Бетон легкий на пористых заполнителях d1200
Лекция 6. Легкие бетоны.
Легкий бетон — эффективный материал. Конструкции из легких бетонов позволяют улучшить теплотехнические и акустические свойства зданий, значительно снизить их массу, успешно решить проблему объемного и многоэтажного строительства, а также строительства в сейсмических районах страны. Применение легких бетонов позволяет уменьшить стоимость строительства на 10. 20%, снизить трудовые затраты на стройках до 50%, увеличить производительность труда на 20%. Развитие производства бетонов с применением пористых заполнителей характерно как для нашей страны, так и зарубежного строительства. Но в нашей стране наиболее широко используемым заполнителем является керамзит, а также аглопорит, перлит и др. За рубежом более типичным легким заполнителем является термозит (шлаковая пемза).
К легким бетонам относятся бетоны, имеющие плотность ρ = 500…1800 кг/м 3 . Плотность бетона зависит от плотности заполнителей и их расхода. Основные требования к легким бетонам: высокие Rизг и морозостойкость при минимальных показателях плотности и расхода цемента. Применение легких бетонов позволяет улучшить теплотехнические и акустические свойства зданий, значительно снизить их массу.
Классификация легких бетонов
Классификация легких бетонов по назначению:
– конструкционные бетоны (плотность 1400…1800 кг/м 3 ; коэффициент теплопроводности 0,35…0,6 Вт/(м∙град));
– конструкционно-теплоизоляционные бетоны (плотность 500…1400 кг/м 3 ; коэффициент теплопроводности 0,20…0,35 Вт/(м∙град));
– теплоизоляционные бетоны (плотность 200…500 кг/м 3 ; коэффициент теплопроводности менее 0,20 Вт/(м∙град)).
Классификация по способу создания пористости:
– легкие бетоны на пористых заполнителях;
– крупнопористые (беспесчаные) легкие бетоны;
Классификация легких бетоны по прочности: М25, М35, М50, М75, М100, М150, М200, М250, М300, М350, М400.
Классификация легких бетоны по морозостойкости: F15, F25, F35, F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500. Возможность получения легких бетонов с высокой морозостойкостью и малой водонепроницаемостью расширило области их применения.
Классификация легких бетоны по плотности: Д200, Д300, Д400…Д1800.
Легкие бетоны на пористых заполнителях
Легкие бетоны на пористых заполнителях получают все большее применение в строительстве благодаря меньшей плотности при достаточно большой прочности и ряду сравнительно благоприятных свойств — повышенной долговечности, морозостойкости, водонепроницаемости, огнестойкости, коррозионной стойкости, меньшей теплопроводности и стоимости. Минеральная преимущественно основа легких бетонов и отсутствие вредных примесей в используемом сырье делает эти бетоны экологически чистыми и безопасными. Это позволяет успешно использовать их в несущих сборных и монолитных конструкциях — колоннах, плитах перекрытий, балках, фермах, пролетных строениях мостов, куполах, каркасах высотных зданий, силосах, элеваторах и др. сооружениях; в ограждающих конструкциях — однослойных наружных стенах и плитах покрытий, а также в качестве теплозвукоизоляционного материала в слоистых конструкциях наружных стен и плит покрытий, межквартирных перегородках и междуэтажных перекрытиях.
Пористые заполнители, используемые для изготовления легких бетонов, подразделяются на природные и искусственные.
Природные получают путем дробления и рассева на фракции горных пород вулканического туфа, лавы, пемзы, известняка-ракушечника и других пористых горных пород.
Бетоны на их основе: пемзобетон, туфобетоны, опокобетоны. Искусственные пористые заполнители являются продуктами термической обработки минерального сырья – это керамзит, перлит, вермикулит и т.д., а также отходами металлургической и химической промышленности — доменные, электротермофосфорные и топливные шлаки и золы ТЭС.
• керамзитобетон (бетон на керамзитовом гравии);
• шунгизитобетон (бетон на шунгизитовом гравии);
• аглопоритобетон (бетон на аглопоритовом щебне);
• шлакопемзобетон (бетон на шлакопемзовых щебне и гравии);
• перлитобетон (бетон на вспученном перлитовом щебне);
• вермикулитобетон (бетон на вспученном вермикулите);
• шлакобетон (бетон на золошлаковых смесях тепловых электростанций (ТЭС) или на пористом топливном шлаке);
• бетон на аглопоритовом гравии;
Для производства легких бетонов возможно применение одновременно различных видов пористых заполнителей. Так, получают, например, керамзитоперлитобетон, керамзитовермикулитобетон и др. (В названии бетона сначала отражается вид крупного заполнителя, а затем мелкого.)
Разновидностями легких бетонов на органических заполнителях являются арболит, опилкобетоны, изготавливаемые с применением продуктов переработки древесины и другого растительного сырья, бетон на пенополистирольных заполнителях и др.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Лучшие изречения: При сдаче лабораторной работы, студент делает вид, что все знает; преподаватель делает вид, что верит ему. 9036 — 
| 7195 — 
или читать все.
178.45.150.72 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.
Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно
источник
Легкие бетоны на пористых заполнителях классифицируются по назначению, виду вяжущего и заполнителей, структуре. Низкая средняя плотность этих бетонов достигается за счет применения пористых заполнителей и межзернового пространства, имеющего поризованную или крупнопористую структуру. При плотной структуре межзерновой объем полностью заполнен мелким заполнителем и цементным камнем, при поризованной структуре межзерновой объем частично заполнен искусственно созданными порами и крупнопористая структура создается за счет частичного или полного отказа от применения мелкого заполнителя.
По назначению легкие бетоны на пористых заполнителях подразделяются на конструкционные, конструкционно-теплоизоляционные и теплоизоляционные.
Конструкционные бетоны имеют плотную структуру, среднюю плотность в сухом состоянии от 1400 до 2000 кг/м 3 , прочность при сжатии от 15 до 50 МПа. Их применяют в несущих бетонных и железобетонных конструкциях.
