Общие сведения о тяжелом, легком и ячеистом бетоне. Характеристика бетонных смесей по удобоукладываемости: марки по жесткости П-1 и П-3. Расчет состава легкого и тяжелого бетона. Определение расходов воды, цемента, щебня и песка на 1 метр кубичный.
Аннотация к работе
2.1 Тяжелый бетон с химической добавкой, характеристика добавки С-3 ЧСЩ 2.2 Исходные данные для подбора состава тяжелого бетона 2.2.1 Лабораторный состава тяжелого бетона 2.2.
План
Содержание бетон тяжелый легкий щебень песок
Введение
Список литературы
Введение
Бетон - один из древнейших строительных материалов. Из него построены галереи египетского лабиринта (3600 лет до н.э.), часть Великой Китайской стены (III в. до н.э.), ряд сооружений на территории Индии, Древнего Рима и в других местах [1].
Однако использование бетона и железобетона для массового строительства началось только во второй половине XIX в., после получения и организации промышленного выпуска портландцемента, ставшего основным вяжущим веществом для бетонных и железобетонных конструкций. Вначале бетон использовался для возведения монолитных конструкций и сооружений. Применялись жесткие и малоподвижные бетонные смеси, уплотнявшиеся трамбованием. С появлением железобетона, армированного каркасами, связанными из стальных стержней, начинают применять более подвижные и даже литые бетонные смеси, чтобы обеспечить их надлежащее распределение и уплотнение в бетонируемой конструкции. Однако применение подобных смесей затрудняло получение бетона высокой прочности, требовало повышенного расхода цемента. Поэтому большим достижением явилось появление в 30-х годах XX века способа уплотнения бетонной смеси вибрированием, что позволило обеспечить хорошее уплотнение малоподвижных и жестких бетонных смесей, снизить расход цемента в бетоне, повысить его прочность и долговечность.
Современное строительство немыслимо без бетона. 2 млрд. м3 в год - таков сегодня мировой объем его применения. Это один из самых массовых строительных материалов во многом определяющий уровень развития цивилизации. Вместе с тем, бетон - самый сложный искусственный композиционный материал, который может обладать совершенно уникальными свойствами. Он применяется в самых разных эксплуатационных условиях, гармонично сочетается с окружающей средой, имеет ограниченную сырьевую базу и сравнительно низкую стоимость. К этому следует добавить высокую архитектурно-строительную выразительность, сравнительную простоту и доступность технологии, возможность широкого использования местного сырья и утилизации техногенных отходов при его изготовлении, малую энергоемкость, экологическую безопасность и эксплуатационную надежность. Именно поэтому бетон, без сомнения, останется основным конструкционным материалом и в обозримом будущем.
Последние десятилетия двадцатого века ознаменовались значительными достижениями в технологии бетона. В эти годы появились и получили широкое распространение новые эффективные вяжущие, модификаторы для вяжущих и бетонов, дополнительные минеральные добавки и наполнители, армирующие волокна, новые технологические приемы и методы получения строительных композитов.
Все это позволило не только создать и освоить производство новых видов бетона, но и значительно расширить номенклатуру применяемых в строительстве материалов: от суперлегких теплоизоляционных (с плотностью менее 100 кг/м3) до высокопрочных конструкционных (с прочностью на сжатие около 200 МПА). Сегодня в строительстве применяется более тысячи различных видов бетона, и процесс создания новых бетонов интенсивно продолжается. Бетон широко используется в жилищном, промышленном, транспортном, гидротехническом, энергетическом и других видах строительства.
1. Общие положения
Бетонами называют искусственные каменные материалы, получаемые в результате затвердевания тщательно перемешанной и уплотненной смеси из минерального или органического вяжущего вещества с водой, мелкого или крупного заполнителей, взятых в определенных пропорциях. До затвердевания эту смесь называют бетонной смесью [1].
В строительстве широко используют бетоны, приготовленные на цементах или других неорганических вяжущих веществах. Эти бетоны обычно затворяют водой. Цемент и вода являются активными составляющими бетона; в результате реакции между ними образуется цементный камень, скрепляющий зерна заполнителей в единый монолит.
