Бетон на пористих заповнювачах

Крупнопористий бетон характеризується невеликою витратою цементу (70... 150 кг/м³), кількість якого визначається мінімальним об'ємом цементного тіста, потрібного для того, щоб укрити тонким шаром кожне зерно заповнювача. Використовуючи пластифікуючі добавки, можна знизити витрату цементу до 100 кг/м³.

Міцність крупнопористого бетону значною мірою залежить від міцності контактів між зернами крупного заповнювача та міцності в'яжучого. Залежно від границі міцності при стиску крупнопористі бетони поділяють на класи В1; В2; В2,5; В3,5; В5 і В7,5. Міцність крупнопористого бетону на розтяг не нормується.

Теплопровідність крупнопористого  бетону залежить від його середньої густини й становить 0,30...0,98 Вт/(м • К).

Крупнопористий бетон застосовують лише в конструкціях, які сприймають стискальні зусилля. З нього виготовляють монолітні чи збірні стіни опалюваних будівель заввишки до чотирьох поверхів. Оскільки він має наскрізну пористість, то, щоб уникнути продувності .стін з крупнопористого бетону, слід обштукатурювати їх з обох боків.

Застосовуючи легкі пористі  заповнювачі, одержують, теплоізоляційний крупнопористий бетон, з якого виготовляють плити для теплової ізоляції стін та покриттів будівель. Крупнопористий бетон придатний також для виготовлення звукопоглинальних виробів у вигляді плит та блоків.

Склад крупнопористого бетону виражається  звичайно у вигляді відношення цемент : заповнювач за об'ємом.

 

Крупнопористий бетон є ефективним і економічним, оскільки не потребує великих капітальних вкладень для виготовлення, а як заповнювач можна використовувати місцеві сировинні матеріали.

Основні властивості деяких видів  крупнопористого бетону залежно від складу подано в табл. 6.10.

 

 

7.3. Поризований бетон

Щоб поліпшити теплофізичні властивості  легкого бетону на пористих заповнювачах, поризують розчинову суміш чи замінюють її поризованим цементним каменем, виключивши із складу дрібний заповнювач. Поризують такі бетони, застосовуючи невелику кількість піно- та газоутворювальних добавок. Залежно від використовуваного заповнювача та способу поризації бетони дістають назву, наприклад керамзитопінобетон, керамзитогазобетон.

Порівняно з легким бетоном щільної (суцільної) структури поризований бетон має знижені середню густину й коефіцієнт теплопровідності. Поризовані легкобетонні суміші характеризуються хорошими зз'язністю та легкоукладальністю, дають змогу відмовитися відприван-таження під час формування виробів.

Марки поризованих бетонів за середньою  густиною О800...О1400, класи за міцністю на стиск В2,5... В7,5.

Поризовані бетони доцільно використовувати  для зовнішніх огороджень (стінові панелі, панелі покриттів), де їхні теплоізоляційні властивості виявляються найефективніше.

 

7.4. Ніздрюватий бетон

Ніздрюватий бетон утворюється  внаслідок затвердіння попередньо поризованої суміші в'яжучого, кремнеземистого компонента й води.

Структура ніздрюватих бетонів  характеризується наявністю рівномірно розподілених пор діаметром до 2 мм, заповнених повітрям чи газом. Від величини пор та кількості їх в одиниці об'єму залежать основні властивості бетону: середня густина, міцність, теплопровідність.  Об'єм пор може досягати 85 % загального об'єму ніздрюватого бетону.

За способом поризації ніздрюваті бетони поділяють на піно- та газобетони. Ніздрюватої структури пінобетону надають механічним змішуванням тіста в'яжучого із стійкою піною. Найпоширенішим став газобетон, технологія виготовлення якого простіша й дає змогу одержувати вироби із стабільними властивостями. Щоб одержати газобетон, до складу сировинної суміші вводять газоутворювач. 

За видом в'яжучого розрізняють: газо- та пінобетон (на портландцементі), газо- та піносилікат (на вапняно-кремнеземистому в'яжучому), газо- та піногіпс (на гіпсових в'яжучих)  тощо.

За способом твердіння розрізняють  ніздрюваті бетони безавтоклавні, автоклавного та комбінованого твердіння. Перші набирають міцності при зберіганні в звичайних атмосферних умовах чи при пропарюванні, другі — при обробці в умовах підвищених температур та тиску водяної пари в автоклавах, треті — спочатку піддаються пропарюванню, а потім автоклавуванню.

Залежно від середньої густини  в сухому стані й   г а л у з і застосування ніздрюваті бетони поділяють на три группи: теплоізоляційні з середньою густиною до 500 кг/м³ і теплопровідністю до 0,18 Вт/(м • К); конструкційно-теплоізоляційні з середньою густиною 500...900 кг/м³; конструкційні з середньою густиною 900... 1200 кг/м³. За показниками середньої густини встановлено марки ніздрюватого бетону від 300 до 01200.

