.
Классификация и свойства легких бетонов. Требования, предъявляемые к ним
Важнейшими задачами являются повышение эффективности и качества
строительства. Одним из путей повышения эффективности, т. е. снижения стоимости и
сокращения сроков строительства, является уменьшение
массы и увеличение размеров ограждающих и несущих конструкций. Эту проблему
решает применение легких бетонов для стен, покрытий, перегородок и других
элементов зданий.
Использование легкого бетона для стен в
виде крупных блоков и панелей вместо кирпича приводит к уменьшению массы
здания, сокращению трудоемкости возведения стен на 60-70% и снижению стоимости
монтажа (включая стоимость механизации) по сравнению с кладкой на 25-30%. В
результате уменьшения массы стен создается возможность облегчить фундаменты и
каркас здания и соответственно снизить транспортные расходы не менее чем на
40-60%. Применение легкого железобетона для перекрытий, помимо значительного
уменьшения массы и увеличения размеров деталей, а также экономии трудовых
затрат, позволяет упростить технологию изготовления этих деталей и снизить
расход стали на арматуру. Эффективность применения легкого бетона для
перегородок определяется в основном возможностью значительного укрупнения этих
элементов. Трудоемкость возведения таких перегородок на 12-15% ниже, чем обычных
перегородок из мелких плит. Замена тяжелого бетона легким в элементах сборных
несущих конструкций (колонн, балок) приводит к снижению их массы на 25-50%.
Уменьшение массы бетона достигается путем
образования в нем пор. В зависимости от способа образования пор различают три
основные разновидности легких бетонов:
ячеистые, в которых поры образованы в тесте
вяжущего смешением его с пеной или введением газообразователей;
легкие на пористых
заполнителях, пористая структура в которых достигается применением пористых
заполнителей. Пространство между зернами заполнителей в таких бетонах заполнено
относительно плотным раствором; крупнопористые
(беспесчаные), изготавливаемые из крупного
заполнителя, вяжущего и воды. При этом зерна заполнителей склеиваются между
собой в местах контакта, а пустоты между ними раствором не заполняются. Другие
разновидности легких бетонов являются производными из приведенных выше:
крупнопористые бетоны на пористых заполнителях, бетоны на пористых заполнителях
с поризованным цементным камнем и др.
Объемная масса ячеистых бетонов
колеблется от 300 до 1200 кг/м3. Прочность таких бетонов может
достигать 30-40МПа (300-400 кг/см2), но при средней объемной массе
600-800 кг/м3 составляет 2,5-5,0 МПа (25-50 кг/см2).
Объемная масса легких бетонов на пористых
заполнителях колеблется от 500 до 1800 кг/м3 (чаще 800-1500 кг/м3),
а прочность — 40 МПа (400 кг/см2) и более. Объемная масса
крупнопористого бетона — 1600-2000 кг/м3. С целью снижения объемной
массы этого бетона до 500-800 кг/м3 применяют пористый заполнитель.
Однако прочность такого бетона невелика — 0,5-5 МПа (5-50 кг/см2),
вследствие чего он может быть использован, главным образом, как
теплоизоляционный и конструктивно-теплоизоляционный материал.
Ячеистые бетоны имеют целый ряд
преимуществ в технологии производства изделий: для изготовления цементных и
силикатных ячеистых бетонов не применяют крупный заполнитель,
а используют местные
широко
распространенные материалы: песок, шлаки, золу и др.; не требуется сложных и
дорогостоящих механизмов для укладки и уплотнения смеси (бетоноукладчиков,
виброплощадок и т. д.); имеется возможность полной механизации и автоматизации
всего технологического процесса; удельные капиталовложения при строительстве
заводов по производству изделий из ячеистых бетонов на 30_40% меньше, чем при
возведении предприятий по выпуску продукции из обычных бетонов.