Между цементом и заполнителем обычно не происходит химического взаимодействия (за исключением силикатных бетонов, получаемых автоклавной обработкой), поэтому заполнители часто называют инертными материалами. Однако они существенно влияют на структуру и свойства бетона, изменяя его пористость, сроки затвердевания, поведение при воздействии нагрузки и внешней среды. Заполнители значительно уменьшают деформации бетона при твердении и тем самым обеспечивают получение большеразмерных изделий и конструкций. В качестве заполнителей используют преимущественно местные горные породы и отходы производства (шлаки и др.). Применение этих дешевых заполнителей снижает стоимость бетона, так как заполнители и вода составляют 85...90%, а цемент 10...15% от массы бетона. Для снижения плотности бетона и улучшения его теплотехнических свойств используют искусственные и природные пористые заполнители.
Для регулирования свойств бетона и бетонной смеси в их состав вводят различные химические добавки и активные минеральные компоненты, которые ускоряют или замедляют схватывание бетонной смеси, делают ее более пластичной и удобоукладываемой, ускоряют твердение бетона, повышают его прочность и морозостойкость, регулируют собственные деформации бетона, возникающие при его твердении, а также при необходимости изменяют и другие свойства бетона.
С увеличением возраста бетона повышаются его прочность, плотность, стойкость к воздействию окружающей среды. Свойства бетона определяются не только его составом и качеством исходных материалов, но и технологией приготовления и укладки бетонной смеси в конструкцию, условиями твердения бетона. Все эти факторы учитывают при проектировании состава бетона и производстве конструкций на его основе.
На органических вяжущих веществах (битум, синтетические смолы и т.д.) бетонную смесь получают без введения воды, что обеспечивает высокую плотность и непроницаемость бетонов. Многообразие вяжущих веществ, заполнителей, добавок активных минеральных компонентов и технологических приемов позволяет получать бетоны с самыми разнообразными свойствами.
Бетон является хрупким материалом: его прочность при сжатии в несколько раз выше прочности при растяжении. Для восприятия растягивающих напряжений бетон армируют стальными стержнями, получая железобетон. В железобетоне арматуру располагают так, чтобы она воспринимала растягивающие напряжения, а сжимающие напряжения передавались на бетон. Совместная работа арматуры и бетона обусловливается хорошим сцеплением между ними и приблизительно одинаковыми температурными коэффициентами линейного расширения.
Бетон предохраняет арматуру от коррозии.
Тяжелый бетон [2] классифицируется по плотности на тяжелый, плотностью от 2000 до 2600 кг/м3 и особенно тяжелый, плотностью больше 2600 кг/м3. Марка тяжелого бетона по прочности на сжатие может достигать от М 50 до М 800, а класс бетона от В 3,5 до В 60.
Бетонные и железобетонные конструкции изготовляют либо непосредственно на месте строительства - монолитный бетон и железобетон, либо на заводах и полигонах с последующим монтажом на строительной площадке - сборный бетон и железобетон.
1.1 Сырьевые материалы для приготовления бетонов
В зависимости от вида, назначения и особенностей эксплуатации бетонов, а также бетонных изделий применяются различные вяжущие вещества.
Применяются следующие виды цемента [3, 4]: - портландцемент ПЦ;
- портландцемент быстродействующий БПЦ;
- портландцемент с минеральными и пластифицирующими добавками [5];
- шлакопортландцемент с добавками доменного граншлака в количестве 21...60% ШПЦ [5];
- шлакопортландцемент быстродействующий.
Заполнители [6] занимают в бетоне до 80 % объема и оказывают влияние на свойства бетона, его долговечность и стоимость. Введение в бетон заполнителей позволяет резко сократить расход цемента, являющегося наиболее дорогим компонентом. Кроме того, заполнители улучшают технические свойства бетона. Заполнители создают в бетоне жесткий скелет и примерно в 10 раз, по сравнению с цементным тестом уменьшает усадку бетона. Жесткий скелет из высокопрочного заполнителя несколько увеличивает прочность и модуль деформации бетона, уменьшает деформации конструкций под нагрузкой, а также ползучесть бетона - необратимые деформации, возникающие при длительном действии нагрузки. Заполнители создают в бетоне жесткий скелет и примерно в 10 раз по сравнению с цементным тестом уменьшает усадку бетона, способствуя получению более долговечного материала.
Пористые естественные и искусственные заполнители, обладая малой плотностью, уменьшают плотность легкого бетона, улучшают его теплотехнические свойства. В специальных бетонах (жаростойких, для защиты от радиации и др.) роль заполнителя очень высока, так как его свойства во многом определяют специальные свойства этих бетонов.