Конструкционно-теплоизоляционные бетоны могут иметь плотную, поризованную или крупнопористую структуру, частично заполненную мелким заполнителем. Средняя плотность их составляет от 500 до 1400 кг/м 3 , прочность при сжатии – от 3,5 до 10 МПа. Они должны обладать теплоизоляционными свойствами, иметь теплопроводность от 0,17 до 0,4 Вт/(м· о С). Их применяют в ограждающих конструкциях, которые воспринимают нагрузки и являются теплоизоляцией.
Теплоизоляционные бетоны имеют поризованную или крупнопористую структуру, среднюю плотность от 200 до 500 кг/м 3 , прочность при сжатии от 1,5 до 2,5 МПа, теплопроводность от 0,12 до 0,24 Вт/(м· о С). Их применяют для устройства теплоизоляции в ограждающих частях зданий и оборудования.
Для изготовления легких бетонов на пористых заполнителях используют те же материалы, что и для тяжелых бетонов, за исключением заполнителей.
Вяжущими служат портландцемент и его разновидности, глиноземистый цемент, известь, растворимые силикаты натрия и калия, гипсовые, шлакощелочные и полимерные вяжущие. В качестве заполнителей применяют сыпучие материалы из минерального сырья. Пористый песок должен иметь насыпную плотность не более 1200, щебень и гравий – не более 1000 кг/м 3 . Для конструкционных и конструкционно-теплоизоляционных бетонов может применяться тяжелый песок.
По происхождению пористые заполнители подразделяются на природные, из отходов промышленности и искусственные, специально изготавливаемые.
Природные заполнители изготавливаются из пористых изверженных и осадочных горных пород. Из изверженных пород применяют пемзы, вулканические шлаки, вулканические туфы и туфовую лаву.
Пемза – пористая горная порода, образовавшаяся в результате вспучивания магмы. Она встречается в виде залежей песка, щебня, крупных обломков. Насыпная плотность песка составляет 600–1100, щебня – 400–900 кг/м 3 . Литоидные плотные и прочные пемзы применяют для конструкционных легких бетонов, менее плотные – для конструкционно-теплоизоляционных и теплоизоляционных.
Вулканические шлаки образовались из жидкой магмы основного состава. Имеют крупнозернистую ноздреватую структуру. Насыпная плотность песка из них составляет 650—1300, щебня – от 400 до 850 кг/м 3 .
Вулканические туфы получились из уплотнившихся вулканических пеплов. Туфовая лава – это поризованная лава с наличием в своем составе пепла, песка, пемзы. Насыпная плотность песка из них – от 700 до 1000, щебня – 600—800 кг/м 3 .
Из осадочных пород применяют известняки-ракушечники и известняковые туфы, опоки, трепелы, диатомиты.
Известняки-ракушечники образовались из мелких сцементированных раковин. Известняковые туфы – из осадков углекислых вод. Из известняковых пород получают щебень с насыпной плотностью до 1000 кг/м 3 .
Опоки, трепелы, диатомиты – осадочные породы, представляющие собой остатки диатомовых водорослей. В их состав входит аморфный кремнезем, который может взаимодействовать со щелочами цемента и вызывать коррозию цементного камня. Это ограничивает их применение.
Искусственные заполнители изготавливаются из вторичных ресурсов промышленности. В качестве заполнителей для легкого бетона применяют горелые породы, металлургические и топливные шлаки, золы, золошлаковые смеси.
Горелые породы образовались в результате возгорания угля в терриконах-отвалах отходов добычи и обогащения угля с содержанием угля. Из них изготавливают щебень и песок с насыпной плотностью от 800 до 1000 кг/м 3 , который можно применять для легких бетонов с прочностью при сжатии 10–20 МПа.
Щебень из доменного шлака получают дроблением шлаков из старых отвалов или шлаков текущего выхода. Из пористых шлаков изготавливают щебень со средней плотностью до 800 кг/м 3 .
Из гранулированного шлака получают песок со средней плотностью от 600 до 1200 кг/м 3 .
Топливные шлаки образуются от сжигания углей. Их разделяют на шлаки из кускового и пылевидного топлива. Из кускового топлива получаются шлаки ноздреватого строения. Лучшими являются шлаки от сжигания антрацита, худшими – от сжигания бурых углей.
Насыпная плотность шлаков составляет до 1000 кг/м 3 . Их применяют в бетонах для неответственных конструкций. Наличие свободной извести в шлаках может привести к их разрушению, поэтому их следует выдерживать не менее одного года.
От сжигания пылевидного топлива образуется кусковой шлак ячеистой структуры, состоящий из спекшейся и оплавленной золы со средней плотностью зерен от 0,5 до 1,5 г/см 3 . Из них получают бетоны с пределом прочности от 5 до 50 МПа.
Зола тепловых электростанций представляет дисперсный материал с частицами пористой структуры. Насыпная плотность ее составляет 600—1300 кг/м 3 . Применяют золу в качестве мелкого заполнителя.
К искусственным пористым заполнителям относятся также керамзитовый гравий и песок, аглопоритовый щебень и песок, зольный гравий, шлаковая пемза, шунгизит, термолит, вспученные перлит и вермикулит.
Керамзитовый гравий и песок получают обжигом вспучивающихся легкоплавких глин. Песок можно изготавливать дроблением керамзитового гравия. Средняя плотность гравия составляет от 200 до 600, песка – от 500 до 1100 кг/м 3 . Их рекомендуют применять для стеновых панелей зданий, для стен монолитных домов.
Аглопоритовый щебень и песок получают спеканием глинистых пород, топливных зол, шлаков, отходов добычи угля, их дроблением и последующим рассевом на фракции. Щебень выпускают с насыпной плотностью от 400 до 900, песок – до 1000 кг/м 3 . Их рекомендуют применять для конструкционных легких бетонов.
