Заполнители для бетона — виды, классификация

Бетонные строительные смеси различаются по структуре и составу. Все зависит от компонентов, используемых при их приготовлении. Непостоянными ингредиентами, которые определяют целевое назначение стройматериалов, являются заполнители. В статье мастер сантехник расскажет, какие бывают заполнители для бетона и строительного раствора.

Категории бетонов

Бетон — это тщательно смешанная, плотная, постепенно твердеющая масса. Ее базовые компоненты — цемент и вода, соединенные с соблюдением точных пропорций.

В зависимости от того, какой тип вяжущего вещества используется, бетоны классифицируют на:

• Неорганические: цементный с заполнителями из портландцемента, шлакового или пуццоланового портландцемента; силикатный с добавлением извести; гипсовый с присадкой из гипса; шлакощелочной с использованием шлака и щелочного раствора; специальный с применением специфических добавок.
• Органические — полимербетоны (полимерцемент, пластбетон, бетонополимер), в которых минеральные компоненты заменены на полиэфирные или эпоксидные смолы.

В зависимости от насыпной плотности выделяют бетон:

• Особо легкий (менее 500 кг/м³);
• Легкий (от 500 до 1800 кг/м³);
• Тяжелый (от 1800 до 2500 кг/м³);
• Сверхтяжелый (более 2500 кг/м³).

Выбор бетона важен для надежности, предупреждения деформирования будущей конструкции, усиления ее устойчивости к внешнему воздействию.

Определение

Заполнители представляют собой натуральные или искусственные вещества, гранулометрический состав которых строго определенный. Их добавляют в бетонную смесь в требуемом соотношении к остальным компонентам. Большее или меньшее количество и тип наполнителя определяют марки бетона, а также свойства готового изделия.

Принцип действия заполнителя: зерна определенной фракции скрепляются с цементом, преобразуясь в прочное камневидное тело.

Содержание наполнителя в бетоне может достигать 80%. Это позволяет снизить расход цемента, песка и более дорогостоящих добавок без потери необходимых свойств.

Виды заполнителей

Сегодня предлагается широкий ассортимент наполнителей для цементных смесей, придающих готовым конструкциям разные технико-экономические свойства. Подразделение на виды осуществляется по величине частиц и по назначению добавки. Основная классификация заполнителей бетона включает такие группы, как:

• Природные вещества;
• Искусственные материалы;
• Промышленные отходы.

Первый и третий типы добавляются в бетонную массу без изменения свойств, внешнего вида или химического содержания. Искусственно полученные заполнители получают из нерудных материалов путем предварительной обработки. Их основные достоинства заключаются в высокой чистоте и отменном качестве, благодаря чему желаемый материал будет полностью соответствовать предъявляемым требованиям.

Требования к заполнителям для бетонной смеси

Требования к бетону обусловлены характером строящегося объекта. Конструкции из тяжелого бетона, например, нуждаются в чистоте заполнителя. В регионах с суровым климатом нужны морозостойкие материалы, а в зонах с умеренным — добавки, ускоряющие затвердевание.

Наполнители повышенной крупности

Самым распространенным типом крупного наполнителя является гравий или щебень с величиной 0,5—7 см. Гравий состоит из гладких частиц округлой формы, а щебень — из шероховатых элементов неправильной геометрии. Для некоторых сверхтяжелых бетонов применяются наполнители, у которых средняя величина составляет 15 см.

Щебень считается более чистым, так как создается искусственным путем. В гравии, как природном материале, встречаются примеси. Шероховатость щебня повышает адгезионные свойства цемента, поэтому его чаще используют в растворах для приготовления высокопрочных конструкций.

Качества крупных материалов определяются по минеральному содержанию, фракционности, степени прочности сырья. Последний показатель должен минимум в полтора раза превышать прочность получаемого бетона.  Морозостойкость заполнителя отвечает за стойкость бетонной массы к критично низким температурам.

Мелкие добавки

Вещества с величиной зерна 0,16-5 мм используются с целью уменьшения зазоров между большими частицами смеси. В зависимости от выбранного соотношения ингредиентов, варьируется крепость готового бетонного изделия. Наиболее распространенным мелким заполнителем является натуральный или искусственный песок. Природный песок классифицируется на слюду, кварцевый материал, кальцит, полевой шпат. На качество песка влияют минеральное содержание и фракционность, наличие глины или других примесей.

Зернистость контролируется рассевом на ситах с разной величиной ячеек. Содержание пыли должно быть менее 5%, а частицы более крупного размера (свыше 10 мм) не должны присутствовать вообще. Оставшаяся фракция распределяется по гранулометрическому модулю. От точности размерного состава песка зависят конечные свойства бетона.

От органических примесей и глины песок тщательно отмывается, так как они способны снизить морозостойкость готового изделия. Бетон на мелком заполнителе, таком как тонкораздробленная полимерная фибра, позволяет получить плотные безусадочные конструкции.

Классификация по назначению

Существуют заполнители для целевого использования:

• Получения тяжелых или облегченных стройматериалов;
• Приготовления декоративных смесей;
• Создания плотных бетонов с повышенной теплоизоляцией;
• Образования кислотостойких, жаростойких, радиационноустойчивых или им подобных изделий особого назначения.

