Расчет состава тяжелого бетона

Одной из основных технологических задач является проектиро­вание состава бетонной смеси. Целью проектирования (расчета) со­става бетона является определение расхода материалов (цемента, во­ды, песка, гравия или щебня) на 1 м³ бетонной смеси, при котором обеспечивается требуемая удобоукладываемость бетонной смеси, за­данная прочность бетона, а в некоторых случаях необходимая морозо­стойкость, водонепроницаемость или специальные свойства бетона, при этом заданная прочность бетона приобретается в назначенный срок при наименьшем расходе вяжущего.

Состав бетонной смеси можно задать двумя способами.

1. В виде массового (реже объемного, менее точного) соотноше­ния между количеством цемента, песка, гравия (или щебня) с указа­нием водоцементного отношения. Количество цемента принимают за единицу, поэтому состав бетонной смеси задают соотношением
цемент: песок: щебень = 1: х: у при В/Ц = Z. Например, 1: 2,3: 4,8 при В/Ц = 0,5.

В виде расхода материалов на 1 м³ уложенной и уплотненной
бетонной смеси, например:

Расход материалов указывают с точностью, которую может обес­печить принятый способ дозирования составляющих бетонной смеси.

Различают два состава бетона: номинальный (лабораторный), принимаемый для материалов в сухом состоянии, и производствен­ный (полевой) — для материалов в естественно-влажном состоянии. Обусловленное при расчете состава бетона рациональное соотноше­ние составляющих его материалов должно обеспечить:

приобретение бетоном в установленный срок прочности, на­зываемой классом бетона;

необходимую подвижность бетонной смеси с учетом конст­рукции, способа транспортировки смеси и метода ее уплотнения;

экономичность состава бетонной смеси, т.е. возможно мень­ший расход цемента на 1 м³ бетона.

Действующими стандартами установлен следующий наимень­ший допускаемый расход цемента на 1 м³ бетона: для сооружений, находящихся на открытом воздухе или в воде, 250 кг; для конструк­ций, находящихся внутри зданий, 220 кг; для бетона, уплотняемого вибрированием, 200 кг.

Существует несколько методов расчета состава бетона. В на­стоящее время наиболее распространен расчет и подбор состава тя­желого бетона по методу «абсолютных объемов», разработанный про­фессором Б.Г. Скрамтаевым и его научной школой. В основу этого метода положено условие, что тяжелый бетон, уложенный в свежем состоянии, приближается к абсолютной плотности, т.е. сумма абсо­лютных объемов исходных материалов равна 1 м³ уплотненной бе­тонной смеси:

где Ц, В, П, Щ(Г) —масса материалов, кг в 1 м³ бетона; р_ц; р_в; р_п;

р_щ — истинная плотность материалов, кг/м³; Ц/р_ц; В/р_в; Щ/р_щ — абсолютные объемы материалов, м³.

Состав бетона по методу Б.Г. Скрамтаева подбирают в два эта­па:

рассчитывают ориентировочный состав бетона, затем уточняют со­став бетона пробными замесами и испытанием контрольных образ­цов-кубов.

Ориентировочный расчет состава бетона. Исходными дан­ными для расчета являются: заданная марка (класс) бетона R§; ха­рактеристика бетонной смеси по степени подвижности или жесткости; характеристика исходных материалов — активность цемента R_n (марка цемента), насыпная и истинная плотность цемента, песка, гравия или щебня пустотность гравия или щебня и наибольшая крупность их зерен.

Порядок расчета:

определяют цементоводное или водоцементное отношение;

определяют расход воды на 1 м³ бетона;

рассчитывают расход цемента, щебня или гравия, песка на 1 м³ бетонной смеси;

пересчитывают номинальный состав бетонной смеси на про­изводственный с учетом влажности заполнителей;

5) определяют расход материалов на один замес бетоносмесителя. Цёментно-водное отношение вычисляют по заданной марке.

