Заполнители для легких бетонов

Модуль упругости пористых заполнителей значительно ниже, чем плотных. Это  обусловливает одну из наиболее существенных особенностей легких бетонов - их повышенную деформативность.

Керамзит занимает первое место по объему производства из всех искусственных пористых заполнителей. Для его изготовления наиболее пригодны легкоплавкие глинистые породы, характеризуемые способностью вспучиваться при обжиге.

Химический состав этих пород находится в следующих пределах: 50-55% - Si0₂, 15-25%-АI₂О_з, до 3%-СаО, до 4%-МgО, 6,5-10%-(Fе₂0_з+ +FeO), 3,5-5%-(Nа₂О+К₂О). Они не должны содержать более 30 % песчаных и пылеватых частиц, а также карбонатные частицы крупнее 0,2 мм, гипс и более 1-2 % тонкодисперсных органических примесей. В качестве сырья для производства керамзита применяют также золу ТЭС или золошлаковую смесь.

Керамзитовое сырье должно иметь  коэффициент вспучиваемости (отношение  объема вспученной к объему сырцовой гранулы) не менее 2, температуру обжига не выше 1523 К, интервал вспучивания не менее 50 К.

Различают сухой, пластический и мокрый способ производства керамзита. Сухой  способ применяют при использовании камнеподобного глинистого сырья (сланцы, шунгиты, аргиллиты и др.), мокрый - хорошо размокаемого сырья, разводимого до влажности пульпы около 50%.

Наибольшее распространение получил  пластический способ (рис. 1), при котором  из рыхлого глинистого сырья после  предварительной переработки до состояния пластичной массы формуются гранулы влажностью до 20 %, последние после подсушки или сразу направляют во вращающуюся печь. Для улучшения свойств керамзита в глиняную массу иногда вводят железистые и органические добавки. Гранулы направляют во вращающиеся печи, где сначала постепенно нагревают до 470-880 К, а затем быстро поднимают температуру до 1б50 К После обжига керамзит охлаждается, фракционируется и поступает на склад готовой продукции.

Керамзитовый гравий выпускают  первой и высшей категории качества десяти марок по насыпной плотности: 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 700 и 800. Каждой марке по плотности соответствует определенная марка керамзита по прочности. Заполнитель не должен содержать известковых и других включений, обусловливающих потерю в массе пробы при кипячении более 5 %, должен выдерживать не менее 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания с потерей массы не более 8 % (для гравия высшей категории качества 5 %). Среднее значение коэффициента формы заполнителя для керамзита должно быть 1,5. Водопоглощение за 1 ч для керамзита с плотностью до 400 кг/м³ должно составлять не более 25 %, 450-600 кг/м³-20 %, 700-800 кг/м³ - 15%. Для гравия высшей категории качества нормируется коэффициент вариации по насыпной плотности и прочности соответственно 5 и 15% за 12 предыдущих месяцев.

Шлаковая  пемза (термозит) - один из наиболее эффективных видов искусственных пор истых заполнителей. Ее получают поризацией шлаковых расплавов в результате их быстрого охлаждения водой, воздухом или паром.

Размер пор шлаковой пемзы в  зависимости от способа получения  колеблется от 0,04 до 4,5 мм, пористость - 52-78%, а водопоглощение - 10-55 %. Щебень выпускают с насыпной плотностью 300-800 и марками по прочности 25-150.

Трудозатраты на изготовление 1 м³ шлаковой пемзы в 5 раз меньше, чем на другие пористые заполнители, а производительность труда в 4-5 раз выше.

Вспученный  перлит. Перлит - вулканическая стекловидная порода, содержащая 65-75% аморфного кремнезема и около 1-2% связанной воды. При термической обработке в диапазоне температур 1250-1550К перлит размягчается и вспучивается в основном в результате, интенсивного выделения паров воды. Коэффициент вспучивания перлита достигает 10-12. Для термической подготовки перлита применяют в основном противоточные вращающиеся печи длиной 5-8 м и внутренним диаметром 0,7-1,2 м. До обжига сырье часто подвергают предварительной термической обработке с целью предотвратить последующее растрескивание породы и получения вспученного перлита с наименьшей плотностью. В этом случае при температуре 250-4500С удаляется свободная и слабосвязанная вода.