Обжиговый зольный гравий получают обжигом золошлаковой смеси бурых углей. Насыпная плотность его составляет 300–800 кг/м 3 . Применяют зольный гравий для конструкционно-теплоизоляционных бетонов.
Безобжиговый зольный гравий получают грануляцией увлажненной золы и портландцемента, гипсоцементно-пуццоланового вяжущего и др. Насыпная плотность его составляет 700–950 кг/м 3 . Применяется для конструкционных и конструкционно-теплоизоляционных бетонов.
Шлаковая пемза (термозит) получается вспучиванием шлаковых расплавов. По бассейновому способу расплав сливают в емкость с перфорированным дном, через которое подается вода. Образующийся пар разрыхляет материал. Щебень из шлаковой пемзы имеет насыпную плотность от 700 до 900 кг/м 3 . Его применяют для конструкционных бетонов.
Шунгизитполучают вспучиванием графитсодержащей сланцевой породы. Применяют его для конструкционно-теплоизоляционных и теплоизоляционных бетонов.
Термолитполучают обжигом трепелов, диатомитов, опоки. Щебень и гравий из него имеют насыпную плотность 600–1200 кг/м 3 . Применяют их для конструкционных и конструкционно-теплоизоляционных бетонов.
Перлит вспученный получают обжигом силикатных водосодержащих пород перлита, обсидиана и др. При обжиге они увеличиваются в объеме в 10–12 раз. Перлитовый песок имеет насыпную плотность от 75 до 500, щебень от 200 до 500 кг/м 3 . Применяют их для конструкционно-теплоизоляционных и теплоизоляционных бетонов.
Вермикулит вспученный получают обжигом природных гидрослюд, содержащих 8–18 % связанной воды. При нагревании объем их увеличивается в 15–20 раз. Щебень и песок из вспученного вермикулита имеет среднюю плотность от 80 до 300 кг/м 3 . Применяют его для получения особолегких бетонов.
Технология получения легкого бетона на пористых заполнителях в основном не отличается от технологии изготовления тяжелого бетона. Дополнительно легкий заполнитель рекомендуется насыщать водой, дозирование его выполнять по объему. Время перемешивания по сравнению с тяжелобетонной смесью увеличивается.
Из легкого бетона и железобетона на пористых заполнителях изготавливают стеновые панели и блоки, плиты перекрытия и покрытия, камни для стен. Имеется опыт применения конструкционного керамзитобетона для пролетных строений мостов, в мелиоративном строительстве для устройства труб, лотков, акведуков, плит крепления каналов, туфобетона – в гидротехническом строительстве для возведения бетонных плотин.
Ячеистые бетоны
Ячеистые бетоны представляют собой материалы с искусственными, равномерно распределенными порами размером 1–2 мм. В их состав входит вяжущее, кремнеземистый компонент, порообразователь, регуляторы структурообразования. Пористая структура создается вспучиванием смеси и может регулироваться в процессе изготовления. В результате получаются бетоны с малой плотностью, низкой теплопроводностью, которые наиболее эффективны в ограждающих конструкциях.
Ячеистые бетоны подразделяются по назначению, по условиям твердения, по виду порообразователя, видам применяемых вяжущих и кремнеземистых компонентов.
По назначению ячеистые бетоны подразделяются на теплоизоляционные, конструкционно-теплоизоляционные, конструкционные и специальные. Специальные ячеистые бетоны могут быть жаростойкими, звукоизоляционными и др. По условиям твердения ячеистые бетоны подразделяются на автоклавные и неавтоклавные; по способу порообразования – на газобетоны и пенобетоны; по виду применяемых вяжущих – на основе известковых, цементных, шлаковых, зольных, смешанных; по виду кремнеземистого компонента могут быть на природных и вторичных продуктах промышленности.
Ячеистые бетоны самые востребованные строительные материалы. Они обладают многими положительными свойствами, которые обусловливают их широкое применение в строительстве и ряд особенностей, которые необходимо учитывать при их применении.
Они имеют небольшую среднюю плотность, которая составляет от 300 до 1200 кг/м 3 , что снижает нагрузки на фундамент и обеспечивает высокую сейсмоустойчивость зданий.
Теплопроводность ячеистого бетона в сухом состоянии составляет от 0,08 до 0,38 Вт/(м· о С). Она зависит от средней плотности. Большое влияние на теплопроводность оказывает влажность ячеистого бетона. На 1 % увеличения влажности по массе теплопроводность повышается на 4 %. Поэтому ячеистобетонные изделия следует защищать от увлажнения при перевозке, строительстве и эксплуатации. Равновесная влажность стеновых конструкций 3–5 % в отапливаемых зданиях с хорошей вентиляцией достигается через 1–2 года эксплуатации.
При плохой вентиляции и в неотапливаемых зданиях возможна конденсация влаги. В этом случае внутри следует устраивать пароизоляцию, а снаружи – вентилируемую облицовку.
Прочность ячеистого бетона при сжатии составляет от 0,5 до 15 МПа. На нее также влияет влажность. Так, при увеличении влажности силикатных бетонов до 10 % прочность в среднем снижается на 25 %.
Ячеистые бетоны имеют высокую огнестойкость. Их можно применять для огнезащиты стальных конструкций и повышения огнестойкости бетонных конструкций.
В связи с высокой пористостью и большим количеством сообщающихся пор ячеистые бетоны обладают высокой звукопоглощающей и звукоизолирующей способностью. Так, плиты «Силакпор» из ячеистого бетона со средней плотностью 300–350 кг/м 3 при частоте звука 125–2000 Гц имеют коэффициент звукопоглощения 0,35–0,77. При средней плотности 400–500 кг/м 3 и толщине 8 см. звукоизоляция ограждения составляет 32–34 дБ. Поэтому из ячеистого бетона устраивают перегородки в зданиях.
