Легкие бетоны

Рассмотрим лёгкие бетоны в пористых заполнителях. Для лёгкого бетона используют быстро твердеющий и обычный портландцементы, а также шлакопортландцементы. Применяют в основном неорганические пористые заполнители, которые отличаются большим разнообразием. Их подразделяют на природные и искусственные.

Природные пористые заполнители получают путем частичного дробления и просеивания горных пород: пемза, вулканический туф, известняк-ракушечник.

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).

Наивыгоднейшее сочетание показателей объёмной массы, теплопроводности, прочности и расхода цемента для лёгких бетонов достигается при наивысшем насыщении бетона заполнителем, что требует слитного (сближенного) размещения зёрен заполнителя в объеме бетона. В этом случае в бетоне будет содержаться меньше цементного камня, являющегося самой тяжёлой частью лёгкого бетона, а остальная 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, применения пластификаторов).

В зависимости от объёмной массы и назначения бетоны подразделяются на следующие группы:

1. Теплоизоляционные с объёмной массой до 500 кг/м3.

2. Конструкционно-теплоизоляционные (для ограждающих конструкций – наружних стен и перекрытий зданий) с объёмной массой 500-1400 кг/м3.

3. Конструкционные СС объёмной массой 1400 – 1800 кг/м3.

Уменьшить 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 плотно­сти и влажности. Увеличение объемной влажности легкого бетона на 1% повышает теплопроводность на 0,016-0,035 Вт/(м°С). В зависимости от теплопроводности лёгкого бетона толщина стены может изменятся от 20 до 40 см.

По морозостойкости легкие бетоны делят на марки: F25...F500; по водонепроницаемости W0,2...W2,5. 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.

Крупнопористый бетон. В состав крупнопористого (беспесчаного) бетона входят гравий или щебень крупностью 5-20 мм, портландцемент или шлакопорт-ландцемент М300-М400 и вода. За счет исключения песка из состава крупнопористого бетона его плотность уменьшается примерно на 600-700 кг/м³ и составляет 1700-1900 кг/м³. Отсутствие песка и огра­ниченный расход цемента (70-150 кг/м³) позволяют получить порис­тый бетон с теплопроводностью 0,55-0,8 Вт/(м°С) и марками Ml 5-М75. Крупнопористый бетон целесообразно применять в районах богатых гравием. Из крупнопористого бетона возводят монолитные наружные стены зданий, изготовляют крупные стеновые блоки. Сте­ны из крупнопористого бетона оштукатуривают с двух сторон, чтобы устранить продувание.

Крупнопористый бетон на пористом заполнителе (керамзитовом гравии и т.п.) имеет небольшую плотность (500-700 кг/м³) и исполь­зуется как теплоизоляционный материал.

Ячеистые бетоны являются разновидностью легкого бетона, его получают в результате затвердевания вспученной при помощи поро-образователя смеси вяжущего, кремнеземистого компонента и воды. При вспучивании исходной смеси образуется характерная "ячеистая" структура бетона с равномерно распределенными по объему воздуш­ными порами. Благодаря этому ячеистый бетон имеет небольшую плотность и малую теплопроводность.

Ячеистые бетоны делят на три группы: тепло­изоляционные плотностью в высушенном состоянии не более 500 кг/м³; конструкционно-теплоизоляционные (для ограждающих кон­струкций) плотностью 500-900 кг/м³, конструкционные (для железо­бетона) плотностью 900-1200 кг/м³.

Вяжущим для цементных ячеистых бетонов обычно служит портландцемент. Бесцементные ячеистые бетоны (газо- и пеносиликат) автоклавного твердения изго­товляют, применяя молотую негашеную известь.

В зависимости от способа изготовления ячеистые бетоны делят на газобетон и пенобетон. У нас и за рубежом развивается производство преимущественно газобетона.

Газобетон приготовляют из смеси портландцемента (часто с добавкой воздушной извести или едкого натра), кремнеземистого компонента и газообразователя. Чаще всего газообразователем служит алюминиевая пудра, кото­рая, реагируя с гидратом окиси кальция, выделяет водород по реак­ции.

Вибрационная технология газобетона заключается в том, что во время перемешивания в смесителе и вспучивания в форме смесь под­вергается вибрации. Тиксотропное разжижение, происходящее вследствие ослабления связей между частицами, позволяет умень­шить количество воды затворения на 25-30% без ухудшения удобоформуемости смеси.

Пенобетон приготовляют, смешивая раздельно приготовленные растворную смесь и пену, образующую воздушные ячейки. Растворную смесь получают из вяжущего (цемен­та или воздушной извести) кремнеземистого компонента и воды, как и в технологии газобетона.

Установлены следующие марки ячеистых бетонов по прочности при сжатии: М15, М25, М35, М50, М75, Ml00, М150. Классы по прочности на сжатие находятся в пределах В0,35...В12,5.

Водопоглощение и морозостойкость зависят от величины и харак­тера пористости ячеистого бетона и плотности перегородок между макропорами (ячейками). Для снижения водопоглощения и повыше­ния морозостойкости стремятся к созданию ячеистой структуры с замкнутыми порами.

Установлены следующие марки ячеистого бетона по морозостой­кости: F15, F25, F35, F50, F75, F100. Для панелей наружных стен применяют ячеистый бетон марок F15, F25 в зависимости от влажно­сти атмосферы в помещениях и климатических условий.

Теплопроводность ячеистого бетона зависит от плотности и влаж­ности, например при плотности 600 кг/м3, теплопроводность в сухом состоянии 0,14Вт/(м-°С), при влажности 8% - 0,22 Вт/(м°С).