В бетоне применяют крупный [7, 8] и мелкий заполнитель [9, 10]. Крупный заполнитель (более 5 мм) подразделяют на гравий и щебень. Мелким заполнителем в бетоне является естественный или искусственный песок.
Заполнители для бетонов бывают различных видов, природные или искусственные: песок, щебень, гравий. Их свойства регламентируются соответствующими ГОСТАМИ, техническими условиями, другими нормативными документами.
Щебень гранитный должен соответствовать требованиям ГОСТ 8267-93 "Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия", ДСТУ Б.В.2.7-75-98 "Щебень и гравий плотные природные для строительных материалов, изделий, конструкций и работ. Технические условия".
В качестве мелкого заполнителя применяется кварцевый песок, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 8736-93 "Песок для строительных работ. Технические условия", ДСТУ Б.В.2.7-32-95 "Пісок щільний природний для будівельних матеріалів, виробів, конструкцій і робіт".
Различают рядовой заполнитель, содержащий зерна различных размеров, и фракционированный, когда зерна заполнителя разделены на отдельные фракции, включающие зерна близких между собой размеров, например 5...10 мм или 20...40 мм. Заполнитель характеризуется наименьшей и наибольшей крупностью, под которыми понимают размеры наименьших или наиболее крупных зерен заполнителя.
Вода. Источником для приготовления бетонной смеси является обычная питьевая вода. Качество воды удовлетворяет требованиям ГОСТ 23732-80 "Вода для бетонов и растворов. Технические условия".
Добавки ("ДСТУ Б В.2.7-65-97. Будівельні матеріали. Добавки для бетонів і будівельних розчинів. Класифікація. Для улучшения физико-механических свойств бетонов и растворов, а также по технико-экономическим соображениям широко применяют различные добавки к вяжущим. Вводят их в бетономешалку в виде сухих порошков или водных суспензий и растворов.
В зависимости от назначения добавки делят на активные, минеральные, добавки-наполнители, поверхностно-активные, пено- и газообразователи, ускорители твердения и замедлители схватывания, противоморозные.
Одним из важнейших направлений, совершенствования технологии бетона и железобетона являются применение химических добавок, обеспечивающих сокращение расхода цемента, энерго и трудоемкости технологических процессов.
2. Проектирование подбора состава тяжелого бетона
Все расчеты выполняются в соответствии с методическими рекомендациями [11].
Цель работы - установить рациональный расход материалов на 1м3 бетонной смеси при котором наиболее экономично обеспечивается получение удобоукладываемой бетонной смеси и заданной прочности бетона, а в ряде случаев необходимой морозостойкости, водонепроницаемости и специальных свойств бетона. При правильно подобранном составе цементное тесто занимает 22...34% объема бетона, а объем заполнителей соответственно составляет 66...78%.
Подбор состава бетона предусматривает получение заданных свойств бетона при минимальных затратах сырьевых ресурсов.
Наиболее распространенный метод расчета состава бетона для обычных тяжелых бетонов - расчет по методу абсолютных объемов, предложенный Б.Г. Скрамтаевым. Он производится по проектируемому классу (марке) бетона прочности при сжатии и удобоукладываемости (подвижности или жесткости) бетонной смеси. Кроме того, для конкретных материалов, используемых при производстве бетонных работ, необходимо знать вид, активность, объемный и удельный вес цемента, гранулометрический состав крупного и мелкого заполнителей и их объемный и удельный вес.
2.1 Тяжелый бетон с химической добавкой, характеристика добавки С-3 ЧСЩ
Подбор состава бетона с добавкой [12, 13] может производиться корректировкой состава бетона без добавки, в котором обеспечено получение заданной прочности при минимальном расходе цемента и требуемой подвижности или жесткости бетонной смеси, либо прямым путем, исключая предварительный подбор состава бетона без добавки.
Корректировка состава бетона с пластифицирующей добавкой при применении ее для повышения, подвижности смеси заключается в установлении оптимального количества добавки и доли песка в смеси заполнителей для тяжелого бетона.
