирования потери подвижности смеси во времени, скорости процессов схватывания, твердения и тепловыделения;
· сокращения продолжительности тепловой обработки бетона, ускорения сроков распалубки и загрузки конструкций при естественном твердении;
· повышения прочности, водо- и газонепроницаемости бетона;
· увеличения, морозостойкости, стойкости бетона и железобетона в различных агрессивных средах;
· повышения защитных свойств бетона по отношению к стальной арматуре;
· придания гидрофобных свойств поверхности бетона;
· уменьшения расхода цемента;
· экономии топливно-энергетических ресурсов.
В зависимости от назначения (основного эффекта действия) добавки для бетонов подразделяют на регулирующие:
· свойства бетонных смесей;
· твердение бетона;
· свойства затвердевшего бетона.