Морозостойкость ячеистых бетонов составляет 15–100 циклов и может быть выше. Однако при достижении критической влажности они могут разрушаться знакопеременными температурами. Это наблюдается при повышенной влажности внутри помещений, когда увлажнение миграционной и конденсационной влагой преобладает над высушиванием ячеистого бетона. В результате отслаивается наружное отделочное покрытие или разрушаются наружные поверхностные слои. Для защиты конструкций от увлажнения устраивают внутреннюю пароизоляцию.
Ячеистый бетон легко обрабатывается – режется, сверлится, пробивается гвоздями.
Согласно ГОСТ 25489-89 к ячеистым бетонам предъявляются требования по средней плотности, прочности при сжатии, морозостойкости, теплопроводности, паропроницаемости, сорбционной влажности, которые приведены в таблицах 4.26 и 4.27.
Таблица 4.26 – Физико-механические свойства ячеистых бетонов
| Вид бетона | Марка бетона по средней плотности | Бетон автоклавный | Бетон неавтоклавный | ||
| Класс по прочности на сжатие | Марка по морозостойкости | Класс по прочности на сжатие | Марка по морозостойкости | ||
| Теплоизоляционный | D300 | B0,75 B0,50 | Не нормируется | – | – |
| D350 | B 1 B0,75 | ||||
| D400 | B1,5 B1 | B0,75 B0,5 | Не нормируется | ||
| D500 | — | — | B1 B0,75 | ||
| Конструкционно-теплоизоляционный | D500 | B2,5 B2 B1,5 B1 | От F15 до F35 | — | — |
| D600 | B3,5 B2,5 B2 B1,5 | От F15 до F75 | B2 B1 | От F15 до 35 | |
| D700 | B5 B3,5 B2,5 B2 | От F15 до F100 | B2,5 B2 B1,5 | От F15 до F50 | |
| D800 | B7,5 B5 B3,5 B2,5 | B3,5 B2,5 B2 | От F15 до F75 | ||
| D900 | B10 B7,5 B5 B3,5 | B5 B3,5 B2,5 |
| Вид бетона | Марка бетона по средней плотности | Бетон автоклавный | Бетон неавтоклавный | ||
| класс по прочности на сжатие | марка по морозостойкости | класс по прочности на сжатие | марка по морозостойкости | ||
| Конструк- ционный | D1000 | B12,5 B10 B7,5 | От F15 до F50 | B7,5 B5 | От F15 до F50 |
| D1100 | B15 B12,5 B10 | B10 B7,5 | |||
| D1200 | B15 B12,5 | B10 B7,5 |
Таблица 4.27 – Физические свойства ячеистых бетонов
| Вид бетона | Марка бетона по средней плотности | Теплопроводность, Вт/(м· о С), не более, в сухом состоянии бетона изготовленного | Коэффициент паропрони- цаемости, мг/(м·ч·Па), не менее, бетона изготовленного | Сорбционная влажность бетона, %, не более | |||
| при относительной влажности воздуха 75 % | при относительной влажности воздуха 97 % | ||||||
| бетона изготовленного | бетона изготовленного | ||||||
| на песке | на золе | на песке | на золе | на песке | на золе | на песке | на золе |
| Теплоизоля- ционный | D300 D400 D500 | 0,08 0,10 0,12 | 0,08 0,09 0,10 | 0,26 0,23 0,20 | 0,23 0,20 0,18 | ||
| Конструкции онно-тепло- изоляционный | D500 D600 D700 D800 D900 | 0,12 0,14 0,18 0,21 0,24 | 0,10 0,13 0,15 0,18 0,20 | 0,20 0,17 0,15 0,14 0,12 | 0,18 0,16 0,14 0,12 0,11 | ||
| Конструкци- онный | D1000 D1100 D1200 | 0,29 0,34 0,38 | 0,23 0,26 0,29 | 0,011 0,010 0,010 | 0,010 0,09 0,08 |
Дата добавления: 2016-11-12 ; просмотров: 3045 | Нарушение авторских прав
источник
В середине XX столетия шведский архитектор Йохан Эриксон доказал, что цемент из смеси гипса и извести не бесполезный материал. При добавлении к этому раствору специальных порообразующих добавок можно получить очень нужный стройматериал.
Схема производства легкого мелкозернистого бетона с использованием «мокрых» отходов производства асбестоцементных изделий: 1 – смеситель; 2 – элеватор; 3 – мельница; 4 – растворонасос; 5 – промежуточная емкость; 6 – дозатор; 7 – бетоносмеситель; 8 – бункер с песком; 9 – бункер с цементом; 10 – дозатор.
Легкие бетоны на пористых заполнителях имеют объемную массу не менее 1800 кг/м3. Они изготавливаются на основе обычного и быстротвердеющего портландцемента и шлакопортландцемента с добавлением неорганических пористых заполнителей. Для некоторых видов конструктивно-теплоизоляционных и теплоизоляционных пористых материалов используются отходы сельскохозяйственных культур, древесные органические заполнители, вспученные пластмассы, например, в стиропорбетоне.
Легкие материалы на заполнителях, дающих пористость, применяются в гражданском строительстве для изготовления панелей наружных стен. Такие конструкции имеют ряд преимуществ перед конструкциями, сделанными из других материалов, и изготавливаются в основном однослойными из марок 50-75, объемным весом 800-1500 кг/м3, а иногда двухслойными или трехслойными. Элементы однослойные очень просты в изготовлении, поэтому цена на них невысока. В последнее время стали довольно широко применяться пустотелые панели из легкого материала с предварительно напряженной арматурой. Данные панели активно распространяются в применении из-за своей рациональности.
Таблица теплопроводности легких бетонов.
Применение легкого материала во внутренних конструкциях не менее эффективно в несущих перегородках и перекрытиях. Это позволяет существенно снизить вес конструкций и заметно уменьшить затраты на цемент и арматуру. Расширенное применение внутренних элементов из легких материалов позволяет снизить стоимость строительных работ и значительно сэкономить цемент и сталь.