 

8.6. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА БЕТОННОЙ СМЕСИ

Производство бетонной смеси осуществляется на приобъектных бетоносмесительных узлах, автоматизированных бетонных заводах или в бетоносмесительных цехах заводов железобетонных изделии, которые в централизованном порядке снабжают бетонной смесью не­сколько строительных объектов. Основными технологическими про­цессами производства являются приготовление, транспортирование, укладка и уплотнение бетонной смеси с последующим уходом за уло­женным бетоном и контролем его качества.

Приготовление бетонной смеси включает две основные опе­рации — дозирование всех компонентов бетонной смеси и перемеши­вание их до получения однородной массы.

Дозирование материалов, т.е. отмеривание расхода материалов на замес бетоносмесителя, производят по массе. К этой операции ма­териалы всегда подготавливаются путем дробления, измельчения, обогащения и при необходимости высушивания или даже подогрева (при работах в зимнее время). На современных бетонных заводах ис­пользуют полуавтоматические и автоматические весовые дозаторы которые взвешивают цемент и воду с точностью до ±1%, заполните­ли- с точностью ±2%, при этом происходит автоматическая коррек­тировка воды затворения, так как установлено, что отсутствие кон­троля влажности заполнителей приводит к колебаниям значении прочности бетона до 15%, а подвижности смеси — до 3 раз. Количест­во материалов на один замес бетоносмесителя определяют с учетом расхода материалов на 1 м* бетонной смеси и значения коэффициен­та выхода бетонной смеси.

Перемешивание компонентов бетонной смеси производят в ое-тоносмесителях механизированным путем. Бетоносмесители могут иметь разную вместимость: малую (100...250 л), среднюю (375...500 л), большую (1200, 2400, 4500 л). Вместимость бетоносмесителей часто определяется не выходом готовой бетонной смеси, а суммой объемов загружаемых материалов. При перемешивании пустоты заполняются и объем готовой бетонной смеси будет меньше суммы объемов загру­жаемых материалов. Например, бетоносмеситель вместимостью 1200 л в среднем дает около 800 л бетонной смеси за один замес. В зависимо­сти от вида и характеристик бетонной смеси применяют различные способы перемешивания. Бетоносмесители бывают периодического (порционные) и непрерывного действия. В бетоносмесителях перио­дического действия рабочие циклы машины протекают с перерывами, т е в них периодически загружают порции материалов, перемешива­ют и выгружают бетонную смесь. В бетоносмесителях непрерывного действия все три операции производятся непрерывно, а готовая бетонная смесь через разгрузочное устройство непрерывным потоком поступает на транспортные средства. Производительность бетоносме­сителей непрерывного действия до 120 м³/ч, в то время как бетоносме­ситель периодического действия емкостью 2400 л имеет производи­тельность до 36 м³/ч. В зависимости от конструкции различают бетоносмесители со свободным падением материалов (гравитационные) и с принудительным смешиванием.

В смесителях первого типа перемешивают пластичные смеси. Перемешивание происходит при вращении барабанасмесителя (рис. 20),

 

 

Рис. 20. Бетоносмеситель стационарный емкостью 2400 л:

1 – загрузочное отверстие; 2 – смесительный барабан;

3 – цилиндр привода наклона барабана

 

к стенкам которого внутри приделаны лопасти. Лопасти привращении барабана захватывают материалы, поднимают их на некоторую высоту, откуда смесь свободно падает вниз, перемешиваясь и образуя однородную бетонную смесь. В бетоносмесителях принудительного перемешивания внутри барабана вращается вал с лопастями, перемешивающими бетонную смесь. В таких смесителях приготовляют жесткие смеси и легкобетонные смеси на пористых заполнителях. Перемешивание должно обеспечить сплошное обволакивание зерен заполнителя и равномерное распределение раствора в массе крупного заполнителя.

Большое влияние на качество бетонной смеси оказывает про­должительность перемешивания.