На качество готового продукта, характер и степень его вспучивания  влияет размер зерен. Оптимальным размером зерен обжигаемого перлита считают 5-15 мм.

Перлитовый щебень выпускают 4 марок по объемной массе: 300, 400, 500 и 600. Потери массы его при 15-кратном замораживании и оттаивании должны быть не более 10 %. По мере увеличения объемной массы с 300 до 600 допустимое водопоглощение за 1 ч для перлитового щебня уменьшается от 75 до 30 % .

Перлитовый песок - наиболее легкий из пористых песков. Для легких бетонов пригоден перлитовый песок с минимальной насыпной плотностью 200. Содержание пылевидных фракций в нем не должно превышать 10%.

 

                        4. Основные свойства продукции

 

Легкие бетоны отличаются от тяжелых  наличием в зернах заполнителя пор  разной величины. Прочность пористых заполнителей обычно ниже прочности  цементного камня. Вместе с тем благодаря  пористой структуре пористые заполнители  лучше сцепляются с цементным камнем. Обычно поры в пористых заполнителях имеют диаметр 0,1-1 мм. В них проникает влага и цементное тесто, что способствует сцеплению заполнителей с цементным камнем. Особенно повышенной адгезией по отношению к цементному камню обладают пористые заполнители с развитой открытой пористостью.

Для легких бетонов характерны процессы самовакуумирования.

В результате отсасывания воды из цементного теста зернами пористого  заполнителя в последних защемляется  определенное количество воздуха. Объем отсасываемой воды оказывается больше объема, вытесненного из заполнителей воздуха. Пузырьки защемленного в капиллярах воздуха в результате всестороннего сжатия имеют повышенное давление, отчего развивается градиент, способствующий уплотнению бетона, повышению сил сцепления в контактной зоне и прочности бетона.

Вследствие большей близости значений пористости и прочности заполнителей и цементного камня и их деформативных  свойств, напряжения, вызываемые внешними механическими воздействиями в  легких бетонах, часто распределяются более равномерно, чем в тяжелых. Большая однородность легких бетонов достигается, если нет четко выраженной границы между раствором и зернами крупного заполнителя. Это xapaктерно, например, для аглопорито- и шлакопемзобетонов. В отличие от них для керамзитобетона характерны три зоны с различной пористостью: цементный камень, поверхностная оболочка и ядро заполнителя. По мере повышения однородности легких бетонов при прочих равных условиях возрастает прочность и улучшаются деформативных свойства.

Плотность является важнейшим показателем качества легких бетонов. Различают плотность в сухом состоянии и при различной влажности. Первый показатель является стандартным и для данного вида легкого бетона величиной постоянной, второй зависит от условий приготовления и эксплуатации бетона.

Значение плотности легкого  бетона связано с основными показателями его качества: прочностью, теплопроводностью, проницаемостью и др.

По этому показателю легкие бетоны подразделяют на марки: Д200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000; 1100; 1200; 1300; 1400; 1500; 1600; 1700; 1800; 1900 и 2000.

          Прочность легких бетонов, как и обычных, зависит от активности цемента, водоцементного отношения, условий и длительности ,твердения, прочности заполнителей и некоторых других факторов.

Введение в бетон пористых заполнителей приводит к снижению его прочности  и тем в большей степени, чем  больше содержание заполнителя и  меньше его плотность.Таким образом, на определенном пористом заполнитель при неизменном его содержании в бетоне можно приготовить легкий бетон лишь с определенной предельной прочностью. Для получения легкого бетона разных марок следует выбирать прочность заполнителя такой, чтобы обеспечить рациональное использование цемента.Критерием эффективности пористого заполнителя в бетоне является расход цемента, необходимый для получения требуемой прочности. Чем меньше прочность заполнителя и больше его пустотность, тем в большей мере ощущается повышение количества цемента для достижения бетоном максимальной прочности.

