книги из ГПНТБ / Черкасов, Г. И. Введение в технологию бетона

определения состава бетона на график наносят, помимо рас­ хода .цемента, кривые расходов воды, песка и щебня.

Данный метод подбора проще других, но уступает им в возможностях регулирования объемного веса изменением зер­ нового состава заполнителей. Наиболее целесообразно его использование при подборе конструктивного керамзитобетона и конструктивно-теплоизоляционного при применении рядо­ вых легких песка и гравия. По мнению В. Г. Довжика, метод может быть распространен для подбора состава легких бето­ нов не только на керамзите, но и на других пористых запол­ нителях.

V. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛЕГКИХ БЕТОНОВ НА ПОРИСТЫХ ЗАПОЛНИТЕЛЯХ

Прочностные свойства

. Как уже сказано, за марочную прочность легких бетонов принимается предел прочности при сжатии образцов кубов со стороной 15 см. Переводной коэффициент к прочности нор­ мальных образцов кубов 20X20X20 см в этом случае прини­ мается за единицу. Данные исследований изменения кубиковой прочности образцов при изменении их размеров чрезвы­ чайно разноречивы, так как на прочность кубов влияет слиш­

242

ком большая шероховатость зерен пористого заполнителя, которая изменяет коэффициент трения бетона с опорными плитами пресса при изменении размеров образцов. Кроме то­ го, легкий бетон в малых образцах уплотняется хуже, чем в больших, что снижает их прочность.

В большинстве случаев переводные коэффициенты проч­ ности легких бетонов в кубах различных размеров распола­ гаются между единицей и коэффициентами, установленными для тяжелых бетонов. Указанное обстоятельство сказывается на призменной прочности легких бетонов, которая колеблется

впределах от 0,7 до 1 их кубиковой прочности и в среднем принимается равной 0,9 Rr>-

Нарастание прочности легких бетонов во времени проис­ ходит аналогично нарастанию прочности при твердении обыч­ ных бетонов. Присутствие воды в пористых заполнителях создает более благоприятные условия для твердения бетонов

ввоздушных условиях и упрощает уход за бетоном.

Некоторые естественные пористые заполнители (например, вулканические шлаки) обладают значительной гидравличе­ ской активностью, что влияет на увеличение прочности бето­ нов при длительных сроках твердения.

Прочность легких бетонов при осевом растяжении .нахо­ дится в тех же соотношениях с кубиковой прочностью, что и для тяжелых бетонов, и может быть ориентировочно подсчи­ тана по формуле ___

Rp—О.бу^Исж .

Прочность на растяжение при изгибе примерно на 60— 80% выше прочности при осевом растяжении.

Прочность при срезе составляет обычно 15—20% проч­ ности бетона при сжатии.

Деформативные свойства

Модуль упругости легких бетонов примерно в два раза ниже, чем у равнопрочных тяжелых.

При использовании более прочных пористых заполнителей и кварцевого песка в конструктивных бетонах модуль упру­ гости может повыситься до 0,7—0,8 модуля упругости тяже­ лого бетона.

Невысокий модуль упругости легкого бетона, с одной сто­ роны, вызывает повышенные деформации конструкций под

Модуль упругости легких бетонов подчиняется той же за-_ висимости от прочности при сжатии и объемного веса, что и модуль упругости тяжелого бетона. Приближенно он может быть определен -по формуле

•E=3,6y0/R 7 ,

где уо — объемный вес бетона в кг/мг\ Кб — марочная прочность бетона.

Предельные деформации легких бетонов примерно в два раза выше, чем у тяжелых той же марки. Предельная сжи­ маемость легкого бетона 1—2 мм/м, предельная растяжимость 0,1—0,3 мм/м. С повышением марки бетона предельные де­ формации его повышаются.

Повышенная предельная деформативность легких бетонов объясняется, во-первых, тем, что для получения той же марки бетона на пористых заполнителях требуется более прочный раствор, чем при плотных заполнителях; во-вторых, предель­ ная сжимаемость легкого бетона на первой фазе разрушения, по А. И. Ваганову, равна сжимаемости раствора, а предель­ ная сжимаемость тяжелых бетонов всегда меньше сжимае­ мости раствора, что обусловлено разными упругими свойст­ вами заполнителей.

Усадка и ползучесть легких бетонов

В начальный период воздушного твердения легкие бетоны проявляют не усадку, а набухание. Эта основная особенность усадочных деформаций легких бетонов связана с миграцией воды из пористого заполнителя в цементный камень и прояв­ ляется в первые 15—50 дней твердения бетона. После оконча­ ния периода набухания развитие усадки идет гораздо интен­ сивнее, чем у обычных бетонов (рис. 79). Конечное значение усадки легких бетонов на 20—50% выше, чем у тяжелых, и может доходить до 2,5 мм/м.

Ползучесть легких бетонов зависит от тех же факторов, что и у тяжелых, величина ее увеличивается с повышением

244

дни

Рис. 79. Развитие усадочных деформаций легких бетонов во времени:

1 — тяжелый бетон; 2 — керамзитобетон.

Физические свойства

Важнейшей физической характеристикой конструктивнотеплоизоляционных и теплоизоляционных бетонов является их объемный вес, который определяет в первую очередь проч­ ность и пористость материалов.

Пористость легких бетонов обычно находится в пределах 40—70% и влияет на их физико-технические свойства, такие, как влажность, теплопроводность, теплоемкость, воздухопро­ ницаемость, паропроницаемость, звукопроводность и другие.

Рассмотрим некоторые из этих свойств.

Теплопроводность легких бетонов зависит от их пористос­ ти, структуры, влажности и природы пористых заполнителей.

