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

полнителя имеет решающее значение, и ее устанавлива­ ют в зависимости от заданной марки бетона. К объемной массе заполнителя в этом случае не предъявляют особо жестких требований. По рекомендациям, разработанным Н И И Ж Б , при выборе крупного пористого заполнителя для конструктивных легких бетонов следует пользовать­ ся данными, приведенными ниже:

прочности на сжатие зерен в куске в соответствии с дан­ ными, приведенными в табл. 11.8, и по величине его ус­ ловной прочности, определяемой при испытании в ци­ линдре в соответствии с методикой ГОСТ 9758—68.

При испытании пористых заполнителей на прочность по ГОСТ 9758—68 заполнитель определенной фракции (5—10, 10—20, 20—40 мм) засыпают в цилиндр диамет­ ром 150 и высотой 150 мм так, чтобы после разравнива­ ния его верхний уровень не доходил до верхнего края цилиндра примерно на 20 мм. Затем в цилиндр устанав­ ливают пуансон (рис. 11.9). При этом нижняя риска 1 на пуансоне должна совпасть с верхним краем цилинд­ ра. Гидравлическим прессом создается такое давление на пуансон, при котором он погружается до верхней рис­ ки 2. Величина действующего усилия, деленная на пло­ щадь поперечного сечения цилиндра, принимается за ус­ ловную прочность заполнителя.

Учитывая условность подобной методики испытания, в ряде стран предложены и другие методы испытания на прочность, которые рассматривались на Международном

60

для всех стран метод пока еще не представляется воз­ можным.

Стремясь приблизить результаты испытания пористых заполнителей к показателям их действительной проч­ ности в бетоне, ряд авторов предложили свои (нестан­ дартные) методы. Их можно разделить на три группы:

1) отдельные зерна гравпевндной формы (керамзит) или выпиленные образцы правильной формы (аглопорит) испытывают на сжатие или раскалывание;

2) отдельное зерно заделывают в цементное, гипсо­ вое тесто или раствор так, чтобы оно находилось в цент­ ре цементного кубика размером 30X30X30 мм, который раскалывают по диагонали;

3) заполнители испытывают в бетоне.

По мнению отечественных и зарубежных специалис­ тов, последний метод дает наиболее достоверные резуль-

61

тэты. Объясняется это, во-первых, тем, что свойства пористых заполнителей в бетоне, и прежде всего их проч­ ность, существенно отличаются от соответствующих по­ казателей для отдельно взятых зерен, и, во-вторых, боль­ шой неоднородностью зерен заполнителя, взятых из од­ ной партии. В бетоне же эта неоднородность в значи­ тельной степени сглаживается.

Среди различных методов испытания пористых за­ полнителей в бетоне представляет интерес метод, разра­ ботанный Армянским научно-исследовательским инсти­

лением испытуемого заполнителя. Расход воды принима­ ют из такого расчета, чтобы полученная бетонная смесь имела удобоукладываемость 10—25 сек по ГОСТ 11051—70. Из приготовленной смеси формуют образцы, которые испытывают через 28 суток нормального хране­ ния. Если заполнитель хорошего качества, то относитель­

тельная прочность тем меньше, чем ниже объемная мас­ са бетона. Это вполне естественно, так как последняя снижается по мере увеличения пористости заполнителя и уменьшения в результате этого его прочности.

Для выявления связи между прочностью заполните­ лей и их пористостью М. 3. Симонов рекомендует поль­ зоваться следующей зависимостью:

R = Лб«,

62

где б — плотность материала (Yo/Yy) \ А п п — коэффициенты, зави­ сящие от вида материала и устанавливаемые опытным путем (напри­ мер, для артикского туфа Л = 870,ге= 3,1).

С. М. Ицкович, обобщая результаты многочисленных испытаний строительных материалов и пористых запол­ нителей ячеистой структуры, предложил следующую формулу:

зависит от структуры материала.

Из приведенных формул следует, что между прочно­ стью заполнителя и его объемной массой в куске имеется степенная зависимость. При увеличении объемной мас­ сы в 2 раза прочность возрастает от 4 до 16 раз. Следо­ вательно, основной способ увеличения прочности заклю­ чается в снижении пористости заполнителя. Кроме того, прочность заполнителя зависит также от прочности ве­ щества, слагающего стенки между порами, от количест­ ва микродефектов (трещин), возникающих в процессе поризации и охлаждения.

