Заполнители бетонов применяются в виде щебня, гравия и песка из легких естественных и искусственных пористых каменных материалов. Пористые заполнители должны удовлетворять требованиям: ГОСТ 9757—61 «Заполнители пористые неорганические для легких бетонов. Классификация»; ГОСТ 9758—61 «Заполнители пористые неорганические для легких бетонов. Методы испытаний»; ГОСТ 759—61 «Гравий керамзитовый»; ГОСТ 9760—61 «Щебень и песок из пористых металлургических шлаков».
По крупности зерен пористые заполнители делятся: на песок — до 1,2 мм и от 1,2 до 5 мм, щебень и гравий —5—10; 10—20; 20—40 мм.
По показателям объемного насыпного веса в кг/м3 заполнители делятся на следующие марки:
100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 500, 600, 800, 1000 и 1200 (только для песка).
По соглашению сторон для пористого песка, используемого для высокопрочных легких бетонов, насыпной вес допускается до 1300 кг/м3.
В зависимости от предела прочности при сжатии зерен крупных пористых заполнителей (испытывают кубы с ребром 2—3 см) различают следующие группы:
рыхлые — прочность до 10 кг/см2
слабопрочные — от 10 до 25 кг/см2
прочные — от 25 до 100 кг/см2
высокопрочные— выше 100 кг/см2
По показателям относительной прочности в кг/см2, определяемой путем сдавливания пуансоном, погружаемым гидравлическим прессом на глубину 50 мм, зерен заполнителя в цилиндре диаметром и высотой 120 мм (ГОСТ 9758—61), щебень и гравий делят на группы: 200, 150, 100, 50, 35, 25, 10 и 5.
По происхождению заполнители подразделяются на природные и искусственные (отходы промышленности и специально изготовляемые).
Природные заполнители вулканического и осадочного происхождения (насыпной объемный вес):
| Заполнители бетонов | Объемный вес, кг/м3 |
| щебень пемзовый | 300—800 |
| щебень из ракушечника | 450—1000 |
| щебень из вулканических туфов | 600—1200 |
| щебень известково-туфовый и из пористого известняка | 800— 1300 |
| щебень из вулканических шлаков | 100—800 |
| песок: пемзовый | 500—900 |
| туфовый | 650—1300 |
| из ракушечника | 800—1300 |
| из вулканических шлаков | 600— 1100 |
| щебень из вулканических туфов | 600—1200 |
| Искусственные заполнители | |
| гравий и щебень керамзитовый | 250—900 |
| щебень из аглопорита | 450—1000 |
| щебень из шлаковой пемзы (термозита) | 500—1000 |
| перлит вспученный | 80—200 |
| вермикулит вспученный | 100—300 |
| песок: керамзитовый, аглопоритовый, термозитовый | 900 — 1250 |
| щебень кирпичный | 900—1250 |
| щебень из доменных кусковых отвальных шлаков | 500—1300 |
| доменные гранулированные шлаки | 500—1200 |
| топливные кусковые шлаки | 600—1100 |
| щебень из горелых пород | 650—1300 |
| щебень кирпичный | 400—700 |
Основные требования к пористым заполнителям: содержание мусора и свободных окисей кальция и магния не допускается;
зерна заполнителя должны быть стойкими против изменения объема и не распадаться;
содержание серы, считая на SO3,— не более 1—4% (по весу, соответственно для железобетона — бетона);
морозоустойчивость устанавливается соглашением сторон (определяется числом циклов замораживания и оттаивания до потери в весе до 10%).
Топливные шлаки — отходы от сжигания в котельных топках различных видов твердого топлива. В зависимости от исходного топлива шлаки делят на антрацитовые, каменноугольные, бурых углей, торфяные и т. д. Шлаки подмосковных бурых углей и торфа часто дают недостаточно стойкие бетоны, поэтому их можно применять после длительного выдерживания в отвалах или после освобождения от угля спеканием на специальных установках. Перед применением эти шлаки должны подвергаться лабораторной и производственной проверке на прочность и морозостойкость при расходах вяжущего, не превышающих установленных норм.
Для капитальных зданий рекомендуются лишь антрацитовые каменноугольные шлаки, пролежавшие в отвалах не менее 3 месяцев.
Таблица 63 — Допускаемые содержания несгоревшего топлива в топливных шлаках и золах в процентах (потеря в весе при прокаливании)
| Наименование материала | При применении шлака в | ||
| бетоне | крупнопорист. бетоне | железо бетоне | |
| Шлаки и золы от сжигания углей: антрацитовых | 20 | 15 | 10 |
| каменных | 15 | 10 | 10 |
| смешанных (бурых и каменных) . | 10 | 5 | 5 |
| бурых и торфа | 5 | 2 | — |
| Горелые породы, образовавшиеся при добыче: антрацита и каменных углей | 8 | 5 | 2 |
| бурых углей | 5 | — | — |
Топливные шлаки в зависимости от содержания в них вредных примесей подвергаются следующим способам подготовки:
— освобождению от металлических примесей пропуском через электромагнитный сепаратор;
— сортировке и дроблению:
— освобождению от несгорсвшего топлива путем выжигания или спекания, отсева мелких фракций, добавки природного песка взамен мелких отсеянных фракций.
Аглопорит — пористый заполнитель, полученный обработкой на спекательных решетках зол или смесей их с топливными шлаками или с глиной, пригоден для бетона и железобетона.
Шлаковая пемза (вспученные доменные шлаки или термозит) — искусственная пемза получается при быстром охлаждении огненно-жидких шлаков небольшим количеством воды или пара, применяется для бетона и железобетона
Гранулированные доменные шлаки — отходы, получаемые при выплавке чугуна и превращенные быстрым охлаждением водой или воздухом в мелкие частицы, применяются для бетона и железобетона.
Горелые породы — отходы каменноугольной и сланцевой промышленности — глинистые и песчанистые сланцы с содержанием глинозема 15—25%, ярко-красного или буро-красного цвета. Качество породы тем выше, чем меньше в ней необожженных кусков (порода не должна давать клейкого теста после выдержки ее в воде) и чем больше глинозема.
Горелые породы проявляют вяжущие свойства (активизируются) при совместном помоле с известью (5—10%) или известью с добавкой цемента (2%), гипса (2°/0) или хлористого кальция (1%). для некоторых пород (песчанистых — кирпичного цвета) активизатором может служить известь (15%) и основной гранулированный шлак (15—25%).
Керамзит относится к специально изготовленным пористым заполнителям. Получают его особым обжигом глины во время которого из нее выделяются вспучивающие глину газы. Для получения керамзита пригодно большинство глин, содержащих не менее 7—8% окислов железа, некоторое количество органических примесей и допускающих при обжиге большой интервал размягчения. Керамзит готовят в виде щебня, гравия и песка. Керамзитовый гравий и песок можно получать обжигом во вращающихся печах дробленого глинистого сланца и подсушенной глины. Применение его возможно как для бетона, так и для железобетона марок до 200—300.
В качестве пористого заполнителя можно использовать малоцементный и бесцементный автоклавный и неавтоклавный пено — и газобетон, если это оправдывается технико-экономическими расчетами; вспученные вермикулит и перлит, пенокералит и т. д. Оптимальный гранулометрический состав пористых заполнителей для легких плотных бетонов приведен в табл. 64.
Ориентировочные соотношения между маркой бетона и маркой вяжущего:
марка бетона, кг/см2 25— 35 100—150 200—300;
марка вяжущего, кг/см2 200—300 250—400 400—600.