Материалы для легких бетонов

Для приготовления легких бетонов применяют портландцемент, быстротвердеющий портландцемент и шлакопортланд‑цемент.

В качестве заполнителей для легких бетонов используют природные и искусственные сыпучие пористые материалы с насыпной плотностью не более 1200 кг/м³ при крупности зерен до 5 мм (песок) и не более 1000 кг/м³ при крупности зерен 5–40 мм (щебень, гравий).

По происхождению пористые неорганические заполнители делят на три группы: природные, искусственные (специально изготовляемые) и заполнители из отходов промышленности. Природные пористые заполнители изготовляют дроблением и рассевом легких горных пород (пемзы, вулканических шлаков и туфов, пористых известняков, известняков‑ракушечников, известняковых туфов и др.).

Искусственные пористые заполнители получают из отходов промышленности или путем термической обработки силикатного сырья, подвергнутых рассеву или дроблению и рассеву. К ним относятся:

1) керамзит и его разновидности, шунгизит, зольный гравий, глинозольный керамзит, вспученный азерит, получаемые обжигом со вспучиванием подготовленных гранул (зерен) из глинистых и песчано‑глинистых пород (глин, суглинков, глинистых сланцев, аргиллита, алевролита), шунгитосодержащих сланцев, трепелов, золошлаковой смеси или золы‑уноса ТЭЦ;

2) термолит, получаемый при обжиге без вспучивания щебня или подготовленных гранул кремнистых опаловых пород (диатомита, трепела, опоки и др.);

3) перлит вспученный, получаемый при обжиге гранул из вулканических водосодержащих пород (перлита, обсидиана и других водосодержащих вулканических стекол);

4) вермикулит вспученный, получаемый при обжиге подготовленных зерен из природных гидратированных слюд.

Из отходов промышленности применяют песок и щебень преимущественно из гранулированного или вспученного металлургического шлака.

Гранулированный шлак – мелкозернистый пористый материал, получаемый при быстром охлаждении расплавов металлургических шлаков. Шлаковую пемзу (термозит) получают в виде глыб ячеистой структуры путем вспучивания шлакового расплава с помощью воды, воздуха или их смеси.

Существующие способы поризации шлака делят на две основные группы. К первой относятся методы поризации расплава в периодически действующих агрегатах, например в бассейнах; ко второй – методы поризации расплава в непрерывно действующих агрегатах (например, гидроэкранная установка). Фиксацию пористой структуры осуществляют быстрым охлаждением расплава. Куски шлаковой пемзы дробят и рассеивают на щебень и песок. В зависимости от насыпной плотности щебня (400–800 кг/м³) прочность заполнителя составляет 0,4–2,0 МПа.

Аглопорит представляет собой искусственный пористый заполнитель с размером гранул 5–20 мм, насыпной плотностью 400–700 кг/м³ и пределом прочности 0,4–1,5 МПа. Сырьем для производства аглопорита служат глинистые породы (суглинок, супесь, аргиллит, глинистый сланец), а также отходы промышленности – глинистые отходы от добычи и обогащения углей, горелая порода, топливные шлаки, зола ТЭЦ и другие камневидные силикатные породы. Технология производства аглопоритового гравия из зол ТЭЦ методом спекания сырцовых гранул на решетках алгомерационных машин позволяет получать искусственный пористый заполнитель в виде гранул округлой формы.

Гравий и песок керамзитовый относятся к специально изготовленным заполнителям – это материал округлой формы, который получают при обжиге глин. Создание пористой структуры достигается вспучиванием глинистого вещества, нагретого до пироплас‑тического состояния газами, выделяющимися из него в процессе нагревания. Керамзитовый гравий выпускают прочностью 0,6–6 МПа, насыпной плотностью 150–800 кг/м³, средней прочностью 2,6 МПа. Керамзитовый песок получают дроблением и рассевом керамзитового гравия или щебня или как самостоятельную фракцию при обжиге. Гравий керамический полый – материал округлой формы – получают обжигом специально изготовленных пустотелых глиняных гранул.

Вспученный перлит изготовляют в виде щебня и песка путем кратковременного обжига вулканических водосодержащих стекловидных пород. Процесс теплообработки перлитов в зависимости от свойств сырья и вида готового продукта (щебня и песка) осуществляют путем одно– и двухстадийного обжига в коротких вращающихся печах и во взвешенном состоянии в вертикальных печах.

По форме и характеру поверхности пористые заполнители могут иметь округлую, относительно гладкую (угловатую) и шероховатую (ноздреватую) поверхность. По крупности зерен их делят на следующие фракции: песок – до 1,2 и 1,2–5,0 мм, щебень или гравий – 5–10, 10–20 и 20–40 мм. По показателям насыпной плотности в сухом состоянии (кг/м³) пористые заполнители делят на марки М100–1200 для щебня (гравия) и до М1200 для песка. Пористые заполнители в зависимости от прочности, определяемой сдавливанием в цилиндре, подразделяют на марки.

Выбор крупного заполнителя производят на основе подбора состава бетона с учетом формы зерен (гравий, щебень), вида и свойств мелкого заполнителя и структуры и вида бетона (теплоизоляционного, конструкционно‑теплоизоляционного, конструкционного).

Содержание водорастворимых сернистых соединений в пересчете на S0₃ в заполнителях, предназначенных для армированных легких бетонов, не должно превышать 1 % по массе. В качестве добавок для легких бетонов применяют тонкомолотые доменные гранулированные шлаки, диатомит, трепел, туф, пемзу, трасс. Кроме указанных в легкие бетоны вводят добавки, являющиеся замедлителями или ускорителями твердения. В качестве порообразователей для снижения плотности легких бетонов используют алюминиевый порошок, пергидроль, смолосапониновый порообразователь и другие добавки. Для приготовления и увлажнения легкого бетона применяют питьевую воду, отвечающую тем же требованиям, что и для тяжелых бетонов.