Легкие бетоны

К легким бетонам относятся бетоны с плотностью 500 -1800 кг/м3. Это ячеистые бетоны: пенобетон и газобетон и бетоны на легких заполнителях. В зависимости от структуры различают обычные плотные, крупнопористые и ячеистые шлаковые бетоны. Шлакобетоны являются особенно эффективными. По назначению шлаковые бетоны делятся на: конструкционные или общего назначения; конструкционно-теплоизоляционные, применяемые при возведении ограждающих конструкций; гидротехнические; дорожные; теплоизоляционные; кислото- и жаростойкие.

Шлаковые цементы и заполнители широко применяют для производства легких бетонов со средней плотностью 1200-1600 кг/м3 и прочностью на сжатие 5—25 МПа. Для легких шлаковых бетонов характерны общие свойства, присущие легким бетонам, такие как достижение максимальной прочности, при расходе воды, обеспечивающем минимальный выход бетонной смеси, а также при использовании фракционированных пористых заполнителей; рост прочности с увеличением расхода вяжущего до определенного предела и др. Особенностями легких шлаковых бетонов на бесклинкерных шлаковых вяжущих являются: деформативность и несколько меньшее сцепление с арматурой, чем у бетонов на портландцементе.

Легкими заполнителями шлаковых бетонов служат: шлаковая пемза с насыпной плотностью р0 = 500—800 кг/м3, гранулированный доменный шлак (р0 = 700—1000), доменные поризованные отвальные шлаки (р0 = 800—1000). Средняя плотность легких бетонов колеблется в зависимости от марки и вида заполнителей. Структуры шлаковой пемзы и гранулированного доменного шлака характеризуются преобладанием стекловидной фазы, что объясняет меньшую теплопроводность шлаковых бетонов, чем легких бетонов, имеющих одинаковую среднюю плотность на заполнителях кристаллического строения (например, керамзите, аглопорите и пр.).

Для получения шлаковых расплавов применяют печи шахтного типа вагранки и ванные печи. При использовании вагранок в верхнюю их часть периодически загружается газопроницаемая шихта. Оптимальная величина кусков шлака и кокса составляет 50—70 мм. Шихта опускаясь вниз, расплавляется. Продукты горения топлива поднимаются вверх и передают тепло расплавляемому материалу. Наиболее выгодным шлаковым сырьем является литой шлаковый щебень. Использование его вместо несортированных шлаков повышает производительность вагранок на 30%.

Более широкое применение находит зола как мелкий заполнитель в производстве керамзитобетонов. Для обеспечения плотной структуры этих материалов в песчаной фракции должно содержаться 40—50% по массе частиц размером менее 0,15 мм. В связи с дефицитом керамзитового песка многие заводы при изготовлении конструктивно-теплоизоляционных легких бетонов применяют обычный кварцевый песок, что приводит к утяжелению керамзитобетонов до 1400—1600 кг/м3 и соответственно к снижению термического сопротивления стен.

Применение золы в керамзитобетонах в количестве 180—200 кг/м3, а для однофракционного керамзита и в больших количествах, улучшает технологические свойства легкобетонных смесей и способствует получению плотной структуры бетона. Полная замена мелкого заполнителя золой наиболее целесообразна в конструктивно-теплоизоляционных легких бетонах. Оптимальное содержание золы в конструктивно-теплоизоляционном керамзитобетоне составляет 300—450 кг/м3. Дальнейшее увеличение ее содержания повышает среднюю плотность легкого бетона. При изготовлении легких конструктивных бетонов добавка золы в количестве до 100 кг на 1 м3 бетона может служить микронаполнителем.

Пенобетон: смешивают цементное тесто с устойчивой пеной (клееканифольная эмульсией). Канифольная эмульсия - канифольный мыло + животный клей взбивают и смещивают с цементным раствором, песок предварительно измельчают.

Газобетон:поры 0.5-1.5 мм. Для изготовления газобетона используются основные компоненты цемент, молотый песок, известь, алюминиевый порошок и вода. В качестве порообразователя газобетона используется 0.05-0.1% алюминиевый порошок или паста. Происходит реакция алюминия с водой и известью с выделением водорода, который образует поры.

По условию изготовления газобетоны разделяются на пропаренные в автоклавах при высокой t°С и влажности и отвержденные при нормальных условиях. В автоклавах при температуре 190°С и давлении 2 атмосферы получают газобетон автоклавного твердения, используют портландцемент марок 300,400,500 в смеси с известью.

Блоки разрезают и обрабатывают паром. Материал выдерживают в автоклаве 6-12 часов при температуре под давлением 12 бар. Из 1 м3 материала получают 5 м3 пористого бетона,

Пористость пенно и газобетонов до 80-90%, плотность 250-500кг/м3. Прочность на сжатие не менее 2,5-2.7 МПа, коэффициент теплопроводности не выше 0,1-0,2Вт/м ·°С, огнестойкость 800°С в течении 30-180 минут.