При перемешивании тяжелых бетонных смесей (с плотностью более 2200 кг/м³) в бетоносмесителях свободного падения продолжи­тельность перемешивания при объеме барабана до 425 л составляет 1 мин, 1200 л — 2 мин, 2400 л — 2,5 мин. При приготовлении низко­пластичных и жестких смесей время перемешивания следует увели­чить в 1,5...2 раза. В бетоносмесителях принудительного действия пе­ремешивание крупнозернистых смесей обычно продолжается 2...3мин, мелкозернистых — З...5мин. Хорошо перемешанная бетон­ная смесь, однородная по составу и цвету, при выгрузке из бетоносме­сителя выходит сплошным потоком, не расслаиваясь. По условиям эксплуатации бетоносмесители подразделяются на передвижные и стационарные Передвижные смесители используют при небольших объемах строительных работ, они имеют емкость до 250 л, а большего объема — бетоносмесители стационарные.

На автоматизированных бетонных заводах применяют бетоно­смесители непрерывного действия. При приготовлении жестких и сверхжестких бетонных смесей созданы вибросмесители, в которых перемешивание материалов осуществляется в сочетании с вибрацией, а в некоторых конструкциях — только вибрацией. При соответствую­щем режиме вибрации происходит интенсивное перемешивание смеси.

Транспортирование бетонной смеси. При перевозке бетон­ной смеси основным технологическим условием является сохранение однородности и обеспечение требуемой для укладки подвижности смеси. Транспортирование бетонных смесей заводом-изготовителем осуществляется в виде затворенной водой смеси, доставленной к мес­ту потребления в готовом для укладки виде; сухой смеси цемента с заполнителями, затворяемой водой в автобетоносмесителях в пути следования или непосредственно на строительном объекте. К месту укладки бетонную смесь доставляют различными видами транспорта. Транспортирование смеси на короткие расстояния производят лен­точными конвейерами, бетононасосами, вагонетками и др. Для гори­зонтальной и вертикальной подачи бетонной смеси в бетонируемые конструкции применяют также транспортеры и пневмонагнетатели (пневмотранспортные установки), подвесные бадьи. В отечественной практике до 80% всех бетонных смесей доставляют в автосамосвалах, автобетоносмесителях.

Обычно при температуре бетонной смеси 20...35 °С время пере­возки не должно превышать 45 мин, при 10...20 °С — 90 мин и при 5... 10 °С — 120 мин, в жаркую погоду — не более 30 мин, иначе це­мент начинает схватываться. Готовые бетонные смеси, доставленные на стройплощадку, необходимо немедленно использовать, не добав­ляя воды. Смесь сухих компонентов бетона можно перевозить в тече­ние длительного срока, поэтому в настоящее время практикуют доставку на объект сухих смесей, которые перемешиваются непосред­ственно на стройплощадке.

 

ЛЕГКИЕ БЕТОНЫ

Легкими называют бетоны, у которых средняя плотность от 500 до 1800 кг/м³. В настоящее время легкие бетоны широко используются для изготовления несущих и ограждающих сборных бетонных и же­лезобетонных конструкций. Конструкции из легких бетонов позволя­ют значительно снизить их массу, улучшить теплотехнические и аку­стические свойства зданий, успешно решить проблему объемного и многоэтажного строительства, проблему энергосбережения за счет уменьшения расхода топлива и энергии на отопление зданий. При­менение легких бетонов позволяет уменьшить стоимость строительст­ва на 10...20%, снизить затраты на транспортировку на 25%, снизить трудовые затраты на 50%, экономить материалы (особенно при возве­дении многоэтажных зданий) вследствие уменьшения массы конст­рукций (до 30...35%), увеличить производительность труда на 20%.

Легкие бетоны используют в разнообразных строительных кон­струкциях: каркасы зданий, панели стен, покрытия и перекрытия, а также напряженно-армированные элементы конструкций — пролет­ные строения мостов, фермы, балки и др. Удельная масса легких бетонов в основных конструкциях полносборных зданий может соста­вить около 60%.