Для выявления деструкции в зернах керамзита может быть использован ультразвуковой метод. Проведенные исследования показали, что между объемной массой и скоростью ультразвука существует зависимость, приве­ денная на рис. I I . 10. При испытании партии гранул ке-

63

рамзита может быть получен результат, не соответствую­ щий графику на рис. 11.10, т.е. при данной объемной массе скорость ультразвука в гранулах будет ниже сред­ нестатистической— опытные результаты будут распола­ гаться выше линии C=f(y0). Это укажет на наличие значительных микродефектов в гранулах, следовательно, на их меньшую прочность и упругость.

На повышение однородности легкого бетона по проч­ ности и объемной массе большое влияние оказывает однородность пористых заполнителей. Повышение одно­ родности легких бетонов достигается постоянным конт­ ролем качества пористых заполнителей на предприяти­ ях как производящих их, так и потребляющих (заводы железобетонных изделий). Однородность заполнителя следует оценивать по данным статистической обработки достаточно большого числа результатов испытаний, вы­ полненных по методике ГОСТ 9758—68.

За показатели однородности заполнителя по прочнос­ ти и объемной массе принимают среднее квадрэтическое отклонение и коэффициент вариации по соответствую­ щим показателям. Общее число определений прочности или объемной массы должно быть не менее 25. Показа­ тель однородности по прочности крупного пористого за­ полнителя вычисляют по формуле

где у°'н —результаты частных определений объемной насыпной мас­ сы в кг1м*; п — число частных определений; у ср" — среднее значение объемной насыпной массы в кг/м3, вычисляемое по формуле

64

где у°'",У°>'", -, Y n ' " — результаты частных определений объемной на­ сыпной массы.

Показатель изменчивости рассчитывают по фор­

Однородность крупного заполнителя для конструк­ тивных легких бетонов считается допустимой, если по­ казатель изменчивости по прочности не превышает 10%, а по объемной насыпной массе — 5%.

Однородность пористого заполнителя, особенно ке­ рамзита, повышается при фракционировании его по крупности. В результате рассева показатель изменчи­ вости заполнителя по прочности или объемной массе может снизиться вдвое. Именно поэтому все легкие бе­ тоны, и особенно конструктивного, назначения, следует приготовлять только на рассеянных пористых заполни­ телях.

На стойкость против силикатного и железистого рас­ падов пористые заполнители испытывают в соответствии

отребованиями ГОСТ 9758—68.

3.Вяжущие

Взависимости от требуемой марки бетона и особен­ ностей технологии производства для изготовления лег­ ких бетонов на пористых заполнителях применяют воз­ душные .вяжущие, а также гидравлические и автоклав­ ного твердения.

Из воздушных вяжущих для изготовления легкого бетона можно применять гипс, который ускоряет твер­ дение бетона. Уже через 1,5—2 ч прочность гипсобетона достигает 50—75 кгс/см2. При этом не требуется пропа­ ривать бетон или применять другие способы, ускоряю­ щие его твердение. Однако из-за низкой водостойкости, большой ползучести легкие бетоны на гипсовом вяжу­ щем имеют ограниченную область применения.

Наибольшее распространение в технологии легких бетонов получили гидравлические вяжущие и в первую

очередь портландцемент. Марку портландцемента (по ГОСТ 10178—62) следует выбирать в соответствии с требуемой маркой легкого бетона и условиями твер­ дения (табл. 11.10).

Из табл. 11.10 следует, что для конструктивных лег­ ких бетонов необходимо использовать высокопрочные цементы; желательно их применять и для конструктив­ но-теплоизоляционных бетонов. Это обусловливается тем, что низкомарочные цементы содержат, как правило, много гидравлических добавок. Между тем такие добав­ ки в достаточном количестве имеются в пористых пес­ ках, применяемых для приготовления конструктивнотеплоизоляционных легких бетонов. Таким образом, применение ннзкомарочных цементов нецелесообразно, поскольку оно ведет к перерасходу вяжущего.