Виготовляючи безавтоклавні ніздрюваті бетони, застосовують портландцемент, гіпс, каустичний магнезит, доменний гранульований шлак. Для ніздрюватих бетонів автоклавного твердіння використовують: портландцемент у суміші з кварцовим піском, при цьому частину піску розмелюють мокрим способом; вапняно-кремнеземисте в'яжуче; суміш портландцементу, вапна й меленого піску в різних співвідношеннях. Пісок можна замінити доменним гранульованим шлаком, золою ТЕС. Найдоцільніше використовувати портландцемент у поєднанні з вапном-кипілкою у відношенні 1 і 1 за масою. Портландцемент застосовують алітовий (С₃3 >- 50 %) з початком тужавіння не пізніш як через 2 год. Вапно застосовують високоекзотер-мічне з температурою гашення майже 85 °С, вмістом активного СаО не менш як 70 %, М  не більше ніж 5 %. Тонкість помелу вапна-кипілки 350...400 м²/кг.

Кварцовий пісок має містити  не менш як   90 % кремнезему, не -більше ніж 5 % глини і 0,5 % слюди. Тонкість помелу піску не менше -ніж  120 м²/кг.   Замість   кварцового   піску   доцільно   використовувати золу-винос ТЕС, оскільки вона придатна без попереднього по-

м'елу. Зола має містити не менше  ніж 40 % кремнезему. Тонкість помелу 200...300 м²/кг. Виготовляючи газобетон та  газосилікат,  використовують  хімічний спосіб спучування.  При цьому найпоширенішим газоутворюва-чем є алюмінієва пудра. Взаємодіючи з гідроксидом кальцію,   вона виділяє водень, який спучує цементне тісто: ЗСа (ОН), + 2А1 + 6Н₂0 = ЗСаО • А1₂0₃ . 6Н₂0 + ЗН₂. Тверднучи, цементне тісто зберігає ніздрювату структуру. Згідно з наведеним рівнянням реакції 1 кг алюмінієвої пудри дає змогу одержати в нормальних умовах 1,245 м³ водню. З підвищенням температури   об'єм газу, що виділяється, збільшується, становлячи, наприклад, при 40 °С 1,425   м².    У    виробничих   умовах   фактична витрата   алюмінієвої    пудри    перевищує    розрахункову   кількість, оскільки вона містить менш як 100 %   активного   алюмінію   і,   крім того, частина газу втрачається під час перемішування  й  спучування суміші.

Алюмінієву пудру вводять у  суміш у вигляді водної суспензії, а щоб надати пудрі гідрофільних властивостей, до суспензії додають поверхнево-активну речовину (СДО — смолу деревну омилену, сульфонол, каніфольне мило тощо).

Вироби з газобетону чи газосилікату виготовляють за литтьовою чи вібраційною  технологією.

Литтьова технологія передбачає використання текучої формувальної суміші, яка містить 50...60 % води (водотверде відношення В/Т= 0,5...0,6). З цією метою попередньо готують водно-алюмінієву суспензію й (у разі потреби) розмелюють кремнеземистий компонент. Помел виконують, як правило, мокрим способом, подаючи в млин гарячу воду чи пару. Одержаний шлам з температурою 35... 45 °С надходить у шлам-басейн, де його витримують 4...5 год при безперервному перемішуванні. Остаточно газобетонну суміш готують у пересувному газобетонозмішувачі, куди спочатку завантажують піщаний шлам, у разі потреби — немелений пісок, потім додають таку кількість підігрітої води, якої не вистачає до розрахункової, і нарешті — в'яжуче. Після 2...З хв перемішування у змішувач уводять водно-алюмінієву суспензію і суміш додатково перемішують протягом 2 хв. Далі суміш заливають у металеві форми з таким розрахунком, щоб після спучування суміші форма була наповнена вщерть. Через 3...6 год, коли бетонна суміш досягає пластичної міцності 0,015...0,03 МПа, надлишок суміші («окраєць») врізують туго натягнутими струнами або прикочують спеціальним пристроєм. Зрізаний «окраєць» перемішують з водою в спеціальному змішувачі й перекачують у шлам-басейни для повторного використання.

Відформовані вироби надходять  на тепловологову обробку, яку

 

виконують переважно в автоклавах у середовищі насиченої водяної  пари при температурі 175...200 °С і тиску 0,8... 1,3 МПа. В автоклаві відбувається взаємодія кремнеземистого компонента з гідроксидом кальцію, внаслідок чого утворюються гідросилікати кальцію, як надають готовим бетонним виробам потрібної міцності та морозостійкості.                                                                  

Якщо в'яжучим є портландцемент, то можливе пропарювання відформованих виробів при атмосферному тиску й температурі пари 80... 100 °С. Проте одержувані при цьому вироби поступаються перед автоклавними в міцності, морозо- та тріщиностійкості.