Изготавливают из ячеистых бетонов мелкие блоки 500х400х300 мм, плиты вкладыши, стеновые панели. Широко используют для приготовления однослойных, двухслойных и трехслойных стеновых ограждение и для устройства крыш, перекрытий- укладывают поверх плиты. Легко поддаются обработки, цвета белый, серый.

Ячеистый золобетон является разновидностью ячеистых бетонов, в которых зола выполняет роль кремнеземистого компонента. По сравнению с обычным кремнеземистым компонентом — молотым кварцевым песком — зола обладает более высокой реакционной способностью, требует значительно меньших (а при достаточной дисперсности вообще не требует) затрат на измельчение и позволяет получать ячеистый бетон меньшей средней плотности. Недостатки золы как кремнеземистого компонента следующие: меньшее, чем в кварцевом песке, содержание SiО2; наличие несгоревшего топлива и нестабильность химического состава.

Технологические требования к золе, применяемой в ячеистых бетонах, таковы: содержание стекловидных и оплавленных частиц должно составлять не менее 50%, несгоревших частиц бурого угля — не более 3%, каменного — не более 5%; удельная поверхность 3000—5000 см2Д; набухание в воде не должно превышать 5%.

Ячеистые бетоны с применением золы в основном выпускают в виде газозолобетонов со средней плотностью 400—1200 кг/м3. Из них изготавливают теплоизоляционные изделия, панели, блоки и плиты для наружных стен, покрытий, межэтажных перекрытий и внутренних перегородок .

Новая технология получения золощелочных ячеистых бетонов на жидком стекле и каустифицированном содовом плаве. В качестве исходных материалов использовались зола- унос ГРЭС и растворимый силикат натрия. Образцы ячеистого бетона изготавливались по литьевой технологии путем смешивания золы-уноса с щелочным затворителем с последующим введением в смесь порообразователя, в качестве которого использовалась водная суспензия алюминиевой пудры. Для эмульгирования алюминиевой пудры применялись сульфанол, хозяйственное мыло.

Скорость вспучивания ячеистой смеси регулировалась путем добавления едкого натра, а время схватывания — добавкой извести. Изделия из ячеистого бетона подвергались сушке при температуре 60—80 °С в течение 6—10 ч. После сушки образцы приобретают водостойкость и прочность 40—60% от марочной. При хранении в сухом состоянии прочность ячеистого бетона имеет тенденцию к возрастанию. Для приготовления ячеистого бетона использовался каустифицированный содовый плав, полученный путем варки при 80—90°С содового плава и известкового молока плотностью 1,2 г/см3. Для регулирования интенсивности взаимодействия алюминиевой пудры со щелочным компонентом в состав порообразователя вводили гидрофобные вещества (отработанное машинное масло, олеиновую кислоту), пластификатор ЛСТ, минеральный порошок.

В легких бетонах на пористых заполнителях золы применяют не только как добавки, снижающие расход цемента, но и как мелкий заполнитель, а шлаки в качестве пористого песка и щебня. Золы и шлаки используются также для изготовления искусственных пористых заполнителей легких бетонов. В ячеистых бетонах зола применяется как основной компонент или добавка для снижения расхода вяжущего.

На углеобогатительных фабриках угольных бассейнов ежегодно образуются миллионы тон отходов, которые с успехом могут быть использованы для получения пористого заполнителя и кирпича. Использование отходов углеобогащения в качестве топливной и отощающей добавки при изготовлении керамических изделий позволит сократить расход условного топлива на 50—70 кг на 1000 шт. кирпича и повысить его марку.

Сплиттерные блоки изготавливаются из цементно-песчанной смеси размерами 390х190х190 мм. Предназначены блоки для возведения несущих стен. При соответствующем армировании можно получить каменно-монолитную кладку. Имеют декоративную поверхность, не требуют дополнительного оштукатуривания, удобны при монтаже. Из половинчатых блоков размерами 190х190х190 мм выполняются стены различной кривизны. Половинчатые блоки могут быть использованы для возведения колонн различной толщины. На торцах имеются специальные выемки, которые заполняются раствором и создают замок препятствующий поперечному перемещению блоков.

Вопросы для СРС по теме:

1. Заполнители растворов и бетонов. Требования к ним.

2. В чем состоит методика определения насыпной плотности песка?

3. Как определить истинную плотность зерен щебня и гравия?

4. Изложите последовательность определения насыпной плотности щебня и

гравия.

5. Что представляет собой тяжелый бетон?

6. Свойства бетонов. Расчет состава бетонной смеси.

7. Как определить подвижность бетонной смеси?

8. Бетоны и железобетон. Свойства и области применения.

9. Арматура и изделия для армирования бетона.

10. Понятие предварительного напряжения бетона.

11. Номенклатура изделий из раствора и бетона

12. Номенклатура изделий из железобетона

13. Современные исследования в области применения бетонов.