Для изготовления легких бетонов используют несколько спосо­бов: применение пористых заполнителей, замена заполнителей воз­душными ячейками, сочетание первого и второго приемов. В зависи­мости от способа изготовления легкие бетоны делят на: легкие бетоны на пористых заполнителях и ячеистые бетоны.

Легкие бетоны на пористых заполнителях. Легкие бетоны на пористых заполнителях значительно отличаются от обычных тя­желых бетонов. Это отличие обусловлено особенностями применяе­мых пористых заполнителей. Пористые заполнители имеют низкую насыпную плотность, меньшую чем плотные, меньшую прочность, шероховатую поверхность зерен. Эти свойства резко изменяют водо-потребность и водосодержание бетонной смеси, меняются и основные свойства бетонной смеси и бетона. Легкие бетоны на пористых запол­нителях имеют пористость до 45%, плотность до 1800 кг/м³.

Легкие бетоны на пористых заполнителях классифицируют по нескольким признакам: по виду пористых заполнителей, по структу­ре, по назначению.

По виду пористых заполнителей легкие бетоны делят на пемзо­бетон, туфобетон, керамзитобетон, аглопоритобетон, шлакобетон и т.д. Для производства легких бетонов возможно применение одновремен­но различных видов пористых заполнителей. Так получают керамзи-топерлитобетон, керамзитовермикулитобетон и др. (в названии бето­на сначала указывают вид крупного заполнителя, а затем мелкого).

В легком бетоне может быть использован и органический за­полнитель — древесная дробленка, костра, гранулированный пенополистирол и т.д. Получается разновидность легкого «деревобетона», называемая арболитом, и пенополистиролбетон.

По структуре эти бетоны подразделяют на несколько видов: обыкновенный или плотный легкий бетон, в котором пустоты между зернами крупного заполнителя полностью заполнены цементно-песчаным раствором; крупнопористый (беспесчаный) — пустоты меж­ду зернами крупного заполнителя свободны. Крупнопористый бетон не содержит песка, что обусловливает его крупнопористое строение. Он экономичный и эффективный: имеет низкую плотность и малоте­плопроводный, что снижает расход топлива на отопление помещений в здании. Применяют его как стеновой материал для зданий высотой до четырех этажей. Разновидностью легкого бетона является поризованный бетон, в котором кроме легкого заполнителя имеется специ­ально поризованный цементный камень. Такая структура получается введением в бетонную смесь пенообразователя (устойчивой пены).

Изготовление поризованного бетона требует дополнительных трудо­затрат, поэтому его применение сравнительно ограничено.

По назначению легкие бетоны подразделяют на теплоизоляци­онные с плотностью не более 500 кг/м³ и теплопроводностью не более 0,2 Вт/(м-К), используемые в слоистых конструкциях как достаточно надежная теплоизоляция в виде плит и т.д.; конструкционно-теплоизоляционные с плотностью 500... 1400 кг/м³ и теплопроводностью 0,2...0,64 Вт/(м-К), совмещающие функции конструкционного и тепло­изоляционного материала и применяемые в несущих и самонесущих ограждающих конструкциях (стенах и перекрытиях); конструкционные с плотностью 1400...1800 кг/м³, теплопроводностью 0,35...0,6 Вт/(м-К), применяемые в несущих конструкциях (плиты перекрытий и покры­тий и другие элементы). Прочность теплоизоляционных легких бето­нов на сжатие обычно не превышает 1,5 МПа, конструкционно-теплоизоляционных — 2,5... 10, конструкционных — 15...50 МПа.

Наибольший объем выпускаемых легких бетонов приходится на долю конструкционно-теплоизоляционных.

Вяжущим веществом в легких бетонах служит обычный порт­ландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент или быстротвердеющий портландцемент. Выбор вида вяжущего зави­сит от условий твердения изделий из легкого бетона (естественное, пропаривание, автоклавная обработка и др.), требуемой прочности бетона и эксплуатационных условий конструкций.