Существенное влияние на прочность  легких бетонов оказывает содержание в нем крупного пористого заполнителя. Влияние концентрации заполнителя  зависит от соотношения его прочности и прочности раствора. Обычно, при достаточно высокой прочности раствора в конструктивных легких бетонах увеличение концентрации заполнителя приводит к уменьшению прочности бетона. При малом различии в прочности раствора и бетона, например в конструктивно-теплоизоляционных легких бетонах, максимальная прочность достигается при определенной оптимальной концентрации заполнителя.

            Для плотных легких бетонов, изготовленных с применением пористого песка, характерна более значительная прочность при осевом растяжении, чем для обычных тяжелых бетонов. Для конструктивно-теплоизоляционных легких бетонов отношение прочности при растяжении к прочности при сжатии колеблется в пределах 0,12-0,17, для конструктивных 0,06-0,1.

Основным показателем прочности  легкого бетона является класс бетона установленный по прочности его на сжатие: В2; 2,5; 3,5; 5; 7,5; 10; 12,5; 17,5; 20; 22,5; 25; 30; 40; для теплоизоляционных бетонов, кроме того, предусмотрены классы В0,35; 0,75 и 1.

Эффективность легкого бетона в  значительной мере определяется величиной  коэффициента конструктивного качества, представляющего отношение предела прочности к плотности. Для легких бетонов на различных пор истых заполнителях этот показатель колеблется в пределах от 0,025 до 0,26. По мере повышения прочности и с переходом к конструктивным бетонам различие в величине коэффициента конструктивного качества постепенно уменьшается.

Водонепроницаемость легких бетонов не снижается с применением пористых заполнителей низкой скорости фильтрации воды через легкие бетоны способствует высокая плотность их контактной зоны, наличие уплотненной оболочки цементного камня вокруг зерен заполнителя. При создании необходимой плотной структуры легкие бетоны, так же как и тяжелые, надежно защищают от коррозии арматуру. Если бетон имеет недостаточную плотность, то арматуру необходимо покрывать защитными покрытиями: цементнобитумными, цементно-казеиновыми и др.

Морозостойкость легких бетонов при правильно подобранном составе не ниже морозостойкости тяжелых.

                                                    5. Заключение

 

Из всего сказанного выше можно сделать вывод, что написанная в начале работы фраза (Легкий бетон — эффективный материал, который имеет большую перспективу.) верна.

 Легкие бетоны классифицируют  в зависимости от структуры,  вида вяжущего и пористости  заполнителей, области применения.

Для приготовления легких бетонов  применяют портландцемент и различные  заполнители. К основным свойствам  лёгких бетонов можно отнести  прочность, плотность, водонепроницаемость  и морозостойкость. Основным показателем прочности легкого бетона является класс бетона установленный по прочности его на сжатие: В2; 2,5; 3,5; 5; 7,5; 10; 12,5; 17,5; 20; 22,5; 25; 30; 40; для теплоизоляционных бетонов, кроме того, предусмотрены классы В0,35; 0,75

Наряду с прочностью важной характеристикой  легкого бетона является его плотность в сухом состоянии. По этому показателю легкие бетоны подразделяют на марки: Д200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000; 1100; 1200; 1300; 1400; 1500; 1600; 1700; 1800; 1900 и 2000.

                     6. Список использованной литературы

 

1. Микульский В.Г. и др. Строительные материалы и изделия – М.: Изд-во АСВ, 2007.-520 с.
2. Комар А.Г., Баженов Ю.М., Сулименко Л.М. Технология производства строительных материалов: Учеб. для вузов по спец. «Экономика и орг. пром. строит. материалов». – М.: Высш.шк., 1984. – 408 с., ил.
3. Наназашвили И. Х. Строительные материалы, изделия и конструкции: справочник.- М.: Высш. шк., 1990. – 495 с.: ил.