Корректировку состава бетона с комплексными добавками [14] рекомендуется производить в последовательности входящих в нее компонентов в соответствии с составами добавок, приведенными в табл. 2 [12]. Для регулирования свойств бетона, бетонной смеси и экономии цемента применяют различные добавки. Их подразделяют на два вида: химические добавки, вводимые в бетон в небольшом количестве (0,1...2% от массы цемента) и изменяющие в нужном направлении свойства бетонной смеси и бетона, и тонкомолотые добавки (5...20% и более), использующиеся для экономии цемента, получения плотного бетона при малых расходах цемента и повышения стойкости бетона. Применение химических добавок является одним из наиболее универсальных, доступных и гибких способов управления технологией бетона и регулирования его свойств.
В данной работе используется добавка ЩСПК. Для того чтобы понять, как она работает, нужно рассмотреть ее свойства и принципы работы.
Добавка ЩСПК относится группе пластификаторов (суперпластификаторы) ДБН В.2.7-64-97. Правила застосування хімічних добавок").
В качестве пластифицирующих добавок широко используют поверхностно-активные вещества (ПАВ), нередко получаемые из вторичных продуктов и отходов химической промышленности.
ПАВ делят на две группы: I группа - пластифицирующие добавки гидрофильного типа, способствующие диспергированию коллоидной системы цементного теста и тем самым улучшающие его текучесть;
II группа - гидрофобизирующие добавки, вовлекающие в бетонную смесь мельчайшие пузырьки воздуха.
Молекулы поверхностно-активных гидрофобных добавок, адсорбируясь на поверхности раздела воздух-вода, понижают поверхностное натяжение воды и стабилизируют мельчайшие пузырьки воздуха в цементном тесте. Добавки II группы, имея основным назначением, регулирование структуры и повышение стойкости бетона, обладают при этом заметным пластифицирующим эффектом.
ЩСПК[14, 15] - побочный продукт (отход) производства капролактама - представляет собой водный раствор натриевых солей кислых продуктов воздушного окисления циклогексана, преимущественно адипиновой кислоты (18-30%). Обладающая щелочными свойствами (PH=10 13). Легко, без подогрева, растворяется в воде, не замерзает при температуре до минус 25°С.
В качестве примесей содержит соли других органических кислот, а также низкомолекулярные спирты. Добавка ЩСПК относится к пластифицирующим воздухововлекающим добавкам и представляет собой в основном натриевую соль адипиновой кислоты - побочный продукт окисления циклогексанона кислородом воздуха при производстве капролактама. Эта добавка при введении в бетонные смеси в количестве 0,1-0,2% от массы цемента оказывает пластифицирующее действие, позволяет приготавливать морозостойкие бетоны марок F200 и выше, а также экономить около 8% цемента. В комплексе с противоморозными добавками (например, нитритом натрия, поташем, азотнокислым кальцием) добавка ЩСПК сокращает расход последних в 3-5 раз при бетонировании конструкций в условиях низких температур.
2.2 Исходные данные для подбора состава тяжелого бетона
Характеристика бетонной смеси по удобоукладываемости: марка по жоткости П3.
Класс (марка) бетона по прочности на сжатие В15 (М200).
Материалы.
Вид цемента - среднеалюминатный ШПЦ: Активность цемента Rц =32,3 МПА.
Коэффициент нормальной густоты, Кнг = 28%.
Средняя плотность цемента, gц = 2,88 г/см3.
Насыпная плотность цемента, gцн = 1220 кг/м3.
Характеристика крупного заполнителя.
Вид материала - гранитный щебень.
Наибольшая крупность 20 мм.
Средняя плотность зерен заполнителя gщ = 2,62 г/см3.
Насыпная плотность заполнителя gщн = 1515 кг/м3.
Влажность w = 2,2 %.
Характеристика мелкого заполнителя.
Вид материала - кварцевый песок.
Модуль крупности, Мкр = 1,6.
Средняя плотность заполнителя gп = 2,59 г/см3.
Насыпная плотность заполнителя gпн = 1560 кг/м3.
Влажность w = 5,7%.
Объем бетоносмесителя 1200л.
Химическая добавка ЛСТ КТП.
2.2.1 Лабораторный состав тяжелого бетона
1. Определяем водоцементное отношение по формуле: , где А - коэффициент, зависящий от качества материалов, свойств бетонной смеси и бетона;
Rц - активность (марка) цемента, кгс/см2;
Rб - прочность бетона при сжатии в возрасте 28 сут., кгс/см2;
К1 - коэффициент, учитывающий минеральный состав цемента и условия твердения бетона;
Так как Мкр = 1,6, а стандартный должен быть 2,5, то необходимо увеличить расход воды на 7,2 л.