Пористые заполнители. Главная роль в формировании свойств и структурных особенностей легких бетонов принадлежит по­ристым заполнителям. В качестве заполнителей для легких бетонов применяют природные и искусственные сыпучие пористые материа­лы в виде щебня или гравия с насыпной плотностью не более 1000 кг/м³ при крупности зерен 5...40 мм и песка с насыпной плотно­стью не более 1200 кг/м³ при крупности зерен до 5 мм. Природные по­ристые заполнители изготовляют дроблением и рассевом легких гор­ных пород — пемзы, вулканического туфа, пористых известняков, известняка-ракушечника и др. Искусственные пористые заполнители получают из отходов промышленности и термической обработкой си­ликатного, глинистого, шлакового и другого минерального сырья. К ним относятся: керамзит и его разновидности (зольный гравий, глинозольный керамзит и др.), аглопорит, шлаковая пемза (термо­зит), вспученные перлит и вермикулит.

По форме и характеру поверхности пористые заполнители мо­гут иметь округлую, относительно гладкую поверхность (керамзито­вый гравий) или угловатую и шероховатую поверхность (аглопоритовый щебень, щебень из шлаковой пемзы).

Пористый песок рассеивают на две фракции: мелкий песок (размер зерен до 1,25 мм) и крупный (размер зерен 1,25 до, 5 мм). По­ристый щебень (гравий) рассеивают на три фракции: 5...10; 10...20 и 20...40 мм.

Важнейшими показателями свойств пористых заполнителей является насыпная плотность, плотность и прочность зерен, водопо-глощение, морозостойкость и др.

По величине насыпной плотности в сухом состоянии (кг/м³) по­ристые заполнители подразделяют на марки: М100; М150; М200; М250; М300; М350; М400; М500; М600; М800; М1000 и М1200. Водо-поглощение заполнителя зависит как от величины общей пористости, так и от структуры порового пространства. Если поверхность зерен имеет оплавленную корочку (керамзитовый гравий), то водопоглоще-ние значительно снижается. Прочность пористых заполнителей опре­деляется путем раздавливания зерен в стальном цилиндре. Для по­ристых заполнителей установлено 11 марок по прочности: П25; П35; П50; П75; ПЮ0; П125; П150; П200; П250; П300; П350.

Содержание вредных примесей в пористых заполнителях, вы­зывающих коррозию цементного камня и снижение стойкости бетона в эксплуатационных условиях не должно превышать 1%. К вредным примесям относят водорастворимые сернистые соединения, а также глинистые и пылевидные частицы.

Бетонные смеси с пористыми заполнителями приготовляют в бетоносмесителях, работающих по принципу принудительного пере­мешивания, используя более тщательное перемешивание. Укладку и уплотнение смеси в форме производят такими же способами, как и формование изделий из тяжелого бетона. Для ускорения твердения отформованных из легкобетонной смеси изделий применяют пропа-ривание, электропрогрев или автоклавную обработку.

Свойства легких бетонов на пористых заполнителях. Ос­новными свойствами этих бетонов являются плотность, теплопровод­ность, прочность и морозостойкость.

Средняя плотность наиболее распространенных легких бето­нов на пористых заполнителях определяется видом и качеством за­полнителей (плотностью, зерновым составом и др.), активностью и расходом вяжущего, водоцементным отношением, способом уплотне­ния бетонной смеси, условиями и сроком ее твердения.

Теплопроводность бетона зависит от плотности, пористости, ха­рактера пор и других факторов. В легком бетоне тепло передается че­рез твердый остов и воздух, заполняющий поры, а также в результате конвекции воздуха в замкнутом объеме, поэтому чем меньше объем пор, тем лучшими теплоизолирующими свойствами обладает бетон. Теплопроводность у легких бетонов колеблется от 0,07 до 0,7 Вт/(мК). Толщина наружной стены в зависимости от теплопроводности легкого бетона может изменяться от 20 до 40 см.

