Свойства заполнителей. 
Заполнители для гидротехнического бетона

1. Насыпная плотность заполнителя — это его масса в единице объема свободной засыпки (без уплотнения).

[кг/м³], [г/см³].

Определяют по среднему значению двух параллельных испытаний. С высоты 10 см сухой заполнитель ссыпают в предварительно взвешенный сосуд до образования над верхом сосуда конуса, который линейкой срезают, и сосуд с заполнителем взвешивают. Масса заполнителя определяется как разница между массой сосуда с заполнителя и массой сосуда.

2. Истинная плотность заполнителей — это его масса в единице объема в абсолютно плотном состоянии.

[кг/м³], [г/см³].

Определяют по среднему значению двух параллельных испытаний, используя пикнометрический метод.

[кг/м³], [г/см³].

где m₁ — масса пикнометра, г; m₂ — масса пикнометра с навеской, г; m₃ — масса пикнометра с навеской и водой, г; m₄ — масса пикнометра с водой, г.

3. Средняя плотность заполнителя — это его масса в единице объема в естественном состоянии (с учетом пор).

[кг/м³], [г/см³].

Определяют по среднему значению двух параллельных испытаний, используя закон Архимеда.

4. Пустотность или межзерновая пустотностьзаполнителя — отношение объема межзерновых пустот ко всему объему, который занимает заполнитель.

%.

Пустотность является важным показателем, поскольку для получения прочного бетона необходимо, чтобы вся пустотность была заполнена цементным тестом, следовательно, от величины пустотности зависит расход цемента, а, в конечном счете, и прочность бетона.

Пустотность зависит от формы зерен заполнителя и его зернового (гранулометрического) состава.

5. Пористость зерен — отношение суммарного объема всех пор в зерне заполнителя к объему зерна. Обычно определяют не пористость каждого зерна отдельно, а среднюю пористость зерен в данной пробе заполнителя.

%.

6. Влажность — способность заполнителей впитывать влагу из окружающей среды.

%.

Для определения влажности (в % по массе) пробу заполнителя взвешивают, затем высушивают до постоянной массы.

7. Водопоглощение — способность заполнителя впитывать воду при непосредственном контакте с ней.

%.

Чтобы найти водопоглощение заполнителя его взвешивают и опускают на 30 минут в воду, по истечении времени, заполнитель достают из воды, 30 минут дают «лишней» воде стечь, потом взвешивают.

Водопоглощение связано с пористостью и структурой материала.

Влажность и водопоглощение важные показатели заполнителя. Их величина учитывается при расчете состава бетона (как их величина влияет на качество бетона).

Водопоглощение крупного заполнителя иногда определяют не по массе, а по объему, как отношение объема поглощенной влаги к объему зерен заполнителя.

%.

Значение W_v всегда меньше пористости зерен заполнителя П^ср_зер, так как не все поры могут быть заполнены водой. Сопоставление W_v и П^ср_зер дает возможность оценить какая часть объема пор может быть заполнена водой.

8. Зерновой (гранулометрический) состав отражает содержание в заполнителе зерен разной крупности.

Определяется просеиванием средней пробы через набор стандартных сит: 0,16; 0,315; 0,63; 1,25; 2,5; 5; 10; 20; 40; 70 мм и др. При просеивании определяют частные (а_i) и полные (А_i) остатки на стандартных ситах.

Для песка также вычисляют модуль крупности с целью определения группы исследуемого песка. Группа песка влияет на область применения песка в качестве мелкого заполнителя для производства того или иного класса бетона.

Крупный заполнитель характеризуют наибольшей и наименьшей крупностью. Наименьшей крупностью D_наим принято считать размер отверстий того из стандартных сит, на котором при просеивании остается не менее 95% пробы заполнителя (по массе), т. е. сквозь которое пройдет не более 5%. Наибольшей крупностью D_наиб считают размер отверстий того сита, сквозь которое проходит не менее 95% пробы заполнителя, а остается менее 5%. Соответственно этому, зерновой состав крупного заполнителя характеризуют по наибольшей и наименьшей крупности так: щебень крупностью 5−20 мм.

Зерновой состав называется непрерывным, если при просеивании пробы заполнителя через набор стандартных сит получают остатки на всех ситах. Если же какие-либо промежуточные фракции отсутствуют, то зерновой состав называется прерывистым.

9. Удельная поверхностьсуммарная площадь поверхности заполнителя, отнесенную к его массе.

[см²/г],.

где SS_i — сумма площадей зерен пробы заполнителей; Sm_i — сумма массы зерен пробы заполнителей.

Удельная поверхность зависит от формы зерен и их крупности. Ее определяют: 1) в пневматическом поверхностемере по его воздухопроницаемости; 2) по фильтрации воды в гидравлическом поверхностемере; 3) по адсорбции какого-либо вещества или по способности заполнителя удерживать на своей поверхности пленку парафина или иной жидкости стабильной толщины.

10. Прочность заполнителя оценивают показателем дробимости. Однофракционный заполнитель засыпают в цилиндр, внутренний диаметр которого = 150 мм. Сверху в цилиндр вставляют стальной пуансон и через него сдавливают засыпанный в цилиндр заполнитель с усилием 200 кН (20 т). В результате проба заполнителя частично дробится. После этого пробу высыпают из цилиндра и взвешивают, затем просеивают через сито с размером отверстий, вчетверо меньшим, чем наименьший номинальный размер зерен испытуемой фракции заполнителя (0,25Dнаим). Например, для фр. 5 мм — 1,25 мм.

%,.

где m — масса всей испытанной пробы, г; m₁ — масса остатка на контрольном сите после испытания, г.

Если заполнитель состоит из смеси фракций, то испытывается отдельно каждая фракция этого заполнителя, определяется ее дробимость, а дробимость всего заполнителя — общая дробимость, определяется по средневзвешанному значению:

Др^общ = Др^фр.5Ча₅ + Др^фр.10Ча₁₀ +…+ Др^фр.nЧа_n, %,.

где Др^фр.n — дробимость каждой фракции заполнителя, %; а_n — частный остаток каждой фракции заполнителя, г.

Предел прочности при сдавливании в цилиндре представляет условную относительную характеристику заполнителя, так как нагрузка передается не на всю площадь сечения цилиндра, а только через отдельные точки контакта между зернами. Поэтому при делении нагрузки на площадь поперечного сечения цилиндра прочность заполнителя значительно ниже.

11. Водостойкость характеризуют коэффициентом размягчения.

.

где R_нас — предел прочности заполнителя в насыщенном водой состоянии, МПа; R_сух — предел прочности сухого заполнителя, МПа.

Водостойкость связана с водопоглощением и природой вещества заполнителя.

12. Морозостойкость — способность заполнителя выдерживать в насыщенном водой состоянии многократное попеременное замораживание и оттаивание.

%,.

где m₁ — масса заполнителя до испытания, г; m₂ — масса остатка на сите после испытания на требуемое циклов замораживания и оттаивания, г.

Размер сита соответствует минимальному размеру испытываемой фракции. Потерю массы сравнивают с допустимой для данного заполнителя по ГОСТ.