9.6. Легкі бетони

Легкі бетони (на початку XX ст. їх називали «теплі бетони») — бетони з щільністю менше 1800 кг/м3 — універсальний матеріал, який огороджують і несуть конструкції житлових і промислових будинків.

Свідчення їхнього застосування відомі ще в Древньому Римі. Для одержання легких бетонів тоді використовували природний заповнювач — пемзу і туф, а також бій кераміки і навіть порожні глиняні посудини. У даний час ці заповнювачі також використовують як місцевий матеріал.

Широкий розвиток легкі бетони одержали в другій половині XX ст., коли почалося масове виробництво штучних пористих заповнювачів: керамзиту, аглопориту, жужільної пемзи та ін.

З легких бетонів виготовляють більшість стінових панелей і блоків, плит покрівельних покриттів та каменів для укладання стін. Термін «легкі бетони» поєднує велику групу різних за складом, структурою і властивостями бетонів.

Істотним недоліком важкого бетону є велика щільність (2400...2500 кг/м3). Знижуючи щільність бетону, будівельники досягають як мінімум двох позитивних результатів:

• знижується маса будівельних конструкцій;

• підвищуються їхні теплоізоляційні властивості.

За призначенням легкі бетони підрозділяють на:

конструктивні (клас міцності —

В7,5...В 35; щільність — 1400... 1800 кг/м3);

конструктивно-теплоізоляційні (клас міцності не менше В3,0, щільність — 600...1400 кг/м3);

теплоізоляційні — особливо легкі (щільність < 600 кг/м3).

За будовою і способом одержання пористої структури легкі бетони підрозділяють на наступні види:

бетони злитої будови на пористих заповнювачах;

ячеїсті бетони, у складі яких немає ні великого, ні дрібного заповнювача, а їхню роль виконують дрібні сферичні пори;

крупнопористї, в яких відсутні дрібний заповнювач, у результаті чого між частками великого заповнювача утворюються порожнечі.

Особливості технології легких бетонів зв'язані зі специфікою пористих заповнювачів: їхня щільність менше щільності води, поверхня часток шорсткувата, вони активно поглинають воду.

Низька щільність не дозволяє ефективно використовувати традиційні бетонозмішувачі «вільного падіння». Тому для приготування легкобетонних сумішей бажано використовувати змішувачі примусового перемішування.

9.6.1. Легкі бетони на пористих заповнювачах

Пористі заповнювачі мають шорсткувату поверхню, тому зчеплення цементного каменю із заповнювачем не є слабкою ланкою легких бетонів. Цьому сприяє також хімічна активність речовини заповнювачів, що містять аморфний Si02, здатний взаємодіяти із Са(ОН)2 цементні камені. Щільність і міцність контактної зони «цементний камінь — пористий заповнювач» пояснюють парадоксально високу водонепроникність і міцність легких бетонів на пористих заповнювачах. Для легких бетонів установлені наступні класи за міцністю (МПа) від В2 до В40. Міцність легких бетонів залежить від якості заповнювачів, марки і кількості використаного цементу. При цьому, природно, змінюється і щільність бетону. Для легкого бетону встановлені 19 марок за щільністю (кг/м3) від D200 до D2000 (з інтервалом 100 кг/м3). Знижена щільність легких бетонів може бути досягнута поризацією цементного каменю.

Теплопровідність легкого бетону залежить від його щільності й вологості (табл.9.4). Збільшення об'ємної вологості на 1 % підвищує теплопровідність бетону на 0,015...0,035 Вт/(м • ОС).

Таблиця 9.4 - Середні значення теплопровідності легких бетонів

Бетон

Теплопровідність, Вт/(м • ОС), при середній щільності бетону, кг/м3, рівної

 

600

800

1000

.1200

1400

1600

1800

Керамзитобетон

Перлитобетон

Шлакопемзобетон

0,2 0,15

0,25 0,22

0,3 0,28

0,4

0,35

0,35

0,5 0,4 0,4

0,6

0,45

0,5

0,7

0,55

0,6

Морозостійкість легких бетонів при їхній пористій структурі досить висока. Рядові легкі бетони мають морозостійкість у межах F25...F100. Для спеціальних цілей можуть бути отримані легкі бетони з морозостійкістю F200, F300 і F400.

Водонепроникність у легких бетонів висока, що збільшується в міру твердіння бетону за рахунок ущільнення контактної зони «цементний камінь — заповнювач», що є самим уразливим місцем для проникнення води в звичайному бетоні. Установлено наступні марки легких бетонів за водонепроникністю: W0,2; W0,4; W0,6; W0,8; Wl; Wl,2 (тиск води, МПа, не зухвалої фільтрації при стандартних випробуваннях).