Прочность легких бетонов зависит от активности цемента, во-доцементного отношения, условий и длительности твердения, проч­ности заполнителей и других факторов. Введение в бетон пористых заполнителей приводит к снижению его прочности. Основным пока­зателем прочности является класс бетона по прочности при сжатии. В соответствии со стандартом СТ СЭВ 1406—78 по пределу прочности при сжатии установлены следующие классы, МПа: В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В17,5; В20; В22,5; В25; ВЗО; В40; для теплоизо­ляционных бетонов, кроме названных, предусмотрены классы: В0,35; ВО,75; В1. Без учета требований стандарта СЭВ бетоны делят по прочности при сжатии на марки, кгс/см²: М35; М50; М75; М100; М150; М200; М250; М300; М350; М400; М450; М500, а для теплоизо­ляционных предусмотрены марки: М5; М10; М15; М25. Для плотных легких бетонов, изготовленных с применением пористого песка, ха­рактерна более значительная прочность при растяжении, чем для обычных тяжелых бетонов.

Морозостойкость легких бетонов при правильно подобранном составе не ниже морозостойкости тяжелых. Бетоны на портландце­менте обладают более высокой морозостойкостью, которая возрастает с увеличением количества цемента. По морозостойкости легкие бето­ны имеют марки: F25; F35; F50; F75; F100; F150; F200; F300; F400; F500. Благодаря высокой морозостойкости легкие бетоны на пористых заполнителях успешно используют в гидротехническом строительстве (F300 и выше), мостостроении.

Ячеистые бетоны являются разновидностью легких бетонов. Ячеистым бетоном называют искусственный каменный материал, состоящий из затвердевшего вяжущего вещества и равномерно рас­пределенных в нем искусственно созданных пор в виде ячеек, запол­ненных воздухом или газом. Ячейки имеют сферическую форму и диаметр 0,5...2 мм, их разделяют тонкие и прочные перегородки за­твердевшего цементного камня, образующие пространственный не­сущий каркас материала. Благодаря ячеистой структуре бетон имеет небольшую плотность и малую теплопроводность. Классифицируют ячеистые бетоны по нескольким признакам: по способу получения по­ристой структуры, по виду вяжущего, по характеру твердения и по назначению.

По виду вяжущего различают: бетоны на основе портландце­мента или смешанных цементов (газо- и пенобетоны), известково-кремнеземистых вяжущих (газо- и пеношлакобетоны), гипсовых вя­жущих (газо- и гипсобетоны). В названии ячеистого бетона дается вид кремнеземистой добавки (газо-, пенозолобетоны, газо-, пенозолосили-катыи др.).

По характеру твердения различают автоклавные и безавто­клавные ячеистые бетоны. Автоклавные бетоны твердеют в среде на­сыщенного водяного пара в автоклавах, а безавтоклавные — в естест­венных условиях, в пропарочных камерах, термореактивных формах и т.п. Автоклавная обработка при 175... 190 °С и давлении пара 0,8...1,2МПа способствует получению ячеистых бетонов с высокими показателями механических свойств, так как высокая температура пара и влажная среда значительно ускоряют процесс твердения вя­жущего, способствуют взаимодействию его с кремнеземистым к'омпо-нентом с образованием гидросиликата кальция, обладающего до­вольно высокими прочностью и долговечностью.

По назначению ячеистые бетоны делят на теплоизоляционные с плотностью в воздушно-сухом состоянии до 500 кг/м³ и общей порис­тостью 75...80%; конструкционно-теплоизоляционные с плотностью 500...900 кг/м³ и общей пористостью 60...70%; конструкционные с плотностью 900...1200 кг/м³, с объемом пор 40...55%. Наиболее широко применяют конструкционно-теплоизоляционные и теплоизоляцион­ные ячеистые бетоны: из них изготовляют панели наружных и внут­ренних стен и покрытий зданий, стеновые и теплоизоляционные бло­ки, ограждающие конструкции, теплоизоляционные и акустические плиты, скорлупы и другие изделия. Стены из ячеистого бетона на 20...40% легче и дешевле стен из легких бетонов на пористых запол­нителях. Из ячеистого бетона также изготовляют плиты для бесчер­дачных крыш и чердачных перекрытий жилых зданий и плиты по­крытий промышленных зданий.

