книги из ГПНТБ / Иванов И.А. Технология легких бетонов на искусственных пористых заполнителях учеб. пособие

Откладываются аморфизоваиные новообразования, йме1 ющие повышенное водосодержание. При увлажнении и последующем высыхании перлнтобетона они могут вы­ звать значительные усадочные деформации и явиться причиной его разрушения.

Испытания пористых заполнителей, необходимые для определения степени их долговечности, проводятся в со­ ответствии с методикой ГОСТ 9758—68 «Заполнители пористые неорганические для легких бетонов. Методы испытаний».

Стойкость легкого бетона в агрессивной среде дости­ гается получением бетона такой структуры, которая обеспечивала бы надежную гарантию против проника­ ния в него агрессивных агентов. Для этого необходимо применять легкие бетоны только плотной структуры с мелкопористым цементным камнем, диаметр пор кото-

о

рого в основном составляет менее 50 А.

Повышенная плотность контактной зоны и химичес­ кое взаимодействие цементного камня с гидравлически активными пористыми ' заполнителями, ослабляющее процесс вымывания из него свободной гидроокиси каль­ ция, способствуют получению коррозиестойких легких бетонов.

Оценка пригодности того или иного вида легкого бе­ тона для применения в агрессивной среде следует на­ чинать с рассмотрения свойств исходного пористого за­ полнителя.

Необходимо удостовериться в том, что заполнитель не разрушается в растворах кислот или щелочей, если последние содержатся в агрессивной среде.

Из данных И. А. Якуб и М. П. Элиизоиа (табл. IV.11) следует, что кислотостойкость различных видов порис­ того заполнителя (кроме шлаковой пемзы), определен­ ная как по ГОСТ 473—53 «Кислотостойкость керами­ ческих изделий» (при кипячении измельченного запол­ нителя в серной кислоте), так и при непосредственном выдерживании зерен заполнителя в растворе серной кис­ лоты, достаточно высока.

Вспученный перлит, керамзит и аглопорит, состоя­ щие в основном из стекловидной фазы и содержащие в небольших количествах плотные и прочные кристалличе­ ские минералы, такие, например, как кварц, характе­ ризуются сравнительно высокой кислотостойкостыо. Стойкость искусственных пористых заполнителей в кис-

130

растворе едкого натра и параллельно выдерживанием в течение 100 суток зерен заполнителя в растворе едкого натра 5 н. концентрации.

Стекловидная фаза заполнителя, представляющая собой кислотостойкое стекло, в щелочной среде интен­ сивно растворяется. Особенно низкие показатели щелочестойкости имеет вспученный перлит —15%; керам­ зит —30—40%; аглопорит—55% и только шлаковая пем­ за характеризуется щелочестойкостью до 90—94%.

Для оценки долговечности легких бетонов в агрес­ сивной среде, кроме характеристики пористых заполни­ телей, необходимо знать долговечность в тех же услови­ ях и цементного камня. Из двух компонентов бетона коррозиестойкость цементного камня является решаю­ щим фактором в обеспечении долговечности легкого бе­ тона.

Вопросы коррозиестойкости легких бетонов основа­ ны на общих закономерностях, известных для обычных бетонов, широко освещенных в работах В. М. Москвина и его школы. Они нашли отражение в строительных нор­ мах СИ 262-67. В нормах дается соответствующая клас­ сификация агрессивных сред и приводятся рекаменда-

ции по обеспечению долговечности бетонов в указанных

предложено принимать их плотность, оцениваемую по водонепроницаемости.

Применяемые в агрессивных средах легкие бетоны должны иметь плотную структуру с заполнением раст­ вором межзерновой пустотности крупного заполнителя. Объем межзерновых пустот в уплотненной легкобетон­ ной смеси, определяемый по ГОСТ 11051—70. «Бетон лег­ кий на пористых заполнителях. Методы испытания бе­ тонной смеси», не должен превышать 3%.

Для получения плотной структуры бетона следует ис­ пользовать смеси с осадкой конуса не более 4 см (во из­ бежание излишнего объема цементного камня) и жест­ костью не более 40 сек (для исключения недоуплотнения).

Показатель плотности бетона не может приниматься за единственный критерий долговечности бетона в аг­

стики. В табл. IV. 12 приводятся рекомендуемые Н И И Ж Б показатели, по которым оценивается степень плотности легкого бетона.

Максимальное водопоглощение легкого бетона (в % по массе), определенное в соответствии с ГОСТ 7025— 54, должно составлять для особо плотного бетона не более 10%, для бетона повышенной плотности—15%, для бетона нормальной плотности —20%.

132

легких бетонов (табл. IV. 13).

ского Промстройниипроекта, наиболее стойкими явля­ ются бетоны на белитовых цементах (C2S до 73—74%) и менее стойкими — на алнтовых (C3 S до 65—73%).Од­

тивности и медленной скорости твердения. Отрицательно влияет на долговечность бетонов повышенное содержа­ ние в цементе С3 А.

При насыщении бетона растворами солей долговеч-

133

более интенсивно проявляется расклинивающее действие солей и воды.

Пористые заполнители (аглопорит, керамзит) повы­ шают долговечность легких бетонов. Их открытая пори­ стость служит своеобразным резервом — буферным объемом, в котором происходит первоначальная крис­ таллизация солей. В отличие от этого капиллярные но­ ры цементного камня являются в этот период своего рода проводниками солевого раствора.

При ускоренном твердении бетона должен приме­ няться «мягкий» режим тепловлажностной ^обработки с обязательной выдержкой до пропаривания в течение

Г. А. Бужевича, Ю. М. Сухорукова и др. показали, что бе­ тоны на аглопорите и керамзите при воздействии на них агрессивной среды не только равноценны тяжелым бето­ нам, но могут и превосходить их по своей долговечности.

