Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Строительное материаловедение

Легкие бетоны


Легкие бетоны

Легкие бетоны с применением в них пористых заполнителей находят в строительстве все большее применение. 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. В нашей стране наиболее широко используемым заполнителем являются керамзит, а также аглопорит, перлит и др. Керамзитовый гравий составляет до 80% общего объема современного производства искусственных пористых заполнителей. За рубежом более типичным легким заполнителем является термозит (шлаковая пемза).

Бетоны называются легкими, если в сухом состоянии их средняя плотность не выше 2000 кг/м3. Снижения их массы достигают в основном за счет облегчения заполнителя, иногда путем поризации вяжущей части.

По пределу прочности при сжатии конструкционные легкие бетоны разделяют на классы В2; В2,5; В3,5; .., В40 или на марки (МПа): М20; М35 и т. д. до М500. Теплоизоляционные легкие бетоны разделяют на классы В0,35; В0,75; В1. По средней плотности в сухом состоянии существуют следующие марки легких бетонов: D200; D300; D400; ...; D2000. При испытаниях на морозостойкость легкие бетоны выдерживают от 25 до 500 циклов попеременного замораживания и оттаивания. По водонепроницаемости конструкционные легкие бетоны имеют те же марки, что и тяжелые бетоны.

В зависимости от назначения и технических свойств легкие бетоны разделяют на конструкционные, применяемые для изготовления несущих конструкций (стены, перекрытия и др.); теплоизоляционные, используемые в ограждающих слоистых конструкциях как утеплитель и для теплоизоляции, звукопоглощения; конструкционно-теплоизоляционные с прочностью 2,5—10 МПа — для ограждений.

Конструкционные легкие бетоны марок 150—400 получают на основе портландцемента марок 300—600 с применением керамзитового гравия (керамзитобетоны), аглопоритового щебня (аглопори-тобетоны) или шлаковой пемзы (шлакобетоны). В качестве мелкого заполнителя применяют природный песок, но может быть использован и дробленый песок. Средняя плотность этих бетонов с применением кварцевого песка составляет 1600—1800 кг/м3, что значительно меньше, чем при применении плотного заполнителя для получения тяжелого бетона той же прочности. Эффективность легких бетонов в данном случае особенно наглядна при сравнении их по коэффициентам конструктивного качества. Этот коэффициент, обозначенный ККК, равен отношению предела прочности бетона при сжатии к его средней плотности. При равной прочности у легкого конструктивного бетона в среднем он выше в 2400/1700 =1,4 раза, поэтому легкие бетоны целесообразнее применять, чем тяжелые одинаковой прочности, в междуэтажных перекрытиях отапливаемых зданий, в проезжей части мостов, в железобетонных конструкциях с обычной и предварительно напряженной арматурой (балки, прогоны, лестничные марши и площадки и т. п.). Широкому применению конструктивных легких бетонов в наружных конструкциях способствует высокая морозостойкость (Мрз35 и выше), а при использовании для гидротехнических сооружений их морозостойкость увеличивают до 300 и выше, что достигается введением некоторых добавочных веществ (ПАВ). Теплопроводность этих бетонов в сухом состоянии равна 0,35—0,60, а в стене 0,6—0,8 Вт/(м-К), тогда как у тяжелых она равна 1,25—1,55 Вт/(м-К).

Теплоизоляционные легкие бетоны имеют невысокую среднюю плотность — ниже 500 кг/м3 и обладают также хорошими теплозащитными свойствами, так как в сухом состоянии их теплопроводность находится ниже 0,20 Вт/(м-К)! Положительные свойства теплоизоляционных легких бетонов позволяют использовать их в конструкциях как достаточно надежную теплоизоляцию.

Бетоны средних марок (по прочности) обладают средней плотностью в пределах 500—1400 кг/м3 й теплопроводностью до 0,5— 0,6 Вт/(м-К) и поэтому с большим успехом совмещают функции конструктивного и теплоизоляционного материала (конструкционно-теплоизоляционного бетона). Величину средней плотности и прочность легкого бетона регулируют в основном подбором соответствующего заполнителя — природного или искусственного. Так как цементный камень значительно утяжеляет бетон, то его содержание стремятся довести до минимума, а макроструктуру приблизить к контактной при данной технологии его формирования. В связи с этим для легких бетонов используют пористый заполнитель, особенно тот, который сохраняет прочность на достаточном уровне. В общей формуле (9.3) прочности бетона значение показателя степени п быстро увеличивается с понижением прочности заполнителя, уменьшением его средней плотности. Наиболее часто в легких бетонах применяют заполнители в виде щебня, гравия и песка из природных материалов — пемзы, вулканического туфа, ракушечника, известкового туфа и др. и из искусственных — шлаковой пемзы (.термозита), керамзита, аглопорита, вакулита, шунтизита (вспученные при нагревании шунгитовые сланцы), вспученных перлитов и вермикулитов и др. По средней плотности они находятся в широком диапазоне марок — от 100 до 1200 и более. Прочность этих зернистых заполнителей обычно оценивают по величине напряжения при раздавливании их в металлических цилиндрах, и она колеблется от 0,4до20МПа.