Специальные заполнители

Предназначение специального бетона — выдерживать высокую нагрузку в экстремальных условиях. Такой материал после застывания приобретает:

• Жаростойкость. Заполнитель — алюмофосфатное жидкое стекло с отвердителями. Применяется при строительстве огнеупорных объектов.
• Гидроустойчивость. Базовые заполнители — водостойкие и низкотермичные шлакопортланд-цемент и пуццолановый портландцемент. Добавляются кварцевый песок, андезит, диабаз, базальт в виде щебня и другие минералы. Используется при возведении наземных и подземных гидротехнических сооружений.
• Морозоустойчивость до 300 этапов замерзания-оттаивания. Присадками служат молотые природные цеолитсодержащие добавки активных кремнезема и глинозема. Применяется комплексная добавка СНВ (смола нейтрализованная воздухововлекающая) и СДБ (сульфитно-дрожжевая бражка). При низких температурах стабильность присуща всем специальным бетонам.
• Кислотоустойчивость. В бетон добавляют кварцевый песок, щелочные шлаки, жидкое стекло, отвердитель (кремнефтористый натрий). Применяют для изготовления бетонных конструкций, контактирующих с агрессивными средами в химической промышленности.

К специальным присадкам также относят магнетит, карбиды бора, барит, кальциевую известь, свинцовую стружку и др.

Пористые заполнители

Такие присадки требуются для легкого бетона. Существует три основных вида:

• Натуральные — пемза, вулканических шлак или туф, карбонаты.
• Искусственные — керамзит, аглопорит, гранулированный или отвальный шлак, вспученный перлит или вермикулит.
• Полученные из производственных отходов — топливные, отвальные или металлургические шлаки, грубодисперсные золы уносы и золошлаковые смеси.

Их величина должна колебаться в средних пределах 5—40 мм. По присутствию базового заполнителя в смеси легкие бетоны разделяют на вермикулитобетон, керамзитобетон, перлитобетон, туфобетон, пенобетон и др.

Теплоизоляционные заполнители

Конструкционно-теплоизоляционные материалы (пенобетон, газобетон, керамзитобетон, полистиролбетон) создаются на базе присадок повышенной пористости. По сравнению с ячеистыми продуктами они имеют лучшую прочность и меньшую усадку.

К теплоизоляционным заполнителям для бетонов и растворов относятся также гравиеподобные присадки в аморфизированнойм стекловидном состоянии: азерит, диолит, пеностеклогранулят, баротелит, пеностекло, туфоаргеллиты, витрозиты, витрофиры.

Их используют для возведения теплоизоляционных конструкций, теплых стяжек, наружных стен, фасадов, кровли и объектов со средней несущей способностью.

Прочие добавки

Наряду с перечисленными выше заполнителями, в бетоны могут быть добавлены прочие добавки, наделяющие его специфическими характеристиками:

• Антипирены предназначены для повышения противопожарных свойств. Эта возможность обеспечена их способностью плавиться, выделяя противостоящие горению газы.
• Порозаполнители повышают влагостойкость и прочностные характеристики бетонов за счет заполнения пор. Их наносят на уже готовый камень.
• Газообразователи изменяют структуру камня, придают пористость. Наиболее часто используется алюминиевая пудра. С ее помощью получают неавтоклавные газоблоки.
• Добавки, ускоряющие застывание смеси.
• Пластификаторы.

В некоторые специальные виды заполнителей входят карбид бора или вещества, содержащие легкие элементы — водород, литий, кадмий.

Влияние наполнителя на марку бетона

Основной показатель механических качеств бетонных смесей — прочность на сжатие, обозначается латинской буквой B и цифрой, указывающей давление в мегапаскалях, которое выдерживает данный материал.

Стойкость материала обозначается также сочетанием буквы М с цифрами от 50 до 1000 (в кгс/см²). Это марка бетона.

Например, для производства лестниц, заборов и мостиков берется марка М250. В марку M500 добавлены пластификаторы, ее используются исключительно для создания высокопрочных конструкций: станций метро, плотин, железнодорожных туннелей.

Прочность смеси зависит не только от соотношения цемента и воды, но и от чистоты, размера гранул, правильного смешения компонентов.

Заполнители для бетонов должны быть вдвое прочнее, чем раствор, чтобы предупредить деформирование изделия во процессе затвердевания.

Видео

В сюжете - Заполнители для бетона

В сюжете - Рассказывается о мелком заполнителе для бетонных и растворных смесей

В сюжете - Рассказывается о крупном заполнителе для бетонных и растворных смесей

В сюжете - На примере условного обозначения характеристик бетонной смеси поговорим о том, какими свойствами должен обладать этот материал для выполнения тех или иных задач

Выводы

Таким образом, заполнители считаются наиболее важным ингредиентом бетона. Они наделяют его уникальными свойствами, изменяя структуру. К их выбору нужно подходить ответственно, учитывая отдельные характеристики самого заполнителя и целевое назначение готового камня.

Более функциональные бетонные конструкции, полученные путем разумного использования добавок и заполнителей, способны противостоять практически любому воздействию извне.

В продолжение темы посмотрите также наш обзор Вибратор для бетона — назначение, виды