Так как Кнг = 28 %, а стандартная 28%, то не надо уменьшить количество воды
B = Bm DB = 174 7,2 = 181,2л.
4. Рассчитываем расход цемента по формуле: кг/м3.
5. Рассчитываем расход щебня по формуле:
где gщн - насыпная плотность крупного заполнителя, кг/дм3;
Vб - объем бетона,1м3;
Vпщ - пустотность крупного заполнителя;
Vпщ = 1 - gщн ? gщ = 1- 1515 ? 2620 = 0,42мі. a - коэффициент раздвижки зерен крупного заполнителя (избытка раствора); a=1,46 (табл.2.1). кг.
6. Определяем расход песка по формуле: , где Щ, В, П - расход соответственно щебня, воды и песка, кг/м3;
gщ, gп, gц - средняя плотность зерен соответственно щебня, песка и цемента, кг/дм3. кг/м3.
7. Абсолютный объем материалов: л.
2.2.2 Производственный состав бетона
Определяем количество воды содержащееся в щебне и песке, и рассчитываем производственный состав бетона с учетом влажности компонента: Вп = П ? (Wп ? 100), где П - расход песка на 1 м3;
Wп - влажность материала.
Вп = 479,2 ? (5,7 ? 100) = 27,3л.
Вщ = Щ ? (Wщ ? 100), где Щ - расход щебня на 1 м3;
Количество добавки в расчете на сухое вещество составит: ЛСТ КТП (0,1...0,25) (0,002…0,01) от массы цемента.
Принимаем количество добавки ЛСТ (0,25%) КТП(0,01%).
3. Ведение данной добавки позволит уменьшить расход цемента на 5...8%, Кэ = 3…5 %.
4. Определяем новый расход воды и цемента.
Выполняем корректировку воды с учетом ведения добавок: Вд = В - (В• Кэ) = 181,2 - (181,2•0,04) = 173,96 л.
Находим новый расход цемента: кг.
5. Определяем новый расход щебня с добавкой: кг.
Определеям коэффициент a (коэффициент раздвижки зерен крупного заполнителя) (избытка раствора); a=1,46.
6. Определяем новый расход песка с добавкой: кг.. Рассчитываем расход раствора добавки рабочей концентрации А, л, на 1 м3 бетона: А = (Цд · С) ? (К · gp), gp = 1020 кг?мі, К = 5% - ЩСПК.
А = (414,9 · 0,3) ? (5 · 1,020) = 24,4л.
8. Недостающее на затворение 1 м3 бетона количество воды Н, л, определяем по формуле: Н = Вд - Ащспк · gp (1 - 0,01 · Кщспк) = 205,3 - 24,4 · 1,020 (1 - 0,01 ·5) = 181,7л.
9. Производим перерасчет количества компонентов на заданный обьем бетоносмесителей.
Результаты расчетов заносятся в результирующую таблицу.
Вид компонента Лабораторный состав Производственный состав Состав с хим. добавками Состав на обьем бетоносмесителя (750л)
Цемент 445,7кг 445,7,1кг 414,9кг 220,9кг
Вода 218,4л 185,9л 205,3л 108,8л
Щебень 1247,5кг 1263,7кг 1247,5кг 661,2кг
Песок 464,74кг 481кг 524,5кг 278кг
С-3 - - 24,4л 12,9л
3. Легкий бетон
3.1 Общие сведения о легком бетоне
Легким бетоном [16] называется бетон с использованием легкого заполнителя в качестве котрого используют керамзитовый, перлитовый, термолитовый и др. щебень, гравий и песок. Плотность легких бетонов согласно требованиям нормативной литературы составляет от 300 до 2000кг/м3.
По классам на сжатие могут быть от В1,5 до В22,5. Поскольку плотность и теплопроводность этих бетонов невелика, то его целесообразно использовать для стеновых материалов и конструкций. Легкий бетон применяется для изготовления мелких стеновых блоков и стеновых панелей, как для гражданского, так и для промышленного строительства, также его используют для утепления перекрытий и полов.