Также применяются крупнопанельные комплексные межэтажные керамзитовые перекрытия с высокой заводской готовностью. Перекрытия выгодно устраивать и на более тяжелых заполнителях, так как чем выше марка бетона, тем меньше влияние объемного веса заполнителя на объемный вес материала.
Неорганические пористые заполнители имеются в разнообразном виде, и, благодаря этому, в любом экономическом районе страны можно изготавливать вид заполнителя, который будет наиболее выгоден по своим технико-экономическим показателям. Пористые заполнители в природе получают дроблением и фракционированием горных пористых пород, таких как известковый и вулканический туф, пемза и другие. Такие заполнители являются самыми дешевыми и получаются без термической обработки. Также недорога и шлаковая пемза, получаемая вспучиванием доменных шлаков.
Заполнители, благодаря которым получается пористость бетона, изготавливаются и искусственным путем: горные породы, такие как вермикулит, перлит, керамзит, обжигаются и вспучиваются. Для изготовления аглопорита используется минеральное сырье: лессовые породы и глинистые, топливные шлаки, золы и другие, которые обжигаются с добавлением измельченного каменного угля в установках агломерации.
Классификация легких бетонов по признакам вспученного и крупного пористого заполнителя.
Легкий бетон, имеющий пористость, от всех остальных видов отличается универсальностью. При имеющихся заполнителях, дающих пористость, и при использовании технологических приемов получаются растворы, применяемые в различных строительных отраслях: теплоизоляционные с объемной массой менее 500 кг/м3; конструктивно-теплоизоляционные, предназначающиеся для конструкций ограждения, покрытия зданий и стен, объемной массой до 1400 кг/м3, марки по прочности 35-100; конструктивные, имеющие объемную массу от 1400 до 1800 кг/м3, с высокой морозостойкостью (Мрз 100-300) с марками прочности от 150 до 500.
Два самых важных свойства легкого бетона определяют его качества: величина объемной массы и проектная марка прочности на сжатие. Например, материал с объемной массой 1000 кг/м3 и с прочностью 75 обозначается так: 75/1000.
От объемной массы заполнителя, дающего пористость, зависит объемная масса слитного строения легкого бетона. Наибольшее его насыщение пористым заполнителем дает очень выгодное сочетание показателей теплопроводности, объемной массы и расхода цемента. При этом уменьшается содержание цементного камня и расход самого цемента, который является самым тяжелым из составных частей изготавливаемого материала.
От 700 до 1400 с шагом в 100 единиц – это установленные марки конструктивно-теплоизоляционного бетона в его стандартном состоянии после сушки до постоянной массы при температуре в 105 градусов по Цельсию. Характеризует пористость данного материала его объемная масса. Увеличение объемной массы означает снижение пористости, при этом возрастает его прочность и увеличивается теплопроводность.
По прочности на сжатие установлены следующие марки: 25, 35, 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 400, 500. Для стен обычно используют марку 25 или 35, а из марок 50, 75, 100 делаются крупные стеновые блоки и панели.
Схема соотношения между компонентами в бетонной смеси.
Применяя портландцемент марки от 400 до 600, получают легкие конструктивные марки материала от 150 до 500. Шлаковая пемза, аглопоритовый щебень или керамзитовый гравий при этом служат крупным заполнителем. Заполнитель берется более плотный с объемной насыпной массой 600-800 кг/м3, а кварцевый песок зачастую применяется в качестве мелкого заполнителя. От марки зависит расход портландцемента, и он колеблется от 250 до 600 кг/м3.
Объемная масса легких конструктивных материалов, в которых использован кварцевый песок, доходит до 1800 кг/м3, но у тяжелого материала она больше на 600-700 кг/м3. Поэтому отношение прочности к объемной массе – коэффициент конструктивного качества, при одинаковой прочности у легкого бетона выше примерно в 1,4 раза. Поэтому применение легких пористых бетонов вместо тяжелых очень выгодно там, где достаточно эффективно снижение массы конструкции, например, в конструкциях из железобетона с большими пролетами (пролетное строение мостов, фермы и так далее). При этом расход арматурной стали уменьшается на 15-30%.
Деформативные свойства тяжелых и легких материалов, имеющих пористость, достаточно сильно отличаются. Легкие, изготовленные на пористых заполнителях имеют большую трещиностойкость, благодаря предельной растяжимости, которая выше в 2-4 раза, чем у равнопрочного тяжелого. Однако легкий бетон имеет усадку и ползучесть большую, чем у тяжелого.
От объемной массы и влажности зависит теплопроводность легкого бетона. Теплопроводный коэффициент повышается на 0,01-0,03 Вт/(м*К), при увеличении влажности материала всего на 1%. От коэффициента теплопроводности и от объемной массы зависит толщина стены, и она может быть от 22 до 50 см.
От морозостойкости зависит долговечность материала. Легкие бетоны, выдерживающие более 15-ти попеременных циклов замораживания и оттаивания, применяются для ограждающих конструкций.
Таблица теплофизических характеристик полистиролбетонов.
Для влажных промышленных помещений в районах с суровым климатом нужны более морозостойкие легкие бетоны. И эти требования становятся еще выше при применении легкого материала в мостовых конструкциях, гидротехнических сооружениях и им подобным. В таких случаях применяется материал с морозостойкостью марок Мрз50, Мрз100 и Мрз200.
Для легкого морозостойкого материала маркой не ниже 600 и 500 рекомендуют применять портландцемент, изготовленный с умеренным содержанием трехкальциевого алюмината (не более 6-7%) на основе клинкера. В качестве крупного заполнителя для такого материала лучше брать керамзитовый гравий, так как он имеет резервные поры, не заполненные водой в обычных условиях.
Чем больше в керамзите объем пор, тем выше его морозостойкость. Вода в керамзите, замерзая, расширяется и отжимается в свободные от воды поры, при этом материал не повреждается. Объем пор в керамзите определяют по водопоглощению керамзита при нормальном давлении и под вакуумом. При применении в материале керамзитового песка вместо мелкого заполнителя его морозостойкость резко повышается.