Работами Н. А. Попова, Л. П. Орентлихер показана высокая эффективность мокрого домола цемента для приготовления легких бетонов на пористых заполните­ лях. Этот способ дает возможность получить высокоак­ тивные быстротвердеющие вяжущие. Для автоклавных условий твердения применяют специальные вяжущие. Они содержат меньше клинкера, чем портландцемент, или являются бесклинкерными. Чаще всего используют известково-кремнеземистое вяжущее, которое представ­ ляет собой высокодисперсную гомогенную смесь, полу­ ченную в результате измельчения извести и песка, взя­ тых в определенных соотношениях. Эти бетоны могут быть изготовлены также на цементно-песчаном вяжу­ щем (смесь портландцемента с тонкомолотым кварце­

1 Технология получения известково-нефелиновых вяжущих раз­ работана П. И. Боженовым.

66

смеси. Наибольший эффект достигается при использо­ вании подвижной смеси с большим расходом цемента и твердении бетона без тепловой обработки. В техноло­ гии легких бетонов они широкого применения не полу­

1) улучшают удобоукладываемость, повышают плас­ тичность бетонной смеси и приводят к снижению расхо­ да цемента;

2) повышают долговечность легких бетонов в резуль­ тате уменьшения капиллярного подсоса и водопоглощения.

К этой группе относят добавки, получаемые на осно­

зе нафтеновых кислот, вводят в бетонную смесь в коли­ честве 0,1—0,5% массы цемента.

Битумную эмульсию (БЭ) применяют совместно с сульфитно-дрожжевой бражкой в качестве эмульгато­ ра для объемной гидрофобизации легких бетонов. Со­ став эмульсии в % по массе должен быть следующий: битум БН-Ш—50; 50%-иый водный раствор СДБ 3—5; вода 45—47.

Добавки микропенообразующие (воздухововлекающие) эффективны в теплоизоляционно-конструктивных бетонах марок 35—100, которые содержат в своем соста­ ве ограниченное количество цемента и песка. В резуль­ тате применения воздухововлекающих добавок благо­ даря пластификации и поризации существенно улучша­ ются свойства подобных «тощих» легкобетонных смесей. Удобоукладываемость их повышается, и достигается плотная структура бетона при формовании.

Воздухововлекающие добавки применяют наиболее широко. В соответствии с разработанной ВНИИЖелезобетоном технологией они позволяют вовлечь в бетонную смесь до 15% воздуха, уменьшить содержание пористого песка и получить бетон с пониженной объемной массой

68

или использовать для приготовления конструктивнотеплоизоляционных легких бетонов обычный кварцевый

по технологии изготовления изделий из автоклавного ячеистого бетона» (СН 277-64), и газообразователи (алюминиевая пудра марки ПАК-3 или ПАК-4), удов­ летворяющие требованиям ГОСТ 5494—50 «Пудра алю­ миниевая».

Порообразователи удобны тем, что позволяют отка­ заться от песка и получить бетон с наиболее низкой объ­ емной массой. Однако такие поризованные бетоны тре­ буют повышенного расхода цемента.

Применение порообразующих добавок дает возмож­ ность не только снизить объемную массу, но и пластифи­ цировать бетонную смесь; при этом обеспечивается тре­ буемая удобоукладываемость.

Добавки—ускорители твердения значительно ускоря­ ют нарастание прочности бетона. Наиболее эффективны хлориды: хлористый кальций, хлористый аммоний, хлор­ ное железо. В последнее время успешно применяют комплексные добавки.

В заводских условиях обычно используют хлористый кальций, хотя он при введении в количестве более 2% массы цемента вызывает повышенную усадку твердею­ щего бетона и коррозию стальной арматуры. Усадка це­ ментного камня увеличивается примерно пропорцио­ нально квадрату содержания хлоридов.

Чтобы предотвратить усадку бетона и коррозию арматуры, количество хлористого кальция в изделиях, из легкого бетона должно быть не более 1 % массы це­ мента. Комплексные добавки, например смесь (в равной

5. Арматура

Для конструкций из легкого бетона применяют те же виды арматурной стали, которые используют при изго-

69