Использование заполнителей на бетонных заводах

Прочность сцепления заполнителей с цементным тестом при производстве на бетонных заводах зависит от формы зерен и характера поверхности заполнителей, от их способности поглощать то или иное количество влаги из цементного теста и главным образом от клеящей способности цементного теста, а после его отвердевания - от прочности цементного камня. Прочность каменного материала, используемого в качестве крупного и мелкого заполнителей, зависящая в значительной степени от плотности структуры этого материала, влияет на прочность бетона в целом лишь в том случае, если она равна или ниже прочности цементного камня. Это относится к легким бетонам при использовании естественных или искусственных пористых заполнителей ограниченной прочности. В таких случаях, при смешивании в растворобетонных узлах, более прочные оболочки и межзерновое заполнение из цементного камня, и хорошее его сцепление с заполнителем, свойственное пористым материалам, помогают совместной работе двух неравнопрочных компонентов. Однако это справедливо до определенного предела, пока не наступает разрыв по наиболее слабому месту в системе - в данном случае по пористому заполнителю. Момент наступления этого разрушения в цементном камне зависит от его прочности. В том же случае, когда прочность заполнителя заведомо выше прочности цементного камня, что почти всегда имеет место при применении прочных и плотных каменных пород, колебание ее не оказывает влияния на прочность бетона в целом, так как бетон при сжатии разрушается по цементному камню, как более слабому месту в системе. При этом наблюдается либо скалывание под действием сдвигающих усилий, либо разрыв цементного камня под действием растягивающих усилий при поперечном расширении.

 

При плотном и прочном каменном заполнителе значительно большую роль играет состояние поверхности и прочность сцепления с цементным камнем, нежели прочность самого каменного материала заполнителя. Таким образом, не только при пористых и слабых, но и при плотных и прочных заполнителях прочность бетона определяется главным образом прочностью цементного камня, его объемным содержанием в бетоне, обеспечивающим при данном зерновом составе достаточное заполнение межзерновых пустот. Прочность цементного камня определяется активностью вяжущего вещества и плотностью камня. В общем виде эта зависимость имеет вид: R28 == f*(Rц*В/Ц). Активность вяжущего вещества, в частности портландского цемента, зависит от минералогического состава вяжущего, от количества и вида тонкомолотых добавок в цементе и от тонкости его помола. Плотность цементного камня зависит от возраста и условий твердения вяжущего и главным образом от водоцементного отношения - В/Ц. Зависимость прочности бетона на данных материалах от плотности цементного камня или, что то же, от водовяжущего отношения полностью доказана для всех видов бетонов и вяжущих на основе многочисленных исследований отечественных и зарубежных ученых. При изготовлении смеси в растворосмесителе, на связь между прочностью раствора (бетона) и относительным содержанием в нем воды впервые обратил внимание в своих исследованиях, опубликованных в 1895 г., проф. Петербургской военно-инженерной академии И. Г. МалюгаПримерно в то же время французский ученый Фере выразил эту связь в виде формулы, в которой учитывается плотность цементного камня. Спустя 20—25 лет, американским ученым Абрамсом и русским ученым Н. М. Беляевым были предложены расчетные формулы, позволяющие предварительно определить прочность бетона по активности примененного цемента и относительному содержанию воды и цемента в смеси, выраженному в виде водоцементного отношения.

 

Формула Н. М. Беляева для бетонов на прочных и плотных заполнителях имеет следующий вид:

R28 = Rц/К*(В/Ц)1,5 кг/см2

где: R28 - предел прочности бетона при сжатии в 28 - суточном возрасте нормального твердения;

Rц - активность цемента, т. е. 28-суточная прочность цементного раствора в трамбованных образцах состава 1 : 3, приготовленных и твердевших в условиях, предусмотренных ГОСТом;

К - числовое значение параметра, равное для щебня 3,5 и для гравия 4,0;

В/Ц - водоцементное отношение (по весу).

 

Графически зависимость прочности бетона от В/Ц по формуле Н. М. Беляева представлена в виде пучка гиперболических кривых, из которых каждая отвечает принятым в ГОСТе на цемент маркам.