Морозостойкость зависит и от качества цемента и его заполнителей и от строения материала. Оно должно быть слитным, и цементного теста должно быть такое количество, чтобы его хватило на образование оболочек вокруг зерен пористого заполнителя, которые уменьшают водопоглощение этими самыми зернами, что увеличивает стойкость легкого материала.
График зависимости морозостойкости бетона от – максимального относительного увеличения разности объемных деформаций бетонного и стандартного образцов при замораживании: 1 – для тяжелого бетона; 2 – для легкого бетона.
Легкие виды материала при оптимальном объеме воды затворения имеют наибольшую морозостойкость. При этом применяемые способы уплотнения обеспечивают компактное размещение твердых составляющих, и это отвечает минимальному коэффициенту выхода. Повышению морозостойкости и созданию оптимальных структур легкого материала способствует применение гидрофобизирующих добавок и оптимальный расход воды.
Если 5-10% воды затворения заменить битумной эмульсией, то повышается такой показатель бетона, как удобоукладываемость, а капиллярное всасывание и водоотделение уменьшается. При введении кремнийорганических жидкостей в 0,1-0,2% от общей массы цемента возрастает морозостойкость. Также применяются канифольное мыло 0,02 – 0,04% и абиетат натрия не более 0,01%.
При помощи опытов показана возможность получения легких материалов, которые будут выдерживать до 800 циклов замораживания/оттаивания, при снижении прочности бетона на пористых заполнителях не более чем на 25%.
Получение легких материалов с малой водопроницаемостью и высокой морозостойкостью чувствительно расширяет возможности их применения.
Такие материалы успешно используются в гидротехническом строительстве, мостостроении и даже при построении судов.
Конструкции из легкого бетона при средне- и слабоагрессивных средах могут применяться без специальной защиты в том случае, если его показатель проницаемости не будет ниже, чем у тяжелых материалов, применяемых в таких же условиях. В агрессивной среде без опытной проверки применение легких бетонов не разрешается.
Схема устройства пола из легкого бетона с пенополистирольным заполнителем и последовательность технологических операций.
Для построения несущих армированных конструкций легкий материал должен иметь слитную структуру, то есть быть плотным. При такой структуре межзерновые пустоты крупноразмерного заполнителя максимально заполнены цементным раствором. В таком материале не нужна защита от коррозии металлической арматуре. Добавки и вид цемента выбираются согласно тем рекомендациям, которые приняты для эксплуатируемых в данных условиях тяжелых бетонов. При этом нормируется расход цемента и устанавливается дозировка добавок для повышения прочности легкого бетона.
Специальные меры по защите арматуры в материале применяются при недостаточной плотности защитного слоя легкого бетона. Например, металлические детали в конструкциях из такого материала защищают от коррозии оцинкованием.
Водостойкость плотных цементных материалов несущественно отличается от водостойкости бетонов тяжелых. Обычно от кратковременного насыщения водой легкие бетоны уменьшают свою прочность не более чем на 15%.
У конструктивных легких пористых материалов водонепроницаемость высокая. Керамзитобетон с цементным расходом в 300-350 кг/м3 воду не пропускает даже при давлении в 2 МПа. Легкие бетоны имеют малую водопроницаемость, и это подтверждает долговременная эксплуатация различных гидросооружений и испытания напорных труб. Интересно, что водонепроницаемость легких пористых бетонов со временем повышается.
Легким называют бетон, который имеет плотность не более 1800 кг/м3. Основой такого бетона является портландцемент, либо шлакопортландцемент. А в качестве заполнителей применяют различные пористые материалы, происхождение которых может быть как органическим, так и не органическим.
 |
Прочность и плотность бетона главным образом зависят от расхода вяжущего и воды, от плотности зернового состава, и метода уплотнения смеси. Легкие бетоны на пористых заполнителях активно используются в современном строительстве, поэтому логично будет внимательнее рассмотреть свойства этого стройматериала.
Органическим заполнителем может выступать древесина (такой бетон будет называться арболитом), вспученная пластмасса (стиропорбетон), а также различные отходы сельскохозяйственных культур. Легкий бетон на органических пористых заполнителях применяется в основном для теплоизоляционных, и иногда для определенных видов конструктивно-теплоизоляционных работ.
Выбор неорганических заполнителей при производстве легкого бетона куда более разнообразен. Самыми дешевыми заполнителями являются раздробленные горные породы, такие как пемза. Такие заполнители получают без термической обработки, поэтому и цена их небольшая. Пористые заполнители получают также путем обжига и вспучивания горных пород, таких как перлит и керамзитобетон. Интересным заполнителем является аглопорит, для производства которого используют золы, глинистые порода, топливные шлаки и другие минеральные материалы, которые обжигают, добавляя примерно десять процентов измельченного каменного угля.
Легкий бетон по структуре бывает следующих видов: — Ячеистый. Такой бетон получается при затвердевании вспученный массы с основными составляющими бетона, т.е. цемента, заполнителя и воды. Разновидностями ячеистого бетона являются газобетон и пенобетон. Эти материалы достаточно прочны, чтобы строить из них стены домов. Дома при этом получаются теплыми, по своим характеристикам очень похожи на деревянные.
— Поризованный. В таком бетоне присутствует большое количество пор, заполненных воздухом. Это позволяет значительным образом уменьшить вес бетона и увеличить его теплоизоляционные свойства, однако прочность такого бетона уменьшается с увеличением количества воздушных пор. Поризованный кирпич всегда очень ценился за свои замечательные качества.
— Крупнопористый. В данном виде бетона вообще не используется мелкозернистый заполнитель, только гравий или щебень. Такой бетон очень популярен при строительстве гидротехнических сооружений.
У легкого бетона на пористых заполнителях гораздо более низкая теплопроводность, чем у тяжелого. Поэтому, если наружные ограждающие конструкции сделаны из легкого бетона на пористых заполнителях, то дополнительный теплоизоляционный слой для такой конструкции не требуется. Однако легкий бетон на пористых заполнителях уступает тяжелому бетону в прочности.