134

Т а б л и ц а IV.14. Требования к армированным несущим конструкциям из керамзитобетона

8. Специальные свойства

Огнестойкость1 легких бетонов по сравнению с тя­ желыми выше на 30% н более, что обусловливается в первую очередь их меньшей теплопроводностью. Пос­ кольку конструкции из легких бетонов прогреваются более медленно, чем из тяжелых бетонов, их толщину можно уменьшить примерно на 20%.

Более медленное повышение температуры легких бе­ тонов при пожаре не вызывает интенсивной концентра­ ции внутренних напряжений в конструкциях. Происхо­ дящее при нагревании бетона частичное обезвоживание цементного камня сопровождается интенсивным паро­ образованием. Имеющиеся многочисленные поры в зер­ нах заполнителя способствуют снижению вредного дей­ ствия паров воды, и в конструкциях из легких бетонов напряжения в начальной стадии нагревания вызывают меньшие деструктивные явления, чем в аналогичных конструкциях из тяжелых бетонов.

Особо высокие показатели огнестойкости имеют лег­ кие бетоны на вермикулите и перлите, поэтому они ре­ комендуются для устройства огнезащитных слоев и по­

специальные бетоны различного вида, в том числе и легкие бетоны.

Применение легкого бетона в качестве жароупорно­ го материала рекомендовано СН 156-67. При этом в за­ висимости от объемной массы и прочности легкие жаро­ стойкие бетоны могут быть теплоизоляционными и кон­ структивными. Жаростойкие легкие бетоны могут при­ меняться при температуре от 500 до 1200° С.

1 Огнестойкость — способность конструктивных элементов зда­ ний и сооружений противостоять действию огня без потери необходи­ мых эксплуатационных качеств. Продолжительность сопротивления конструктивного элемента действию огня называется пределом огне­ стойкости. Огнестойкость измеряется в часах от начала пожара до потери конструкциями несущей способности, устойчивости или до возрастания на противоположной от огня стороне конструкции тем­ пературы, способной вызвать дальнейшее распространение пожара.

2 Жаростойкость — способность материала выдерживать дли­ тельное воздействие высоких температур, не размягчаясь и не де­ формируясь.

136

Для лучшей теплоизоляции стен и сводов тепловых агрегатов и предотвращения теплопотерь рационально применять возможно более легкие материалы. Это ведет к экономии как самого материала (за счет сокращения толщины ограждающих конструкций), так и в ряде случаев расхода топлива; одновременно уменьшается и масса монтажных элементов. Снижение объемной мас­ сы с 2000 до 1000 кг/м3 позволяет экономить до 50% жаростойкого бетона при сохранении тех же теплотехни­ ческих свойств конструкций. Применение сборных эле­ ментов из жаростойких легких бетонов позволяет воз­ водить тепловые агрегаты в 3—4 раза быстрее, чем при кладке из огнеупорного кирпича. Производительность труда повышается в 1,5—2 раза, стоимость строитель­ ства снижается иа 20—30%.

Все указанное свидетельствует об экономической целесообразности применения легких жаростойких бето­ нов.

Предельная температура для легкого бетона, исполь­ зуемого в ка'честве жаростойкого материала, устанав­ ливается в зависимости от вида вяжущего и огнеупор­ ности пористого заполнителя. Огнеупорность большин­

п пористые заполнители, которые имеют близкие по вели­ чине показатели температурно-усадочных деформаций, ' с тем чтобы при нагреве бетона до высоких температур, а также в возможных случаях охлаждения между зер­ нами заполнителя и связующим их веществом не было

В качестве вяжущего для легких жаростойких бето­ нов используют портландцемент, глиноземистый цемент и жидкое стекло с добавкой кремнефтористого натрия.

Бетоны на портландцементе не выдерживают про­ должительного воздействия высоких температур. Уже при температуре 250—300°С начинается деструкция це­ ментного камня; вначале из нагретого бетона удаляется адсорбционно-связанная вода, затем цеолнтная и крис­ таллизационная, в результате чего гидратные ново-

137

образования обезвоживаются и прочность их резко сни­ жается. Далее, при температурах выше 600° С проис­ ходит разложение гидратных новообразований с выде­ лением свободной извести. Свободная окись кальция при воздействии влаги гпдратируется с увеличением объема, что вызывает растрескивание бетона. Поэтому для получения жаростойкого бетона на портландцемен­ те дополнительно вводятся топкомолотые добавки, со­ держащие активный кремнезем SiCh. При температуре 800—1000° С между кремнеземом и выделившейся сво­ бодной известью происходит реакция в твердом состо­ янии, в результате которой образуются новые соеди­ нения.

В качестве тонкомолотых добавок при приготовле­ нии жаростойких легких бетонов на портландцементе используют шамот, пемзу, доменный гранулированный

ростойких бетонах без добавок. Бетоны на этих вяжу­ щих могут использоваться при температуре до 1300— 1400°С.

Бетоны на жидком стекле являются не только жаро­

земистый модуль (отношение Si02/R2 0). Гель кремне­ вой кислоты является цементирующей связкой, доста­ точно надежной при высоких температурах.

Помимо указанных, в настоящее время осваиваются бетоны на алюмофосфатной связке, твердение которой происходит в результате химической реакции между тонкомолотым корундовым порошком и 70%-ной ортофосфорной кислотой. Такие бетоны при надлежащей огнеупорности заполнителя могут применяться при тем­

138