Чтобы изготовить качественный искусственный камень нужно получить структуру, полностью соответствующую техническим требованиям. Одним из ключевых факторов, способствующих высокой прочности и продолжительной эксплуатации, выступает плотное расположение заполнителей. Создавая бетонный каркас, они оказывают существенное влияние на его свойства.
Виды заполнителей для бетона
Заполнители — бетонные добавки, придающие монолиту особенные свойства. Образуют жесткий скелет бетона, уменьшают усадку при затвердении. Их объем в готовом растворе может достигать 80%. Компоненты не растворяются в воде, имеют природное или техногенное происхождение.
К мелким заполнителям относится песок (речной, овражный, морской). Диапазон по модулю крупности от 0,7 до 3,0-3,5 мм.
Крупные заполнители могут быть плотными — гравий, щебень, гравийный щебень крупностью зерен от 5 до 70 мм. Их пористые аналоги изготавливаются по технологии дробления горных пород — известняковых/вулканических туфов, пемзы, вулканических шлаков. Применяются для легких бетонных смесей, обеспечивают снижение плотности и массы раствора.
Принято выделять заполнители по типу гранулометрии:
- прерывистая — в составе отсутствуют отдельные размеры зерен, а самые близкие их величины существенно различаются;
- непрерывная — включает фракции с широким диапазоном размеров в определенных пределах.
Самая плотная упаковка создается заполнителями с прерывистым типом гранулометрии.
Что такое гранулометрия заполнителей
Гранулометрия заполнителей характеризует их зерновой состав и распределение элементов по размерности. Определение выполняется посредством просеивания средней пробы контрольным ситом. Проводится ручным рассевом либо механически.
Гранулометрия не влияет на прочность раствора с определенным водоцементным отношением, но сказывается на показателях удобоукладываемости и стоимости материала. При приготовлении смеси необходимо стремиться к заполнению заполнителями как можно большего объема и уменьшению объема цементного теста. Подобный результат — следствие правильного подбора гранулометрии с учетом формирования плотнейшей упаковки.
Так как объем крупного и мелкого заполнителей подбирается отдельно нужно знать и держать под контролем их зерновой состав. В отношении смесей с вовлеченным воздухом допускается уменьшение объема мельчайших зерен по причине его аналогичного воздействия.
Реальный зерновой состав до определенного предела зависит от текстуры и формы поверхности фракций. Так, для заполнителя с преобладающими остроугольными шероховатыми элементами подходит зерновой состав уменьшенной крупности для компенсации повышенного трения между зернами.
В процессе подбора фракций используется следующая формула. Отношение среднего диаметра следующей фракции к аналогичному показателю предыдущей должно составлять около 0,226 (либо 1:4). Данное отношение не должно зависеть от абсолютного значения среднего диаметра. Объем следующей фракции рассчитывается таким образом, чтобы заполнение пустот более ранней фракции выполнялось без раздвижки крупнозернистых элементов.
Как улучшить гранулометрический состав
Гранулометрический состав можно оптимизировать двумя методами — подбором эталонной кривой или смешиванием зерен. Заполнители, состоящие из разных фракций, создают большую плотность, чем однофракционные. Повышение среднего диаметра самой крупной фракции приводит к росту плотности упаковки зерен и делает монолит более прочным.
Подбор идеальной кривой выполняется при условии, что пустотность раствора и общая поверхность фракций нуждается в минимальном объеме портландцемента с целью достижения требуемой подвижности и прочности искусственного камня. Это объясняется тем, что невозможно приготовить бетон, имеющий одновременно наименьший пустотный объем и минимальную удельную поверхность фракций заполнителей.
На предприятиях, применяющих реальный щебень и песок, выбираются идеальные кривые рассева, допускающие определенное несоответствие для изменения некоторых свойств.
Для оптимизации гранулометрического состава необходимо принимать во внимание следующие особенности:
- объем крупнофракционного заполнителя следует подбирать с учетом последующего уплотнения до нужной высоты;
- воздействие вибрационных нагрузок существенно сокращает показатели пустотности различных заполнителей;
- доля незанятого объема снижается если пустоты крупнофракционного заполнителя наполняют мелкофракционные компоненты.
Оборудование для гранулометрии
Контрольные сита различаются величиной ячеек перфорации — от 2,5 мм до 70 мм. Размеры сеточных ячеек согласно ГОСТ 6613 — 0,16-1,25 мм.
Стандарт требует анализировать зерновой состав ситами с отверстиями в виде квадрата или круга и обечайками стороной/диаметром не менее 300 мм.
Чтобы определить величину фракций более 70-80 мм необходимо использовать проволочные кольца-калибры, диаметр которых подбирается в соответствии с предполагаемой крупностью заполнителя.
Длительность ручного просеивания во время контрольного встряхивания должно быть таким, чтобы на протяжении 60 секунд через сито проходило до 0,1% совокупного объема заполнителя. Если выполняется механическое просеивание продолжительность для оборудования определяется с учетом этого же алгоритма.