Материалы для изготовления легкого бетона.
Для легкого бетона используют быстротвердеющий и обычный портландцементы, а также шлакопортландцемент. Применяют в основном неорганические пористые заполнители. Для теплоизоляционных и некоторых видов конструкционно-теплоизоляционных легких бетонов используют и органические заполнители, приготовленные из древесины, стеблей хлопчатника, костры, гранулы пенополистирола (стиропорбетон) и др.
Неорганические пористые заполнители отличаются большим разнообразием, их подразделяют на природные и искусственные.
Природные пористые заполнители получают путем частичного дробления и рассева или только рассева горных пород (пемзы, вулканического туфа, известняка-ракушечника и др.). Искусственные пористые заполнители являются продуктами термической обработки минерального сырья и разделяются на специально изготовленные и побочные продукты промышленности (топливные шлаки и золы, отвальные металлургические шлаки и др.).
Керамзитовый гравий получают путем обжига гранул, приготовленных из вспучивающихся глин. Это легкий и прочный
заполнитель насыпной плотностью 250—800 кг/м3. В изломе гранула керамзита имеет структуру застывшей пены. Спекшаяся оболочка, покрывающая гранулу, придает ей высокую прочность. В процессе обжига (до 1200 °С) легкоплавкая глина переходит пиропластическое состояние и вспучивается вследствие выделения внутри каждой гранулы газообразных продуктов. Они образуются при дегидратации слюдистых минералов и выгорании органических примесей. Вспучиванию способствует выделение СO2в реакции восстановления окиси железа до закиси, протекающей при обжиге в восстановительной среде (содержащей СО):
Керамзит, обладающий высокой прочностью и легкостью, является основным видом пористого заполнителя.
Керамзитовый песок (зерна до 5 мм) получают при производстве керамзитового гравия (правда, в небольших количествах), а также по методу кипящего слоя, обжигом глиняных гранул во взвешенном состоянии. Кроме того, его можно получать дроблением зерен гравия размером более 40 мм и сваров.
Шлаковую пемзу изготавливают путем быстрого охлаждения расплава металлургических (обычно доменных) шлаков, приводящего к вспучиванию. Куски шлаковой пемзы дробят и рассеивают, получая пористый щебень. Производство шлаковой пемзы развивается в районах развитой металлургии. Здесь себестоимость шлаковой пемзы ниже, чем керамзита.
Гранулированный металлургический шлак получают в виде крупного песка с пористыми зернами размером 5—7 мм, иногда до 10 мм.
Вспученный перлит изготавливают путем обжига водосодержащих вулканических стеклообразных пород (перлитов, обсидианов). 11ри температуре 950—1200 °С вода выделяется и перлит увеличивается в объеме в 10—20 раз. Вспученный перлит применяют для производства легких бетонов и теплоизоляционных изделий.
Вспученный вермикулит—пористый сыпучий материал, полученный путем обжига водосодержащих слюд. Этот заполнитель используют для изготовления теплоизоляционных легких бетонов.
Топливные отходы (топливные шлаки и золы) образуются в качестве побочного продукта при сжигании антрацита, каменного угля, бурого угля и других видов твердого топлива. На основе золы выпускают зольный гравий. Топливные шлаки — пористые кусковые материалы, получающиеся в топке в результате спекания и вспучивания неорганических (в основном глинистых) примесей, содержащихся в угле. Шлаки подвергаются частичному дроблению, рассеву и обогащению для удаления вредных примесей (несгоревшего угля, золы и др.). На основе зол выпускают зольный и глинозольный гравий.
Аглопорит получают при обжиге глиносодержащего сырья (с добавкой 8—10 % топлива) на решетках агломерационных машин. Каменный уголь выгорает, а частицы сырья спекаются. Применяют местное сырье: легкоплавкие глинистые и лессовые породы, а также отходы промышленности—золы, топливные шлаки и углесодержащие шахтные породы. Аглопорит выпускают в виде пористого песка, щебня и гравия.
Шунгизит изготавливают обжигом шунгитовых сланцевых пород.
Наивыгоднейшее сочетание показателей плотности, теплопроводности, прочности и расхода цемента для легких бетонов достигается при наибольшем насыщении бетона пористым заполнителем, что требует слитного (сближенного) размещения зерен заполнителя в объеме бетона. В этом случае в бетоне будет содержаться меньше цементного камня, являющегося самой тяжелой частью легкого бетона, а стальная арматура будет защищена от коррозии. Наибольшее насыщение бетона пористым заполнителем возможно только при правильном подборе зернового состава смеси мелкого и крупного пористых заполнителей, а также при использовании технологических факторов (интенсивного уплотнения, пластификаторов и др.).
Пористые заполнители так же, как и плотные делят на крупные (пористый гравий или щебень) с размером кусков 5—40 мм и мелкие (пористый песок), состоящие из частиц менее 5 мм. Пористый песок рассеивают на две фракции—до 1,2 мм (мелкий песок) и 1,2—5 мм (крупный песок). Пористый щебень (гравий) следует разделять на фракции—5—10, 10—20, 20—40 мм.
По насыпной плотности в сухом состоянии (кг/м3) пористые заполнители разделяют на марки: 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000 и 1200.
Прочность пористого щебня (гравия) определяют по стандартной методике путем раздавливания зерен в стальном цилиндре.
Зерна большинства пористых заполнителей имеют шероховатую поверхность, поглощают значительное количество воды затворения, поэтому легкобетонные смеси являются, как правило, недостаточно удобоукладываемыми, нуждаются в принудительном смешивании и в интенсивном уплотнении (вибрировании под нагрузкой, вибропрокате, вибротрамбовании и др.), которое более эффективно при применении пластифицирующих добавок.