При проектировании составов легких бетонов применяются портландцемент, шлакопортландцемент и их разновидности. Для легких бетонов по ГОСТ 25820-83* применяют пористые заполнители, отвечающие требованиям ГОСТ 9757-90.
3.2 Исходные данные при проектировании состава легких бетонов
Характеристика бетонной смеси по удобоукладываемости: марка по жесткости П-1 .
Класс (марка) бетона по прочности на сжатие В7,5 (М100).
10. Определяем обьем аглопорита граевоподобной формы: Г = З - П = 762,5 - 309,42 = 453,08кг.
Компоненты Состав
Цемент, кг 250
Вода, л 275
Г, кг 453,08
Песок, кг 309,42
4 Ячеистый бетоны
Впервые ячеистые бетоны[1]. были получены в конце XIX в. Промышленное производство их началось в 20-х годах нашего столетия.
В 1924 г. в Швеции был предложен способ получения газобетона на основе цемента, извести и различных добавок с применением в качестве газообразующего агента алюминиевой пудры. Несколько позднее в Дании был изобретен пенобетон. В 30-х годах были предложены способы получения ячеистых бетонов на основе цемента, извести и молотого кварцевого песка с последующей автоклавной обработкой формованных изделий.
Систематические исследования по технологии ячеистых бетонов в СССР начались с 1928 г. Уже в начале 30-х годов в Советском союзе в строительстве нашел применение неавтоклавный пенобетон. В дальнейшем был освоен выпуск широкой номенклатуры изделий из ячеистых бетонов. Первые заводы по производству ячеистых бетонов были построены в 1939-1940 гг. В послевоенный период началось заводское производство пеносиликата. В 1953-1955 гг. освоено производство крупноразмерных изделий из пенобетона и пеносиликата для жилищного и промышленного строительства.
Первым заводом, освоившим производство крупноразмерных пенобетонных изделий, был Первоуральский завод. К 1958 г. в Советском союзе насчитывалось более 50 заводов и цехов по производству ячеистых бетонов. Годовой выпуск изделий достиг уровня, близкого к 100 тыс. м3. В 1959-1965 гг. были введены в действие крупные завалы с производительностью 30, 60 и 180 тыс. м3 изделий в год.
Известно много типов ячеистых бетонов, отличающихся различными способами получения пористой структуры, видами вяжущего вещества, условиями формования, твердения и т.д.
4.1 Ячеистые теплоизоляционные бетоны
Ячеистые бетоны[16]. классифицируются в первую очередь по способу получения пористой структуры на газобетоны и пенобетоны. Получение пористой структуры возможно также путем испарения значительного количества вовлеченной воды.
По виду вяжущего могут быть получены следующие ячеистые бетоны: · на основе цемента - пенобетон и газобетон;
· на основе известкового вяжущего - пеносиликат и газосиликат;
· на основе магнезиального вяжущего - пеномагнезит и газомагнезит;
· на основе гипсового вяжущего - пеногипс и газогипс.
Часто наименование "пенобетон" и "газобетон" применяют для обозначения ячеистых бетонов и силикатобетонов вне зависимости от основного вида вяжущего. Ячеистые бетоны могут рассматриваться как обычные бетоны, в которых роль крупного и, частично, мелкого заполнителя выполняют воздушные пузырьки. Такие бетоны обычно называют просто ячеистыми. Иногда в состав ячеистого бетона вводят крупный заполнитель в виде шлаковой пемзы, перлита, вермикулита, керамзита или других вспученных материалов. Такие бетоны принято называть ячеистолегкими.
Ячеистые бетоны подразделяются по способу твердения. Различают ячеистые бетоны естественного и искусственного твердения. Ячеистые бетоны естественного твердения набирают прочность при хранении в обычных атмосферных условиях, а искусственного - при их обработке в условиях повышенных температур под воздействием водяного пара. Обработка называется автоклавной при давлении пара более 1 ат и температуре выше 100° инеавтоклавной, если давление пара менее 1 ат и температура в пределах 25-100°. Соответственно и ячеистые бетоны подразделяются на автоклавные и неавтоклавные.
Изделия из ячеистых бетонов в зависимости от требований, предъявляемых к их несущей способности, могут быть армированными и неармированными.
В настоящее время ячеистые бетоны применяются в различных частях зданий и сооружений и выполняют всевозможные функции. В зависимости от свойств и области применения ячеистые бетоны делятся на теплоизоляционные и теплоизоляционно-конструктивные.