Прогресивнішою є вібраційна технологія. Особливість її полягає в тому, що вироби виготовляють з високов'язких ніздрюватобетонних сумішей із зниженим водотвердим відношенням (В/Т = 0,3...0,4), які зазнають впливу вібрації послідовно на стадіях приготування, укладання у форми та формування виробів. У процесі вібрування ніздрюватобетонних сумішей відбуваєтьгя тиксо-г тропне розрідження їх, внаслідок чого знижуються в'язкість і пластична міцність. Змінюючи параметри вібрації (частоту, амплітуду, тривалість), можна регулювати пластично-в'язкі властивості нізд-рюватрбетонних сумішей і таким чином керувати процесами приготування сумішей та формування структури ніздрюватих бетонів. Із закінченням вібрування в'язкість і пластична міцність сумішей швидко відновлюються.

Завдяки застосуванню вібраційної  технології вдається значно скоротити  тривалість витримування виробів до гідротермальної обробки, знизити післяавтоклавну вологість виробів на 20 % і більше, поліпшити властивості готових виробів: підвищити міцність, збільшити морозостійкість, знизити усадочні деформації. При цьому ско-: рочується цикл їх виготовлення, зменшується витрата в'яжучого, металомісткість форм, скорочуються виробничі площі.

Ніздрюватобетонна суміш за цією технологією готується у віброгазобетонозмішувачах.

Вібраційна технологія дає змогу  формувати великі масиви   (об'ємом до 12 м³ і заввишки до 2 м) з наступним розрізуванням їх на вироби потрібної товщини. Це збільшує коефіцієнт  завантаження автоклавів, знижує собівартість готової продукції.

Одержуючи пінобетон та піносилікат, змішують попередньо приготовану розчинову суміш та технічну піну. Розчинову суміш одержують з в'яжучого (портландцементу чи вапна), кремнеземистого компонента й води так само, як і в технології газобетону чи газосилікату.

Технічну піну готують, інтенсивно збиваючи водний розчин піноутворювачів, які містять ПАР. Розрізняють піноутворювачї клее-каніфольний, смолосапоніновий, алюм сульфонафтеновий, а також гідролізрвану кров.

Пінобетонні та піносилікатні суміші готують звичайно в трибі рабанних пінобетонозмішувачах: у двох верхніх окремо готують піно й розчинову суміш, а в

нижньому — змішують їх. Не пізніш як через 15 хв після приготування ніздрюватобетонну суміш заливають у форми на повну висоту з наступним загладжуванням поверхні. Форми ви тримують доти, доки бетон не набуде потрібної структурної міцності (для пінобетону 8...16 год, для піносилікату — 4...8 год), і надсилають у автоклави для тепловологової обробки.

Залежно від'гарантованої міцності на стиск установлено так класи ніздрюватого бетону: ВО, 35; В0.75; В0.85; В1, В 1,5; В2,5, В3.5; В5; В7,5; ВІО; В12.5; В15; В17.5; В20. Міцність ніздрюватого бетону залежить від його середньої густини, виду й властивостей вихідних матеріалів, режиму тепловологової обробки та вологості.

За морозостійкістю ніздрюваті бетони поділяють на марки Р15, Р25, Р35, Р50, Р75 і  Р100.

Вимоги до основних властивостей ніздрюватих  бетонів установлюють залежно від їхнього призначення. Наприклад, конструкційні ніздрюваті бетони повинні мати клас за міцністю на стиск не менш як В5 (марка не менша ніж М75) і марку за морозостійкістю не менш як Р50.

Теплопровідність ніздрюватого бетону залежить здебільшого від його середньої  густини та вологості і перебуває  у межах 0,08... 0,30 Вт/(м • К); такий бетон має високі звукопоглинальні та звукоізоляційні  властивості.                                                     

За вогнестійкістю багато ніздрюватих  бетонів перевершують важкі цементні бетони через знижений вміст у них гідратних сполук.

Усадка ніздрюватих бетонів  при висиханні вища, ніж у важкого  бетону, і становить 0,5...0,7 мм/м для  автоклавного і до 3 мм/м.— для  безавтоклавного бетону.

Ніздрюваті бетони мають високу сорбційну вологість, паро-та повітропроникність.

З ніздрюватих бетонів виготовляють армовані панелі зовнішніх стін та покриття будівель, неармовані стінові блоки і камені, а також тепло- й звукоізоляційні і жаростійкі вироби. Застосовують ніздрюва-тобетоіші вироби у житлових, громадських, промислових та сільськогосподарських будівлях з відносною вологістю повітря не більше ніж 75 %. Зовнішні поверхні огороджувальних конструкцій з ніздрюватого бетону захищають густішим шаром розчину, дрібненими кам'яними матеріалами, облицювальною плиткою, гідрофобними Покриттями.