Крупный заполнитель для бетона

В качестве крупных заполнителей для бетонов используют щебень, щебень из гравия и гравий из плотных горных пород согласно ГОСТ 8269.0-97 «Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний» и ГОСТ 32858-2014 «Дороги автомобильные общего пользования. Щебень шлаковый. Определение устойчивости структуры зерен шлакового щебня против распадов».

Прочность сцепления заполнителя с цементным тестом в значительной степени зависит от его химического и минералогического состава, плотности, пористости, шероховатости и стойкости к агрессивным воздействиям среды эксплуатации.

Кроме этого, на сцепление заполнителя с цементным тестом также влияет чистота поверхности. Если сцепление цементного камня с заполнителем в бетоне невелико, то разрушение материала начинается в зоне контакта, а образующиеся трещины распространяются по цементному камню, огибая заполнитель. В случае надежного сцепления цементного камня с заполнителем разрушение бетона происходит как по цементному камню, так и по заполнителю, что обеспечивает ему максимальную прочность.

Высокопрочный заполнитель также является наиболее жестким компонентом бетона, обеспечивающим повышенную стойкость к образованию трещин, он как бы «армирует» бетон. Армирующий эффект возможен только при достаточно большом, скорее оптимальном, содержании крупного заполнителя. Если заполнителя в бетоне мало, то он «плавает» в цементно-песчаном камне и не взаимодействует с ним, а значит, не армирует бетон.

Самый большой эффект на прочность бетона оказывает щебень при расходе примерно 900 л на 1 м3 бетона.
Крупный заполнитель, по данным Б.Г. Скрамтаева и современных исследователей, должен превосходить прочность бетона в 1,5 раза или хотя бы на 20 %.

В производстве высокопрочных и высокофункциональных бетонов применяют в основном щебни из магматических горных пород, таких как граниты, сиениты, диориты, базальты, габбро и др. Средняя плотность гранитов, диоритов и сиенитов составляет 2600–3000 кг/м3, а прочность при сжатии – 180–200 МПа. Плотность габбро и диабаза равна 2900–3160 кг/м3, а их прочность при сжатии может достигать 350 МПа и более. Габбро, по сравнению с другими магматическими породами, отличается наибольшей стойкостью к выветриванию и к воздействию агрессивных сред.

Щебень выпускают с наибольшей крупностью от 5 до 70 мм. Однако для высокопрочных и долговечных бетонов используют щебень фракции от 5 до 20 мм. В настоящее время для повышения плотности бетона достаточно часто используют щебень фракции 5–10 мм. На таком щебне бетон получается более плотным, а также он меньше подвержен расслоению при подготовке к использованию и укладке, обеспечивает получение однородного, плотного и стойкого к воздействию агрессивных сред бетона.

В бетоне, предназначенном для выполнения особо ответственных покрытий, следует применять щебень фракций от 5(3) до 10 мм и 10–20 мм, дозируемых раздельно с целью повышения плотности их упаковки. Содержание зерен лещадной формы для щебней 1-й группы, предназначенной для получения высокоэффективных бетонов, должно быть не более 15 %.

В дорожном строительстве для обеспечения наибольшей упаковки применяют щебни кубовидной формы. Содержание слабых зерен в заполнителе должно быть менее 5–15 %. Морозостойкость щебня должна обеспечивать получение проектной марки бетона по морозостойкости.