Ячеистые бетоны
Ячеистые бетоны являются разновидностью легких бетонов с равномерно распределенными порами (до 85 % от общего объема бетона); их получают в результате затвердевания предварительно вспученной порообразователем смеси вяжущего, воды и кремнеземистого компонента.
По виду применяемого вяжущего ячеистые бетоны делят на следующие группы: газобетоны и пенобетоны, получаемые на основе портландцемента или цементно-известкового вяжущего; газосиликаты и пеносиликаты на основе смеси извести-кипелки и кварцевого песка; газошлакобетоны и пено-шлакобетоны, изготавливаемые из смеси извести и тонкомолотых доменных гранулированных шлаков или золы-уноса.
По условиям твердения различают ячеистые бетоны пропаренные и автоклавного твердения. По назначению и плотности ячеистые бетоны делят на теплоизоляционные с плотностью в сухом состоянии до 500 кг/м 3, конструкционно-теплоизоляционные с плотностью 500–900 кг/м 3и конструкционные с плотностью 900– 1200 кг/м 3. По показателям плотности установлено десять марок ячеистого бетона от Д300 до Д1200.
Ячеистые бетоны, будучи материалами весьма пористыми, отличаются низкой плотностью и, соответственно, относительно невысокой прочностью. Такая же связь, но несколько другого порядка, существует между плотностью и теплопроводностью – показателем, особо важным для ячеистых бетонов. Теплопроводность ячеистых бетонов изменяется в пределах 0,07—0,25 Вт/(м °С). В идеальном случае структура ячеистого бетона представляет замкнутые ячейки размером 0,4–1,5 мм. Равномерность размеров и замкнутый характер пор уменьшают концентрацию напряжений в цементной оболочке ячеек, распределение напряжений происходит равномерно по сечению элемента, и прочность ячеистого бетона увеличивается. При неудовлетворительной структуре наряду с мелкими замкнутыми порами присутствуют открытые крупные ячейки, которые могут сообщаться не только между собой, но и с окружающей средой. При такой структуре ячеистого бетона уменьшаются прочность и морозостойкость, увеличиваются теплопроводность и водопоглощение. Высокая морозостойкость ячеистых бетонов объясняется особенностями их строения – большим количеством замкнутых пор, наполненных воздухом или газом. Для ячеистых бетонов установлены следующие марки морозостойкости: F15, 25, 35, 50 и 100.
Важным показателем прочности ячеистого бетона является прочность камня-оболочки ячейки, которая зависит не только от вида вяжущего, но и условий его твердения и влажности бетона. Наиболее высокую прочность имеют бетоны после автоклавной обработки, при этом значительно экономится вяжущее вещество. В зависимости от гарантированных значений прочности ячеистого бетона на сжатие установлены следующие классы (МПа) ВО,35; 0,75; 0,85; 1; 1,5; 2,5; 3,5; 7,5; 10; 12,5; 15; 17,5 и 20.
Большие усадочные деформации вызываются изменением влажности при высыхании бетона, их величина зависит главным образом от начальной влажности изделий после тепловлажностной обработки. После автоклавного твердения влажность изделий доходит до 25 % по массе, а после пропаривания – до 50 %. Усадка после высыхания достигает соответственно 1,2 и 2,5 мм/м. От усадочных деформаций могут появиться трещины, значительно снижающие долговечность изделий. Введение в состав ячеистого бетона немолотого песка или снижение расхода воды затворения, а также применение более совершенной технологии изготовления изделий – вибровспучивания с последующей автоклавной обработкой – позволяют значительно снизить усадочные деформации.
Вяжущим для приготовления ячеистых бетонов обычно служат портландцемент, молотая негашеная известь. В качестве кремнеземистого компонента используют измельченный кварцевый песок, молотые доменные шлаки и золу-унос. Вода для ячеистых бетонов должна удовлетворять общим требованиям, предъявляемым к воде для бетонов. Для образования ячеистой структуры бетона применяют пено– и газообразователи. В качестве пенообразователей используют несколько видов поверхностно-активных веществ, способствующих получению устойчивых пен. Клееканифольный пенообразователь приготовляют из мездрового клея, канифоли и водяного раствора едкого натра; смолосапониновый – из мыльного корня и воды, иногда для увеличения стойкости пены в него вводят жидкое стекло; алюмосульфонафтеновый – из керосинового контакта, сернокислого глинозема и едкого натра; пенообразователь ГК – из гидролизованной боенской крови и сернокислого железа. В качестве газообразователей используют алюминиевую пудру ПАК-3 или ПАК-4 с содержанием активного алюминия 82 % и тонкостью помола 5000–6000 см 2/г. Расход алюминиевой пудры зависит от плотности получаемого газобетона и составляет 0,25—0,6 кг/м 3.