Теплоизоляционные ячеистые бетоны отличаются малым объемным весом (менее 1000 кг/м3), низким коэффициентом теплопроводности и достаточной прочностью.
В строительстве применяются различные изделия из ячеистых бетонов: панели, блоки и камни для наружных и внутренних стен и перегородок, плиты для утепленных кровель промышленных сооружений, скорлупы и сегменты для теплоизоляции трубопроводов, блоки для утепленияи т. д. Изделия из ячеистых бетонов выпускают различных размеров как сплошные, так, и пустотелые.
Физико-механические свойства ячеистых бетонов зависят от способов образования пористости, равномерности распределения пор, их характера (открытые, сообщающиеся или замкнутые), вида вяжущего, условий твердения, влажности и многих других технологических факторов. Однако некоторые свойства ячеистых бетонов подчинены общим закономерностям. Так, коэффициент теплопроводности зависит в основном от величины объемного веса. Он почти не зависит от вида вяжущего, условий твердения и других факторов. Это объясняется тем, что материал стенок, образующих поры, состоит из цементного камня или близкого к нему по свойствам силиката. Поэтому величина пористости и соответственно объемного веса определяет теплопроводность ячеистых бетонов.
Прочностные свойства ячеистых бетонов зависят в большей степени от вида вяжущего и условий твердения. Наиболее прочными являются автоклавные ячеистые бетоны, их прочность превышает прочность ячеистых бетонов естественного твердения в 8-10 раз.
Прочность материала стенок ячеистого бетона определяется количеством воды затворения. При твердении ячеистого бетона на основе портландцемента только определенная часть воды участвует в процессе твердения. Количество связанной воды при гидратации цемента зависит от его минералогического состава и в среднем составляет 15-20% от веса цемента. Избыточное количество воды, раздвигая частицы цемента с оболочками из продуктов гидратации, образует прослойки и скопления в толще цементного камня. После высыхания и постепенного расходования воды на продолжающиеся процессы гидратации в цементном камне остаются пустоты, каналы и отдельные замкнутые поры.
Некоторое количество пустот появляется и в результате усыхания гелеобразных масс, образующихся входе твердения цемента. Поэтому прочность цементного камня понижается по мере увеличения относительного количества воды затворения (или увеличения водоцементного отношения В/Ц).
Для ячеистых бетонов, в состав которых входит наряду с вяжущим определенное количество тонкодисперсных добавок, вместо водоцементного отношения принято определять так называемое водотвердное отношение. Водотвердный фактор - это отношение воды затворения к сумме твердых веществ - вяжущего и добавок. По мере увеличения водотвердного отношения прочность ячеистых бетонов уменьшается. Этой зависимости подчиняются ячеистые бетоны на основе любого вяжущего.
Средством повышения прочности является уменьшение водотвердного отношения и применение в технологии вибрации как в период приготовления растворов, так и при вспучивании (для газобетонов). Вибрационные воздействия вызывают увеличение подвижности цементного теста, растворов и бетонов и позволяют снижать водотвердное отношение. Другим средством повышения прочности изделий из ячеистых бетонов является армирование. Ячеистые армированные изделия обладают достаточно большой прочностью - 75 КГ/см2и более.
Теплофизические свойства ячеистых бетонов зависят от их влажности. Поэтому одним из основных свойств, характеризующих ячеистые бетоны, является водопоглощение. Водопоглощение ячеистых бетонов зависит от вида вяжущего вещества: бетоны на основе извести, каустического магнезита, каустического доломита и гипса имеют большее водопоглощение, чем бетоны на портландцементе.
Вследствие большого водопоглощения изделия из пено- и газосиликатов разрешено использовать в помещениях с относительной влажностью воздуха не выше 50%. Изделия из пеногипса разрешено применять только в конструкциях, надежно защищенных от воздействия влаги.
Важным свойством для ячеистых бетонов является усадка. Изделия из неавтоклавного бетона дают большую усадку, чем из автоклавных. Пеногипс и пеномагнезит практически не дают усадки.
Температуростойкость ячеистых бетонов невысока. Для автоклавных пенобетона и пеносиликата, а также для безавтоклавного пенобетона предельно допустимыми температурами являются 300-400°. При дальнейшем повышении температуры имеет место дегидратация новообразований цементного камня, вследствие чего резко понижается прочность бетонов.