В зависимости от способа порообразования ячеистые бетоны де­лят на пенобетоны и газобетоны.

Пенобетоны получают смешиванием цементного теста или це-ментно-песчаного раствора с устойчивой пеной. Устойчивую пену по­лучают энергичным перемешиванием пенообразователя с водой. В качестве пенообразователя используют несколько видов поверхно­стно-активных веществ: жидкая смесь канифольного мыла и живот­ного клея, водный раствор сапонина (вытяжка из растительного мыльного корня). Лучшими пенообразователями являются алюмо-сульфонафтеновый и препарат ГК (гидролизованная кровь с боен). Клееканифольный пенообразователь при длительном взбивании дает большой объем устойчивой пены; смолосапониновый сохраняет свои свойства около 1 мес.

Пену, цементное тесто или раствор, а также их смесь приготавливают в трехбарабанных пенобетономешалках (рис. 21).

Рис. 21. Схема трехбарабанной пеноб етономешалки, приггтовление:

а – устойчивой пены; б – цементного теста; в – пенобетонной смеси

В двух верхних барабанах вращаются валы с лопастями: в одном взбивается пена, во втором смешивается цемент с водой и кремнеземистым компонентом. Под ними находится третий барабан, в котором в течение 2...3 мин тщательно перемешивают готовую пену и раствор. Пенобетонную смесь разливают в формы для изделий, которые направляют в автоклавы или пропарочные камеры для твердения.

Газобетон получают смешиванием портландцемента (нередко с добавкой воздушной извести), кремнеземистого компонента и газооб-разователя. В качестве газообразователя применяют тонкоизмель-ченный алюминиевый порошок (пудру) или пергидроль (водный рас­твор перекиси водорода Н₂О₂). Процесс газообразования происходит в результате химического взаимодействия между гидроксидом каль­ция и алюминиевой пудрой по реакции:

ЗСа(ОН)₂ + 2А1 + 6Н₂О = ЗСаО • А1₂О₃ • 6Н₂О + ЗН₂

 

Выделяющийся водород вспучивает тесто, которое затвердевая, сохраняет пористую структуру. Алюминиевую пудру для лучшего распределения ее в смеси применяют в виде водной суспензии. Газо­бетонные изделия изготовляют литьевым, вибрационным и резатель­ным способами. В настоящее время наиболее распространена литье­вая технология. В газобетоносмеситель загружают песчаный или зольный шлам, затем воду, вяжущее и суспензию газообразователя.

Готовую смесь в возможно более короткий срок загружают в формы, заполняя их с таким расчетом, чтобы после окончания вспу­чивания форма была заполнена доверху (рис. 21). Избыток смеси (горбушку) после схватывания срезают проволочными струнами. По­сле вызревания в формах газобетон обычно подвергают ускоренному твердению в автоклавах.

Газобетон проще в изготовлении, изделия из него имеют более мелкие поры и более устойчивое качество.

Свойства ячеистых бетонов. Свойства ячеистых бетонов оп­ределяются составом и структурой материала и, прежде всего, общей пористостью, которая колеблется от 50 до 90%.

Рис. 22. Формирование газобетона:

1 – подготовительная форма; 2 – заливка формы готовой смесью;

3 – разрез формы после вспучивания смеси:

4 – готовое изделие со срезанной «горбушкой »

Плотность является главной количественной характеристикой структуры ячеистого бетона, определяющая все его технические свойства. По показателям плотности ячеистый бетон имеет марки (кг/м³): D300; D400; D500; D600; D700; D800; D900; D1000; D1100; D1200. По назначению ячеистые бетоны делят на теплоизоляционные плотностью 300...500 кг/м³; конструкционно-теплоизоляционные плотностью 500...900 кг/м³ и конструкционные плотностью 900... 1200 кг/м³.

Прочность ячеистого бетона определяют при сжатии образцов-кубов с длиной ребра 100 мм, прошедших автоклавную обработку и имеющих влажность 10% по массе. В соответствии со стандартом СТ СЭВ 1406—78 по пределу прочности при сжатии установлены сле­дующие классы, МПа: В1; В1,5; В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; ВЮ; В12,5; В15. Без учета требований этого стандарта, показатели прочности на сжатие характеризуются марками; кгс/см²: М5; М10; М15; М25; М35; М50; М75; М100; М150; М200.

Морозостойкость ячеистого бетона зависит от особенностей поровой структуры бетона. Для повышения морозостойкости стремятся создать ячеистую структуру с замкнутыми порами. Это достигается использованием вибрации при формовании изделий. Вибрация газо­бетонной смеси разрушает крупные ячейки и образует равномерно распределенные мелкие замкнутые поры. По морозостойкости ячеи­стые бетоны имеют следующие марки: F15; F25; F35; F50; F70; F100.

Водопоглощение так же, как и морозостойкость, зависит от ве­личины и характера пористости. При плотности 700...900 кг/м³ водо­поглощение по массе составляет 30...40%.

Теплопроводность ячеистого бетона зависит от плотности и влажности. Теплопроводность особо легкого бетона влажностью 15...20% и плотностью 1000 кг/м³ не выше 0,25 Вт/(м-К), а влажностью 3...8% не выше 0,15 Вт/(мК); при уменьшении средней плотности до 200...250 кг/м³ она равна 0,08...0,07 Вт/(м-К), что соответствует хоро­шим теплозащитным материалам.

Влажность ячеистых бетонов после автоклавной обработки со­ставляет обычно 15...35%. Для защиты от коррозии стальную армату­ру покрывают цементно-битумной или цементно-полистирольной об­мазкой.

Ячеистые бетоны имеют высокую звукоизолирующую и звукопо­глощающую способность, поэтому их используют для изготовления звукопоглощающих плит для акустической отделки потолков и стен. По огнестойкости многие ячеистые бетоны превосходят тяжелые це­ментные бетоны (4 ч при 800 °С). Изделия из ячеистого бетона подда­ются механической обработке (пилению, фрезерованию, сверлению и др.); в процессе производства введением пигментов может быть из­менен цвет изделия (от белого до серо-синего).

Применяют ячеистые бетоны для легких железобетонных кон­струкций и теплоизоляции. Из общего выпуска изделий из ячеистых бетонов теплоизоляционные плиты и элементы составляют около 60%, стеновые панели и блоки — 30, конструкции покрытий — 10% Конструкции из ячеистых бетонов долговечны в зданиях с сухим и нормальным влажностным режимами (относительная влажность воз­духа 60... 70%).

Контрольные вопросы и задания

1. Чем обусловлено широкое распространение бетона? 2. Что та­кое бетон, из каких материалов изготовляют этот камень? 3. Каковы основные разновидности бетонов? 4. Охарактеризуйте компоненты бетонной смеси и роль каждого из них. 5. Как и какими приборами определить подвижность и жесткость бетонной смеси? 6. Назовите и охарактеризуйте основные свойства бетона. 7. Кратко изложите тех­нологию приготовления бетонной смеси. 8. Расскажите о механизмах, при помощи которых уплотняют бетонную смесь. 9. Назовите способы зимнего бетонирования. 10. Перечислите разновидности легких бето­нов. 11. Охарактеризуйте основные свойства и укажите области при­менения легких бетонов на пористых заполнителях. 12. Каким обра­зом получают ячеистые бетоны: пенобетоны и газобетоны? 13. Охарактеризуйте основные свойства и области применения ячеи­стых бетонов.