Пенобетоны —это смесь цементного теста или раствора с устойчивой пеной. Пену получают взбиванием жидкой смеси канифольного мыла и животного клея или водного раствора сапонина. Такая пена имеет устойчивую структуру, хорошо смешивается с цементным тестом и раствором, которые распределяются по пленкам, окружающим воздушные ячейки, и в этом положении затвердевают. Лучшими пенообразователями являются алюмосульфона-фтеновые и пенообразователь ГК.
Пену, цементное тесто или раствор, а также их смесь приготовляют в специальных пенобетоносмесителях, состоящих из трех барабанов, внутри которых вращаются валы с лопастями. Готовое тесто из верхнего барабана переливается в нижний, туда же из второго верхнего барабана поступает готовая пена, после чего тесто и пену тщательно перемешивают в течение 2–3 мин. Приготовленная смесь поступает в бункера, из которых разливается в формы для изделий. До тепловлажностной обработки смесь выдерживают в формах. За это время пеномасса приобретает начальную прочность, не разрушаясь при встряхивании. Сократить время выдержки можно путем использования быстросхватывающихся цементов или путем введения добавок – ускорителей твердения.
По физико-механическим свойствам различают пенобетон теплоизоляционный, конструктивно-теплоизоляционный и конструктивный. Теплоизоляционный пенобетонотливается в виде блоков размером 100x50x50 см и больше, которые после затвердевания распиливают на плиты. Этот вид пенобетона имеет прочность до
2,5 МПа. Его применяют для теплоизоляции железобетонных покрытий, перегородок и т. д. Конструктивно-теплоизоляционный пенобетонимеет прочность 2,5–7,5 МПа, применяют его для ограждающих конструкций. Из конструктивного пенобетонаизготовляют изделия для покрытий. Их армируют двумя сетками из проволоки диаметром 3–5 мм. Конструктивный пенобетон, прочность которого доходит до 20 МПа, широко используют в трехслойных ограждающих конструкциях отапливаемых зданий.
Газобетонполучают из смеси портландцемента, кремнеземистого компонента и газообразователя. В качестве газообразователя широко используется алюминиевая пудра, которая, реагируя с водным раствором гидроксида кальция, выделяет водород, вызывающий вспучивание цементного теста. Последнее, затвердевая, сохраняет пористую структуру. В портландцементных бетонах гидроксид кальция образуется в результате гидролиза трехкальциевого силиката, для ускорения этого процесса в смесь добавляют известь до 10 % от массы цемента.
Алюминиевую пудру для лучшего распределения в смеси применяют в виде водной суспензии. Так как алюминиевый порошок при изготовлении на заводе парафинируют и частицы алюминия не смачиваются водой, то для удаления пленки парафина алюминиевую пудру предварительно прокаливают в электропечах при температуре 200 °C, чтобы исключить возможность воспламенения порошка или взрыва. Кроме того, для придания пудре гидрофильных свойств ее обрабатывают водным раствором СДБ, канифольного мыла и др.
Для изготовления изделий из газобетона смесь молотого песка и воды смешивают в смесителе с цементом, алюминиевым порошком, водой и немолотым песком. Затем смесь разливают в формы.
Блоки из ячеистых бетонов автоклавного твердения применяют для кладки наружных и внутренних стен и перегородок жилых, общественных, промышленных и сельскохозяйственных зданий с относительной влажностью воздуха помещений не более 75 % (при влажности более 60 % с внутренней поверхности наружных стен должно наноситься пароизоляционное покрытие). Применение блоков из ячеистых бетонов для цоколей и стен подвалов, а также стен помещений с мокрым режимом или наличием агрессивных сред не допускается.