В легком бетоне может быть использован не только минеральный, но и органический заполнитель — древесная дробленка, оду-бина, костра, гранулированный пенополистирол и т. п. Размер зерен заполнителя равен 1,25—40 мм. Получаемую разновидность легкого бетона (арболит) используют как стеновой материал в жилищном строительстве.

Вяжущим веществом в легких бетонах служат обычный или бы-стротвердеющий портландцемент, а в отдельных случаях шлакопор-тландцементы. Арболит иногда изготовляют и на основе высокопрочного гипса, но чаще — портландцемента.

Подбор состава, приготовление, укладка и уплотнение бетонной смеси, уход за бетоном, например в покрытиях, не отличается от тех же операций, принятых в технологии тяжелых бетонов.

Общий метод проектирования состава ИСК в полной мере распространяется также на легкие бетоны, хотя по аналогии с тяжелыми имеются другие, специфические методы подбора состава легкого бетона, основанные на детально изученных частных закономерностях. Одна из таких частных закономерностей весьма близка к общему закону створа. Она была детально изучена проф. НА. Поповым и представлена в теории легких бетонов. Было отмечено, что при данном составе легкого бетона его прочность связана с количеством воды, добавляемой к смеси. По мере прибавления воды прочность бетона увеличивается и максимум прочности достигается при оптимальной добавке воды. Пройдя через максимум, при дальнейшем увеличении содержания воды прочность бетона снижается под влиянием снижения его плотности. Установлено, что наибольшая прочность и оптимальная подвижность получаются при добавлении воды в количестве, при котором коэффициент выхода уплотненной смеси становится наименьшим.- Показано, что на эту зависимость влияют технологические факторы. Характер расположения экстремумов свойств легкого бетона (прочности, подвижности, коэффициента выхода) на одной вертикальной линии остается неизменным (рис. 9.15), отражая общий закон створа, открытый значительно позже этой важной частной зависимости.

Как отмечалось выше, наибольшее применение у нас в стране получили легкие бетоны с керамзитом, т. е. керамзитобетон, реже — аглопоритобетон, шунгизитобетон и др. Нередко вводят в бетон еще более легкие заполнители; например перлит в виде песка. Известное распространение получил поризованный керамзитобетон с вспучен-

Новой разновидностью служит и азе-ритобетон (азерий—новая разновидность вспученного заполнителя).

Независимо от разновидности заполняющей части на легкие бетоны полностью распространяются общие закономерности оптимальных структур (рис. 9.16). Среди разновидностей легких бетонов следует выделить крупнопористый и порйзованный бетоны.

Крупнопористыщшш. беспесчаный бетон,относится к экономичным и эффективным. Для его производства требуются сравнительно небольшие капиталовложения, небольшой расход цемента и в основном местные заполнители. Этот легкий бетон малотеплопроводен, что снижает расход топлива на отопление помещений в зданиях. Он не содержит песка, что обусловливает его крупнопористое строение.

В качестве заполнителя в крупнопористых бетонах используют Щебень или гравий размером от 5 до 40 мм, которые могут быть плотными и пористыми, например керамзит, кирпичный бой и др. Как отмечено, в этом бетоне ограниченное содержание портландцемента (120—150 кг/м3), что приводит к получению бетона сравнительно невысоких марок — 15, 25, 35, 50, 75 и 100. При введении пластифицирующих добавок можно еще больше снизить расход Цемента, до 80—100 кг/м3.

Крупнопористый бетон используют как стеновой материал в зданиях высотой до четырех этажей, которые оштукатуривают, чтобы избежать продуваемости ограждающих конструкций.

Поризованные бетоны отличаются тем, что содержат не только легкий заполнитель, но и специально поризованный матричный материал (цементный камень). Для этого в состав бетона вводят поризующие вещества с образованием пены, причем замкнутые поры заполняются воздухом. Поризованный бетон изготовляют из цемента, минерального порошка (природного, тонкомолотого гранулированного шлака, горелых пород и др.) путем смешения их с предварительно подготовленной вспененной массой из воды и пенообразователя, например смолосапонинового, получаемого из мыльного корня. Проектный состав такой массы устанавливают в лаборатории в соответствии с общим методом проектирования состава ИСК по качеству или с применением ЭВМ.

Эти разновидности легких бетонов обладают улучшенными теплотехническими свойствами и поэтому применяются как теплоизоляционный или конструктивно-теплоизоляционный материал в стеновых ограждающих конструкциях. Следует, однако, отметить, что поризованный бетон при его изготовлении требует дополнительных трудозатрат и применяется реже.





Похожие статьи:
Строительные термины и определения

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Строительное материаловедение

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум