Материалы для производства легких бетонов на пористых заполнителях

В качестве вяжущего для легких бетонов применяют все виды цементов и другие вяжущие не ниже М 300. Желательно использовать высокоактивные вяжущие, расход которых на 1 м³ бетона будет меньше, чем малоактивных вяжущих. Цементный камень в легких бетонах является самой тяжелой частью их, и сокращение расхода цемента введет к снижению объемной массы бетона.

Исходя из необходимости получения бетонной смеси требуемого качества минимальные расходы вяжущего на 1 м³ легких бетонов должны быть не меньше величин, приведенных в табл. 7.

В случае применения высокоактивных цементов, когда требуемая прочность бетона может быть достигнута при малых расходах вяжущего для увеличения количества цементного теста в бетонную смесь необходимо вводить тонкомолотые добавки. В бетоны низких марок с малым расходом вяжущего (а иногда и с недостаточным расходом мелких фракций заполнителя), характеризующихся низкой удобоукладываемостью, желательно вводить гидрофобизирующие поверхностно-активные добавки (мылонафт и др.).

Минимально допустимый расход вяжущего в зависимости от вида легкого бетона

Для приготовления легких бетонов используют природные и искусственные пористые заполнители. В зависимости от формы и характера поверхности пористые заполнители делят на щебень, состоящий из кусков неправильной формы с открытыми порами на поверхности, и гравий, представляющий собой смесь зерен округлой формы с гладкой и оплавленной поверхностью. Применяют крупный заполнитель (щебень и гравий), состоящий из зерен 5-40 мм (с зернами более 40 мм заполнитель из-за малой его прочности использовать не рекомендуется), крупный пористый песок с размерами зерен 1,2-5 мм и мелкий пористый песок с размерами зерен менее 1,2 мм.

В зависимости от насыпной объемной массы (кг/м³) в сухом состоянии пористые заполнители делят на марки от 100 до 1200. Наиболее легкие заполнители применяют для теплоизоляционных бетонов, тяжелые — для конструктивно-теплоизоляционных и конструктивных бетонов. Для конструктивных бетонов допускается частичная или полная замена пористого песка тяжелым песком.

Для легких бетонов используют природные пористые горные породы вулканического и осадочного происхождения. Наибольшее применение из пористых горных пород вулканического происхождения получили следующие их виды.

Пемза образовалась в результате быстрого остывания насыщенной газами лавы и поэтому характеризуется губчатым строением. Встречаются пемзы с крупнопористой и мелкопористой структурой. Крупнозернистые пемзы обеспечивают получение конструктивно-теплоизоляционных бетонов с объемной массой в высушенном состоянии 500-1200 кг/м³ и прочностью 0,1-7,5 МПа (10-75 кг/см²). Мелкопористую пемзу, как более тяжелый заполнитель, применяют для конструктивных бетонов с объемной массой 1500-1800 кг/м³ и прочностью 7,5-40 МПа (75-400 кг/см²).

Вулканические шлаки относятся к излившимся обломочным породам. В зависимости от условий залегания встречаются вулканические шлаки с различной объемной массой исходной горной породы. Легкие вулканические шлаки применяют для конструктивно-теплоизоляционных бетонов объемной массой в сухом состоянии 600-1400 кг/м³ и прочностью 1-10 МПа (10-100 кг/см²), а более тяжелые — для конструктивных бетонов с объемной массой 1600-1800 кг/м³ и прочностью 10-20 МПа (100-200 кг/см²).

Вулканические туфы, получившиеся в процессе уплотнения вулканического пепла, и туфовые лавы, образовавшиеся в результате попадания вулканического пепла и песка в расплавленную лаву до ее остывания, в зависимости от условий образования характеризуются различным количеством и величиной пор. Крупнопористые вулканические туфы и туфовые лавы с прочностью при сжатии менее 10-15 МПа (100-150 кг/см²) используют в конструктивно-теплоизоляционных и конструктивных бетонах прочностью 5-20 МПа (50-200 кг/см²) с объемной массой 1300-1800 кг/м³, а более плотные породы — для конструктивных бетонов прочностью до 40 МПа (400 кг/см²) с объемной массой 1600-1800 кг/м³.

Из осадочных пород чаще всего используют пористые известняки и известковые туфы, состоящие в основном из углекислого кальция с объемной массой исходной породы от 1200-1300 кг/м³ до 1600-1900 кг/м³ с прочностью при сжатии 1-20 МПа (10-20 кг/см²). Известковые туфы и ракушечники используют для конструктивно-теплоизоляционных и конструктивных бетонов объемной массой в сухом состоянии 1400-1800 кг/м³ и прочностью от 3,5 до 20 МПа (35-200 кг/см²).

Искусственные пористые заполнители делят на две группы: отходы промышленности и специально изготавливаемые заполнители.

К отходам промышленности относятся:

топливные шлаки, представляющие собой продукты сжигания кускового угля в промышленных и других топках. Шлаки являются наиболее дешевыми заполнителями, но в большинстве из них содержится значительное количество частиц несгоревшего угля, извести, растворимых солей и других примесей, вредно влияющих на атмосферостойкость бетона (морозостойкость и др.). Лучшими по технологическим свойствам являются антрацитовые и хорошо спекшиеся каменноугольные шлаки. Объемная масса бетонов на топливных шлаках составляет 1200-1800 кг/м³;

пористые металлургические шлаки — кусковые материалы, образуюшиеся в результате естественного охлаждения расплавов металлургических шлаков, содержащих повышенное количество газов. Из-за колебаний химического состава шлакового расплава и изменения условий его охлаждения в отвалах завода структура и свойства образующихся шлаков могут колебаться в значительных пределах. В качестве заполнителей используют не распадающиеся со временем чаще всего из-за полиморфных превращений C₂S при медленном охлаждении шлаки с насыпной объемной массой не более 1000 кг/м³ и объемной массой в куске не более 1700 кг/м³. Так как бетоны с заполнителями из пористых доменных шлаков обладают повышенной объемной массой и теплопроводностью, их применяют главным образом для конструктивных бетонов.

Из специально изготавливаемых пористых заполнителей наибольшее распространение получили:

керамзит и его разновидности (шунгезит и др.) — искусственный гравий и песок ячеистого строения с оплавленной поверхностью зерен. Керамзит всех видов изготавливают из хорошо вспучивающихся легкоплавких глинистых пород (пластичных тонкодисперсных глин, глинистых сланцев) путем ускоренного их обжига во вращающихся печах а песок — в «кипящем слое». В результате термической обработки при температуре 1100—1300° С керамзит не имеет в своем составе вредных для цемента примесей; морозоустойчив, огнестоек и, обладая оплавленной поверхностью зерен с высокоразвитой системой преимущественно закрытых пор, отличается небольшой объемной массой и теплопроводностью при сравнительно высокой прочности зерен;

шлаковая пемза — пористый материал, получаемый вспучиванием расплавов металлургических шлаков путем их быстрого искусственного охлаждения;

аглопорит — материал, получаемый спеканием топливных шлаков и зол, а также углесодержащих шахтных и других глинистых пород на решетках агломерационных машин;

перлит — пористый сыпучий материал, образующийся в процессе обжига при температуре 900—1000° С дробленых водосодержащих вулканических стекол (перлитов, обсидианов, витрофиров и т. п.). При нагревании исходная порода интенсивно вспучивается, образуя легковесный заполнитель с насыпной массой 50-300 кг/м³, характеризуемый хорошими теплоизоляционными качествами. Из-за невысокой прочности получаемых бетонов перлиты используют главным образом для теплоизоляционных бетонов.

К пористым заполнителям предъявляют следующие требования:

Важнейшие свойства пористых заполнителей, применяемых для легких бетонов

насыпная объемная масса крупного заполнителя не должна превышать 1200  кг/м³, а мелкого — 1300  кг/м³;

в каждой фракции крупного заполнителя количество зерен с размерами выше наибольшего и ниже наименьшего не должно быть более 10%, а полусумма полных остатков на контрольных ситах с наибольшим и наименьшим размерами зерен данной фракции должна составлять 30-60% по объему;

морозостойкость крупных наполнителей, используемых в бетонах, не защищенных от внешних атмосферных воздействий, должна обеспечивать получение бетона требуемой проектом марки по морозостойкости;

прочность искусственных пористых заполнителей — не менее требуемой нормами, прочность исходной породы природных заполнителей — не менее 50% от требуемой прочности бетона, а коэффициент размягчения при использовании в конструктивных бетонах — не менее 0,8, а в конструктивно-теплоизоляционных — 0,7;

содержание серы в заполнителях, применяемых в железобетоне, не более 2%, а количество водорастворимых сульфатов — 1% по массе (в пересчете на SO₃);

содержание в мелкой фракции песка пылевидных частиц размером менее 0,14 мм, обладающих свойствами активной минеральной добавки, допускается до 40% по объему.

1. Бетоноведение
   • Бетоны и строительные растворы
   • Бетонные и растворные смеси
     
   • Лёгкие бетоны
     • Классификация и свойства легких бетонов
     • Легкие бетоны на пористых заполнителях
     • Материалы для легких бетонов
     • Подбор состава легких бетонов
     • Цементные и силикатные ячеистые бетоны
     • Требования к материалам для ячеистых бетонов
     • Ячеистые смеси
     • Подбор состава ячеистых бетонов
   • Плотные силикатные бетоны
     
   • Свойства силикатных смесей и бетонов
2. Технология изготовления сборных железобетонных конструкций и деталей
3. Бетонные работы в зимних условиях
4. Производство сборных конструкций и деталей из легких бетонов
5. Производство сборных изделий из плотных силикатных бетонов и бетонов на бесклинкерном вяжущем
6. Производство бетонных и железобетонных изделий на полигонах
7. Общие правила техники безопасности и противопожарные мероприятия на строительной площадке