При одном и том же значении пористости теплоизоляцион­

245

Т а б л и ц а 44

Значения коэффициентов теплопроводности легких бетонов в зависимости от их объемного веса

VI. УСКОРЕНИЕ ТВЕРДЕНИЯ ЛЕГКИХ БЕТОНОВ

Для ускорения твердения легких бетонов применяются те же методы, что и для обычных бетонов. При тепловой обра­ ботке для твердения легкобетонных изделий необходимо учи­ тывать структурные особенности бетонов на пористых запол­ нителях, знание которых позволяет управлять процессами твердения в желательном направлении. К таким особенностям легких бетонов относятся присутствие значительных коли­ честв воды и воздуха в пористых заполнителях, вследствие чего бетоны обладают пониженной теплопроводностью и боль­ шой теплоемкостью, изменяющимися во времени, и проявле­ ние гидравлической активности пористых заполнителей при повышенных температурах, особенно у дробленых мелких фракций и пылевидных частиц. Из-за указанных причин лег­ кобетонные изделия прогреваются медленно и с меньшими деструктивными явлениями, чем изделия из тяжелых бетонов; повышение температуры изотермического прогрева положи­ тельно влияет на процессы твердения бетона: разогретые из­ делия медленно остывают, длительное время сохраняя в глу­ бине температуру, близкую к температуре их изотермического прогрева.

Пропаривание легких бетонов. Многочисленными исследо­ ваниями установлены большая интенсивность нарастания прочности при пропаривании легких бетонов и возможность применения ускоренных циклов тепловой обработки по срав­ нению с тяжелыми бетонами.

Для легких бетонов, как и для тяжелых, при пропаривании

247

опасны деструктивные явления при подъеме и спуске темпе­ ратуры, ввиду чего целесообразно предварительно выдержи­ вать изделия и соблюдать установленные скорости подъема температуры и охлаждения изделий.

Л. А. Малининой и В. А. Федоровым проведены исследо­ вания эффективности пропаривания легких бетонов на раз­ личных заполнителях, результаты которых приведены ч табл. 45. Легкие бетоны марки 75 кГ1см2 с жесткостью смеси 30—40 сек через три часа после изготовлен1ия пропаривали в открытых формах по различным режимам. Прочность их после пропарки и последующего 28-суточного твердения в нормаль­ ных условиях сопоставлялась с марочной прочностью.

Данные таблицы показывают, что легкие бетоны в зави­ симости от вида заполнителя имеют различные прочностные показатели при одинаковых режимах пропаривания, а также свидетельствуют о значительном наборе прочности при про­ парке по сравнительно непродолжительным режимам.

Прочность пропаренных образцов возрастает с увеличе­ нием времени изотермического прогрева до определенного предела, а затем начинает уменьшаться. Оптимальное время изотермического прогрева исследуемых бетонов при темпера­ туре 80° составляет восемь часов. При этом образцы набира­ ют 79—90% марочной прочности. Прочность тяжелых бетонов, пропаренных по такому режиму, составляет обычно около

60%.

248

При повышении температуры пропаривания до 100° опти­ мальное время изотермического прогрева снижается до шести часов, однако максимальная прочность бетонов после про­ парки в этом случае несколько меньше, чем при 8-часовом

прогреве до 80°.

Все бетоны после пропаривания и последующего 28-суточ­ ного твердения практическидостигают марочной прочности, а прочность бетонов на термозите и аглопорите повышает ее на 20—36% вследствие повышенной гидравлической актив­ ности мелких фракций этих заполнителей.

На степень нарастания прочности при тепловой обработке влияют объемный вес и марка легкого бетона. Чем легче бе­ тон, тем эффективнее пропарка, что объясняется как повы­ шенной пористостью более легких бетонов, так и пониженной прочностью цементного камня в них, вследствие чего сразу после пропарки прочность их может достигнуть значения,

Последующий набор прочности пропаренных легких бето­ нов в нормальных условиях также зависит от их объемного веса и температуры прогрева. Как правило, с уменьшением объемного веса, повышением температуры и продолжитель­ ности прогрева интенсивность последующего твердения пада­ ет. Это связано с уменьшением количества активной мелкой фракции в более легких бетонах, «огрублением» силикатного геля и высушиванием бетона при повышенных темпера­ турах.

В пропариваемых легких бетонах весьма эффективной может оказаться замена части цемента молотыми активными добавками. Так, по данным А. В. Талисман, замена в керам­

249

зитобетоне 20—40% цемента молотым вулканическим пеплом

•обеспечивала повышение прочности во все сроки твердения пропаренных образцов.

.Применение химических добавок — ускорителей тверде­ ния, а также домолотых цементов в легких бетонах, по дан­ ным некоторых исследований, позволяет сократить срок опти­ мального предварительного выдерживания изделий и полу­ чить после пропаривания увеличение прочности бетона на

25—30%.

Электропрогрев легких бетонов. Электропрогрев конструк­ тивно-теплоизоляционных легкобетонных изделий является еще более эффективным методом ускорения твердения, неже­ ли пропаривание.

При электропрогреве бетон в теле изделия прогревается равномерно, чему способствует повышенная влажность по­ ристых заполнителей. По маре повышения температуры за­ щемленный в заполнителях воздух увеличивается в объеме и вытесняет из них воду, «саморегулируя» влажность цементно­ го теста-камня, что предотвращает возможность его пересу­ шивания. Чем меньше объемный вес легкого бетона, тем эффективнее применение электропрогрева для ускорения его твердения.

В табл. 47 приведены результаты сравнения эффективнос­ ти электропрогрева на бетонах различных видов, проведен­ ного Г. И. Цителаури.

Расход цемента для этих бетонов был принят одинако­ вым —■220 кг/м3 при жесткости смеси 30—40 сек и темпера­ туре изотермического прогрева 80° с остыванием в течение

12—15 часов.

250