11.7. Лёгкие бетоны.

Для получения легких бетонов используют быстротвердеющий и обычный портландцементы, а также шлакопортландцемент. Применяют в основном неорганические пористые заполнители. Для теплоизоляционных и некоторых видов конструкционно-теплоизоляционных легких бетонов используют и органические заполнители, приготовленные из древесины, стеблей хлопчатника, костры, гранулы пенополистирола (стиропорбетон).

Неорганические пористые заполнители отличаются большим разнообразием, их разделяют на природные и искусственные. Природные пористые заполнители получают путем частичного дробления и рассева или только рассева горных пород (пемзы, вулканического туфа, известняка-ракушечника и др.). Искусственные пористые заполнители являются продуктами термической обработки минерального сырья и разделяются на специально изготовленные и побочные продукты промышленности (топливные шлаки и золы, отвальные металлургические шлаки и др.).

Керамзитовый гравий получают путем обжига гранул, приготовленных из вспучивающихся глин. Это легкий и прочный заполнитель с насыпной плотностью 250-800кг/м³. В изломе гранула керамзита имеет структуру застывшей пены. Спекшаяся оболочка, покрывающая гранулу, придает ей высокую прочность. Керамзит, обладающий высокой прочностью и легкостью, является основным видом пористого заполнителя. Керамзитовый песок (зерна до 5мм) получают при производстве керамзитового гравия, а также по методу кипящего слоя, обжигом глиняных гранул во взвешенном состоянии. Кроме того, его можно получать дроблением зерен гравия.

Шлаковую пемзу, изготовляют путем быстрого охлаждения расплава металлургических шлаков, приводящего к их вспучиванию. Куски шлаковой пемзы дробят и рассеивают, получая пористый щебень.

Вспученный перлит изготовляют путем обжига водосодержащих вулканических стеклообразных пород (перлитов, обсидианов). При температуре 950 – 1200°C вода выделяется, и перлит увеличивается в объеме в 10 – 20 раз. Вспученный перлит применяют, для производства легких бетонов и теплоизоляционных изделий.

Топливные отходы (топливные шлаки и золы) образуются в качестве побочного продукта при сжигании антрацита, каменного угля, бурого угля и других видов твердого топлива. На основе золы выпускают зольный гравий.

Пористые заполнители, так же как и плотные, делят на крупные (пористый гравий или щебень) с размером кусков 5 – 40мм и мелкие (пористый песок), состоящие из частиц менее 5 мм. Для изготовления высокопрочных легких бетонов (имеющих плотность 1600 – 1800 кг/м³) применяют более прочный пористый заполнитель (с насыпной плотностью 600 – 800 кг/м³), а пористый песок частично или полностью заменяют плотным. В зависимости от плотности в сухом состоянии (кг/м³) легкие бетоны подразделяются на марки: Д200 - Д2000.

В зависимости от назначения легкие бетоны делят на следующие группы: теплоизоляционные с плотностью до 500 кг/м³; конструкционно-теплоизоляционные (для ограждающих конструкций - наружных стен, покрытий зданий) с плотностью 500 – 1400 кг/м³; конструкционные с плотностью 1400 – 1800 кг/м³.

Теплопроводность легких бетонов зависит в основном от плотности и влажности. Увеличение объемной влажности легкого бетона на 1% повышает теплопроводность на 0,016 – 0,035 Вт/(м^.°C). В зависимости от теплопроводности легкого бетона толщина наружной стены может изменяться от 20 до 40см. Наружные ограждающие конструкции из легких бетонов подвергаются воздействию попеременного замораживания и оттаивания, увлажнения и высыхания. Поэтому легкие бетоны, применяемые для наружных стен, покрытий зданий, а также для конструкций мостов, гидротехнических сооружений, должны обладать определенной морозостойкостью.

По морозостойкости легкие бетоны делят на марки: F25 – F500; по водонепроницаемости W0,2 – W1,2. Для наружных стен обычно применяют бетоны с морозостойкостью не менее 15 – 25 циклов попеременного замораживания и оттаивания. Возможность получения легких бетонов с высокой морозостойкостью и малой водопроницаемостью значительно расширяет области их применения. Бетоны на пористых заполнителях уже успешно используют в мостостроении, гидротехническом строительстве.

Рис. 11.3. Здания современных городов: вверху г. Осака, Япония; внизу г. Банкок, Тайланд (фото авторов).

В состав крупнопористого (беспесчанного) бетона входят гравий или щебень крупностью 5 – 20мм, портландцемент. За счет исключения песка из состава крупнопористого бетона его плотность уменьшается примерно на 600 – 700кг/м³ и составляет 1700 – 1900кг/м³. Крупнопористый бетон целесообразно применять в районах богатых гравием. Из крупнопористого бетона возводят монолитные наружные стены зданий, изготовляют крупные стеновые блоки.

Гипсобетон изготовляют на основе строительного гипса, высокопрочного гипса и гипсоцементно-пуццоланового вяжущего. Для повышения прочности на изгиб и уменьшения хрупкости в состав гипсобетона вводят волокнистые наполнители (древесные волокна, измельченную бумажную массу и т.п.). Плотность гипсобетонов в зависимости от применяемого заполнителя и водогипсового отношения составляет 1000 – 1600кг/м³, марки М25 и М50. Гипсобетон широко применяют для изготовления сплошных и пустотелых плит перегородок.