9.6.2. Ніздрюваті бетони

Ніздрюваті бетони на 60...85 % за обсягом складаються з замкнутих пор розміром 0,2...2 мм. Ніздрюваті бетони одержують при затвердінні насиченої газовими пухирцями суміші в'яжучого, кремнези-мистого компоненту і води. Завдяки високопористій структурі середня щільність ніздрюватого бетону невелика —300...1200 кг/м3; він має низьку теплопровідність при достатній міцності. Бетони з бажаними характеристиками (щільністю, міцністю і теплопровідністю) порівняно легко можна одержувати, регулюючи їхню пористість у процесі виготовлення.

В'яжучим у ячеїстих бетонів може служити портландцемент (чи вапно) із кремнеземистим компонентом. При застосуванні вапняно-кремнеземистих в'яжучих одержувані бетони називають газо- і піносилікатами.

Кремнеземистий компонент — мелений кварцовий пісок, гранульовані доменні шлаки, зола ТЕС та ін. Кремнеземистий компонент знижує витрату в'яжучого і зменшує усадку бетону. Застосування побічних продуктів промисловості (шлаків і зол) для цих цілей економічно вигідне й екологічно доцільне.Співвідношення між кремнеземистим компонентом і в'яжучим установлюється дослідним шляхом.

Для одержання ячеїстих бетонів використовують як природне твердіння в'яжучого, так і активізацію твердіння за допомогою пропарювавння (t=85...90°З) і автоклавної обробки (t = 175° С). Кращу якість мають бетони, що пройшли автоклавну обробку.

За способом утворення пористої структури (методу спучування в'яжучого) розрізняють: газобетони і газосилікати; пінобетони і піносилікати.

Газобетон і газосилікат одержують, спучуючи тісто в'яжучого газом, що виділяється при хімічній реакції між речовинно-газоутворювачем і в'яжучим. Найчастіше газоутворювачем служить алюмінієва пудра, яка, реагуючи з гідратом оксиду кальцію, виділяє водень:

3Са(ОН)2 + 2А1 + 6Н20 = 3СаО • А1203 • 6Н20 + H2↑

Для одержання 1 м3 газобетону потрібно 0,5...0,7 кг пудри.

Пінобетони і піносилікати одержують, змішуючи тісто в'яжучого із заздалегідь приготовленою стійкою технічною піною. Для утворення піни використовують піноутворювачі: гідролізована кров, клеєканіфольний піноутворювач сульфанол і т.п.

Властивості ніздрюватих бетонів визначаються їхньою пористістю, видом в'яжучого й умовами твердіння.

Для руху повітря пори ніздрюватих бетонів замкнуті, а для проникнення води — відкриті. Тому водопоглинання ніздрюватого бетону досить високе (табл.9.5.) і морозостійкість відповідно знижена в порівнянні з бетонами злитої структури.

Гідрофільність цементного каменю і велика пористість обумовлюють високу сорбційну вологість. Це позначається на теплоізоляційних показниках ячеїстого бетону (табл.9.5.). Тому при використанні ячеїстого бетону в конструкціях, що огороджують, його зовнішню поверхню необхідно захищати від контакту з водою чи гідрофобізувати.

Таблиця 9.5 - Властивості ніздрюватих бетонів (середні показники)

Характеристики

Середня щільність бетону, кг/м3

 

600

700

800

900

1000

1100

Міцність на стиск, МПа

2,5

3,5

5,0

7,5

10,0

15,0

Пористість, %

73

70

67

63

60

56

Водопоглинання (по обсязі), %

40

38

35

33

30

28

Теплопровідність, Вт/(м • 0С):

 

 

 

 

 

 

у сухому стані

0,14

0,16

0,2

0,23

0,26

0,3

при вологості 8 %

0,22

0,24

0,28

0,32

0,34

0,37

Міцність ніздрюватих бетонів залежить від їхньої середньої щільності і знаходиться в межах 1,5...15 МПа. Ніздрюваті бетони і вироби з них володіють гарними звукоізоляційними властивостями, вони вогнестійкі й легко піддаються механічній обробці (пилянню і свердленню).

Найбільш раціональна область застосування ніздрюватих бетонів — конструкції, що огороджують, (стіни) житлових і промислових будинків:

несущі — для малоповерхових будинків і що не несуть — для багатоповерхових, які мають несучий каркас.

9.6.3. Крупнопористий бетон

Одержують при затвердінні бетонної суміші з в'яжучого (звичайно портландцементу), великого заповнювача і води. Завдяки відсутності піску і зниженій витраті цементу (70... 150 кг/м3), використовуваного тільки для склеювання зерен великого заповнювача, щільність крупнопористого бетону на 600...700 кг/м3 нижче, ніж в аналогічному бетоні залитої монолітної будівлі.

Крупнопористий бетон доцільно виготовляти на основі пористих заповнювачів (керамзитового гравію, жужільної пемзи та ін.). У цьому разі середня щільність бетону складає 500...700 кг/м3, плити з такого бетону ефективні для теплоізоляції стін і покрить будинків.


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я