Развитие производства ячеистых бетонов
позволяет использовать в качестве вяжущего и заполнителя большое количество
промышленных отходов (металлургических шлаков, зол электростанций и др.), а
также широко применять местные вяжущие (золы от сжигания горючих сланцев,
нефелиновый цемент и др.).
Наибольший экономический эффект дает
использование ячеистых бетонов в качестве теплоизоляционного и одновременно
несущего материала, поэтому ячеистый бетон в основном применяется в ограждающих
конструкциях наружных стен и бесчердачных покрытиях жилых, общественных и
промышленных зданиях.
Большим преимуществом изделий из
ячеистого бетона является их однослойность и монолитность. Воздействие на них в
процессе эксплуатации механических условий, влаги, перепада температур, усадки и
расширения менее опасно, чем в многослойных конструкциях из других материалов.
Однако этот вид бетона обладает
существенными недостатками, основными из которых являются: сравнительно большой
расход вяжущих и тонкомолотых добавок; большая усадка и недостаточная
трещиностойкость; необходимость применения в таких изделиях большого количества
арматуры и защиты ее от коррозии; неравномерность свойств бетона по высоте
(прочность нижних слоев превышает прочность верхних слоев иногда в 2—3 раза);
малая прочность изделий, получаемых без автоклавной обработки; недостаточная
воздухо- и морозостойкость (например, бесцементные ячеистые бетоны с пониженной
объемной массой).
Наиболее перспективными являются бетоны
на пористых заполнителях. Они обладают достаточной прочностью при относительно
малой объемной массе, при их изготовлении расходуется сравнительно немного
вяжущего и не требуется автоклавная обработка. Из таких бетонов можно
изготавливать крупноразмерные изделия, отличающиеся сравнительно небольшой
усадкой и прочностью свежеотформованных изделий, достаточной для необходимости
производить немедленную их распалубку. Из бетонов на пористых заполнителях можно
изготовлять практически все элементы зданий сплошные или с пустотами любых
сечений, одно- или многослойные (панели наружных и внутренних стен, панели
кровли, перекрытий и покрытий и т. п.) с обычной и предварительно
напряженной арматурой. Конструкции из легких бетонов должны иметь
возможно меньшую объемную массу, а также характеризоваться
стабильностью свойств и достаточной атмосферостойкостью. Вместе с тем для одних
конструкций решающим является объемная масса, а для других — прочность. Для
преобладающего же большинства конструкций
требуется определенное наивыгоднейшее сочетание показателей объемной массы и
прочности.
По области применения легкие бетоны делят
на следующие группы: теплоизоляционные,
используемые в качестве изоляции в ограждающих
конструкциях отапливаемых зданий, а также изоляции оборудования и трубопроводов,
для которых решающими являются объемная масса и теплопроводность;
конструктивно-теплоизоляционные,
применяемые в конструкциях, которые одновременно
воспринимают определенную нагрузку и выполняют теплозащитные функции и поэтому
должны обладать заданными показателями объемной массы, теплопроводности и
прочности; конструктивные,
предназначенные для изготовления несущих конструкций,
и поэтому для них решающее значение имеет прочность.
Основные требования, предъявляемые к легким бетонам, приведен в
таблице.
Основные требования, предъявляемые к
легким бетонам различного назначения
Вид бетона |
Объемная масса в высушенном состоянии, не более
кг/м3 |
Марка бетона |
Морозостойкость - число выдерживаемых циклов
попеременного замораживания и оттаивания (Мрз), не менее |
Коэффициент теплопроводности, Вт/м∙ºС
(ккал/м∙ч∙ºС) |
Теплоизоляционный |
800 |
10,15, 25 и 35 |
Не нормируется |
0,29 (0,25) |
Конструктивно-теплоизоляционный |
1400 |
35, 50, 75 и 100 |
10, 15, 25 и 35 |
0,64 (0,55) |
Конструктивный |
1800 |
150, 200, 250, 300 и 400 |
25, 35, 50, 100, 150 и 200 |
Не нормируется |
|