Метод определения оптимального количества воды затворения для легкобетонной смеси основан на зависимости прочности легкого бетона и коэффициента выхода от расхода воды (рис. 1.26). Коэффициент выхода вычисляют по формуле: =Vб.с/(Vц+Vп+Vщ)
где Vб.с,Vц,Vп,Vщ-объемы бетонной смеси, цемента, песка, щебня.
Кривая зависимости прочности от расхода воды имеет две ветви. Левая (восходящая) показывает, что прочность бетона при повышении расхода воды постепенно возрастает. Это объясняется увеличением.удобоукладываемости бетонной смеси и плотности бетона. Правая (нисходящая) ветвь кривой свидетельствует о том, что после достижения наибольшего уплотнения смеси (т. е. минимального коэффициента выхода) увеличение расхода воды приводит к возрастанию объема пор, образованных не связанной цементом водой, и к понижению прочности бетона.
В легком бетоне отчетливо проявляется вредное влияние как недостатка, так и избытка воды затворения.
Прочность легкого бетона Rзависит от марки цемента, цементно-водного отношения, прочности пористого заполнителя и может быть приближенно определена по формуле, имеющей в определенных границах Ц/В такой же вид, как и для тяжелых бетонов:
R= /A2Rц(Ц/В — с2), где А2, с2— безразмерные параметры.
Прочность легких бетонов при сжатии изменяется в значительных пределах — от 2,5 до 30 МПа и выше.
Для изготовления высокопрочных легких бетонов (имеющих среднюю плотность 1600— 1800 кг/м3) применяют более прочный пористый заполнитель (с насыпной плотностью 600— 800 кг/м3), а пористый песок частично или полностью заменяют плотным.
Наиболее важной наряду с прочностью характеристикой легкого бетона является средняя плотность. В зависимости от средней плотности и назначения легкие бетоны делят на следующие группы: 1) теплоизоляционные со средней плотностью до 500 кг/м3; 2) конструкционно-теплоизоляционные (для ограждающих конструкций — наружных стен, покрытий зданий) со средней плотностью 500—1400 кг/м3; 3) конструкционные со средней плотностью 1400—1800 кг/м3.
Уменьшить среднюю плотность легких бетонов можно путем образования в цементном камне мелких замкнутых пор. Для поризации цементного камня, являющегося самой тяжелой составной частью легкого бетона, используют небольшие количества пенообразующих или газообразующих веществ. Мелкие и равномерно распределенные поры в цементном камне незначительно понижают прочность, но зато существенно уменьшают плотность и теплопроводность легкого бетона.Теплопроводность легких бетонов зависит в основном от средней плотности и влажности. Увеличение объемной влажности легкого бетона на 1 % повышает теплопроводность на 0,016-0,035 Вт/(м-°С).
В зависимости от теплопроводности легкого бетона толщина наружной стены может изменяться от 20 до 40 см.
Наружные ограждающие конструкции из легких бетонов подвергаются воздействию попеременного замораживания и оттаивания, увлажнения и высыхания. Поэтому легкие бетоны, применяемые в жилищном, гражданском и промышленном строительстве, должны иметь определенную морозостойкость.
По морозостойкости легкие бетоны делят на марки: F15, F25, F35, F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500. Для наружных стен обычно применяют бетоны с морозостойкостью не менее 15—25 циклов попеременного замораживания и оттаивания.
Возможность получения легких бетонов с высокой морозостойкостью и малой водопроницаемостью значительно расширяет области их применения. Бетоны на пористых заполнителях уже успешно используют в мостостроении, гидротехническом строительстве и даже в судостроении.
Водонепроницаемость плотных конструкционных легких бетонов может быть высокой. Керамзитобетон с расходом цемента 300—350 кг/м3 не пропускает воду даже при давлении 2 МПа. Малая водопроницаемость плотных легких бетонов подтверждается многолетней эксплуатацией возведенных из них гидротехнических сооружений (например, в Армении и Грузии), а также испытанием напорных железобетонных труб. Характерно, что со временем водонепроницаемость легких бетонов повышается.
По структуре различают плотные или обычные легкие бетоны, в которых раствор на тяжелом или легком песке полностью заполняет межзерновые пустоты крупного заполнители (обычно с некоторой раздвижкой его зерен), поризованные легкие бетоны, в которых растворную часть вспучивают с помощью пено- или газообразующих добавок, и крупнопористые легкие бетоны, в которых не содержится песка и сохраняются межзерновые пустоты. В строительстве используют главным образом легкие бетоны с крупностью пористого заполнителя до 20—40 мм, однако применяют и мелкозернистые легкие бетоны.
Состав бетона на пористых заполнителях определяется расчетно-экспериментальным путем. Вначале находят предварительный состав бетона, который затем уточняют на пробных замесах. При определении предварительного состава бетона используют зависимости и учитывают особенности влияния на свойства бетона и бетонной смеси различных видов пористого заполнителя. Ниже на примере керамзитобетона приводится порядок определения состава легкого бетона. При применении других заполнителей состав уточняют на основе опытных затворений.
В отличие от обычного бетона при проектировании состава легкого бетона необходимо наряду с прочностью бетона и удобоукладываемостью бетонной смеси обеспечить заданную его плотность. Поскольку плотность зависит от свойств и содержания пористого заполнителя, расходы мелкого и крупного заполнителей определяют из условия заданной плотности бетона.
Для получения составов легкого бетона при минимальных расходах цемента необходимо правильно выбрать материалы для бетона. Рекомендуется назначать марку цемента в зависимости от требуемой прочности бетона в соответствии с табл. 1.9. Прочность на сжатие крупного заполнителя должна быть не менее значений, указанных в табл. 1.10, а насыпная плотность крупного заполнителя — не более значений, указанных в табл. 1.11. Между фракциями крупного заполнителя принимают следующие соотношения: для фракций (5—10) : (10—20) мм — 40 : 60 %, для фракций (5—10): (10—20): (20—40) мм — 20 : 30 : 50 %.
Марки цементов, применяемых для легких бетонов
источник
10 Июл 2019 admin 15