На прочности пенобетона и пеносиликата сказывается не только температура, но и скорость нагревания изделий. Быстрый нагрев скорее приводит к появлению трещин, чем медленный нагрев до той же температуры. Пеномагнезит при повышении температуры выше 200° имеет меньшую прочность, а при температуре выше 350° он начинает разрушаться. Это свойство пеномагнезита определяется отношением к нагреванию кристаллической хлорокиси магния.
Температуростойкость пеногипса незначительна, при температуре выше 50-60 его применять не следует; дальнейшее повышение температуры вызывает дегидратацию двуводного гипса.
Для применения при температурах от 400 до 700° разработаны специальные рецептуры жароупорного пенобетона. Жароупорный пенобетон изготовляют из портландцемента, золы-уноса тепловых электростанций, пенообразователя и воды. Жароупорный пенобетон твердеет в естественных условиях.
Вследствие невысокой температуростойкости ячеистые бетоны относятся к изоляционно-строительным материалам и применяются для изоляции ограждающих конструкций зданий и сооружений.
Ячеистый бетон изготавливается из минеральных традиционных сырьевых материалов: цемента, песка, извести и воды. Его называют еще пенобетоном, пористым бетоном, газобетоном (по способу создания пор), но это один и тот же материал, внешне похожий на природную пемзу (только пемза - темная, а бетон - светлый). В его структуре от 60 до 90% объема составляют мелкие овальные поры-пустоты, заполненные воздухом, который, как известно, является самым лучшим природным теплоизолятором.
Но ячеистый бетон считают энергосберегающим материалом еще и потому, что экономия достигается уже на первом этапе его производства. Более низкое потребление сырья соответственно обуславливают снижение энергозатрат на его добычу, перевозку, подготовку к работе (на подготовку сырьевых материалов в производстве расход электроэнергии в 1,5-2,5 раза ниже). Застройщик, применяя изделия из ячеистого бетона, значительно сокращает сроки строительства, в 8-12 раз уменьшает количество строительного раствора.
Материал получают малой плотности (кубометр ячеистого бетона весит от 300 до 600 килограммов, что в 3-5 раз легче кирпича и обыкновенного бетона), и одновременно, ячеистый бетон отличается высокими теплозащитными качествами. По теплоизоляционным показателям он ближе к минеральной вате и превосходит дерево.
Поскольку на обогрев помещений дома из ячеистого бетона затрачивается меньше топлива (на 30-50% уменьшаются ежегодные затраты энергии на отопление), то и в атмосферу попадает меньше вредных выбросов. Благоприятны с экологической точки зрения и такие свойства ячеистого бетона, как негорючесть и биостойкость. Стены не загораются ни при коротком замыкании в электропроводке, ни при воспламенении газа. Во время пожара из такого бетона не выделяются вредные вещества, к тому же он защитит от огня и нагревания соседние помещения и инженерные сети.
Экономически и экологически это очень выгодный материал, что раньше других поняли белорусы. Мощность их предприятий по выпуску ячеистобетонных изделий еще пять лет назад составляла 2,5 млн. кубометров - почти в два раза больше, чем в Украине.
Между прочим, для изготовления ячеистого бетона можно применять отходы других производств, например, золу тепловых электростанций. Ее в отвалах накопилось миллионы тонн. То, что она является прекрасным сырьем, давно продемонстрировала соседняя Польша. Еще пятнадцать лет назад половину всей продукции из ячеистого бетона (6 млн. кубометров в год) там выпускалась с применением в технологи золы.
Пористость ячеистого бетона можно изменять в достаточно широком диапазоне - от 48-50 до 90- 95%. С увеличением объема пор изменяется плотность, прочность, теплопроводность.
Такие технические характеристики позволяют на базе одного производства получать изделия различного функционального назначения, широкую номенклатуру мелкоштучных и крупноразмерных изделий.
Мелкоштучные изделия включают стеновые блоки, блоки (плиты) для перегородок и пола, термоблоки, декоративные плитки.
Стеновые блоки из ячеистого бетона (600x300x200-400 мм) укладывают в стену за один прием, по объему они эквивалентны 16 кирпичам и более. Расход раствора на кладку изделий снижается в 5-8 раз.
Блоки для межкомнатных перегородок имеют размеры 600x300 мм, 600x600 мм при их толщине 10