Влияние прочности крупного заполнителя на прочность бетона
Между показателем прочности бетона и прочностью крупного каменного заполнителя существует эмпирическая зависимость: для бетонов ниже М300, для бетонов М300 и выше.
Однако при решении практических задач, связанных с выбором месторождений каменных материалов, в ряде случаев указанная зависимость трактуется неправильно.
Как видно из краткого перечня, каждая из пород может быть использована для приготовления бетона указанных марок (кроме известняка с пределом прочности при сжатии 280 кг/см2 (10-1 МПа), который в соответствии с ранее указанной зависимостью можно применить только в бетонах М150 и М200. Однако из-за различного сцепления с цементным камнем перечисленных каменных материалов, несмотря на значительно более высокие показатели их прочности, не этот показатель определяет прочность бетона. Она определяется прочностью цементного камня, которая в свою очередь определяется водоцементным отношением.
Разносторонние исследования показывают, что разрушение бетона возникает по наиболее слабому его участку, которым является цементный камень. Визуальный осмотр образцов бетона после раздавливания убеждает в этом. При испытании образцов бетона высокой прочности можно увидеть разрушение отдельных зерен крупного заполнителя, которые имели лещадную или игольчатую форму, в силу развития в них напряженного состояния, или разрушения зерен гравия (щебня) неоднородного состава. Действительно, во многих случаях нецелесообразно дифференцировать такие заполнители по прочности зерен.
Если приготавливается бетон высоких марок, такое разделение каменного материала обязательно; в этом случае особое внимание надо обращать на получение зерен оптимальной формы, близкой к равностороннему многограннику. Cостав горных пород (известняков, известковых доломитов, доломитов, песчаников) сказывается на количестве воды, которую надо вводить в бетонную смесь, чтобы получить заданную пластичность-жесткость (например, при одинаковом количестве воды осадка конуса смеси на известняковом щебне получается равной 0,5 см, на более плотном щебне — 3,5 см, на песчанике — 12,7 см). Следовательно, особенности крупного заполнителя (пористость, вид поверхности, форма зерен, зерновой состав, в том-числе наибольшая крупность), отвечающего по прочности эмпирическому правилу, в конечном счете определяют прочность бетона, когда он применяется в конструкциях, рассчитываемых только на прочность. Однако применение каменных материалов со значительным водопоглощением и разным водонасыщением зерен щебня усложняет производство бетонных работ, так как миграция воды в каменные материалы резко изменяет пластичность-жесткость смесей. Каменные материалы, в которые уходит часть воды из цементного теста, предварительно насыщают водой.