Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

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

.pdf
Скачиваний:
62
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
18.45 Mб
Скачать

Зерна аглопорита и шлаковой пемзы более однород­ ны по строению, поскольку у них нет более плотной, по сравнению с ядром, оболочки. Их характерная особен­ ность заключается в открытой пористости на поверхно­ сти. Для сопоставления названных заполнителей на рис. III.6 показаны в разрезе образцы бетона на новоси­ бирском керамзите и аглопорите, изготовленные из одно­ го исходного сырья.

Строение зерен керамзита и аглопорита, а также пе­ реходная зона между заполнителем и раствором сущест­ венно различаются. Граница между раствором и грану­ лами керамзита четко выражена, и проникания раствора в заполнитель не наблюдается. Границу же между ра­ створом и зернами аглопорита трудно провести: все откры­ тые поры и каверны на поверхности аглопорита заполне­ ны (кольматированы) цементным раствором. Причем цементное тесто проникает по каналам и трещинам во внутренние поры аглопорита, где оно затвердевает, со­ здается переходный слой между менее пористым раство­ ром и пористым заполнителем, в результате этого запол­ нитель как бы упрочняется. Такая особенность связи между раствором и щебневидным заполнителем прибли­ жает аглопоритобетои к идеальной модели бетона по И. Н. Ахвердову.

Следовательно, строение аглопоритобетона более од­ нородно, чем керамзитобетона. В результате резко выра­

женной границы «раствор — гранула

керамзита»

(см.

рис. III.6) при нагруженин керамзитобетона происходит

концентрация напряжений на границе

контактной

зоны.

В аглопоритобетоне это наблюдается в гораздо меньшей степени, что способствует повышению его прочности.

Однородность строения легких бетонов в большой сте­ пени зависит от однородности применяемых пористых заполнителей. Объемная масса и прочность отдельных зерен керамзита, шлаковой пемзы и других пористых за­ полнителей, взятых из одной и той же партии, могут су­ щественно различаться: объемная масса изменяется до 2—3 раз, а прочность даже до 10—12 раз. Это объяс­ няется недостаточно совершенной технологией производ­ ства пористых заполнителей.

Резкие колебания в свойствах отдельных зерен порис­ того заполнителя отражаются на свойствах бетона в не­ равной степени.

По данным В. Г. Довжика, Я. Ш. Штейна и В. П. Пет-

6 М. А. Иванов

81

рова, прочность керамзитобетона зависит от средней прочности керамзитового гравия данной пробы и прак­ тически не зависит от степени однородности гранул этой

пробы, поскольку

растворная

часть

бетона плот­

ной структуры

представляет

собой

непрерывную

среду с постоянными свойствами в любой точке объема. Иное положение наблюдается в отношении деформативных свойств. Они в большей степени, чем прочность, свя­ заны с однородностью зерен заполнителя. Бетон на керамзите, зерна которого неоднородны по своим прочно­ стным и деформативным свойствам, отличается понижен­ ной упругостью и долговечностью, особенно в агрессив­ ной среде.

3.Сцепление пористого заполнителя

сцементным камнем

Сцепление между заполнителем и цементным камнем существенно влияет на прочность и долговечность бето­ на. В том случае, когда прочность сцепления ниже про­

чности и а растяжение хотя бы одного из двух

компонен­

тов, бетон будет разрушаться из-за нарушения

сцепления

и прочность бетона (при растяжении) будет определять­ ся прочностью сцепления в контакте между цементным камнем и заполнителем.

Сцепление заполнителя с цементным камнем обуслов­ ливается не только действием сил молекулярного притя­ жения, но и механическими усилиями, возникающими

врезультате проникания цементного теста в углубления

ипоры заполнителя. Поэтому прочность сцепления зави­ сит не только от клеящей способности цементного теста (величины В/Ц), но и в значительной мере от шерохова­ тости поверхности и характера пористости заполнителя.

Пористые заполнители, у которых прочность по срав­ нению с плотными меньше, имеют лучшее сцепление с цементным камнем благодаря более шероховатой по­ верхности, наличию пористой структуры и процессу влагообмена между растворной частью бетона и заполните­ лем. Характер этого процесса определяется соотношением между открытой и закрытой пористостью и, главное, диа­ метром открытых капилляров на поверхности заполни­ теля.

По данным Л. С. Пивень, в керамзитобетонной смеси при диаметре капилляров зерна заполнителя менее

6*

S3

0,01 мм из цементного теста отсасывается лишь жидкая фаза. Цементная суспензия проникает в капилляры диа­ метром 0,05 мм п более. Количество ее тем меньше, чем меньше величина В/Ц бетонной смеси.

Исследования, проведенные С. П. Онацким, показа­ ли, что в подавляющем большинстве зерна пористых за­ полнителей имеют поры диаметром от 0,1 до 1 мм. Сле­ довательно, влага в них проникает вместе с частицами цемента, что обусловливает высокую силу сцепления за­ полнителя с цементным камнем.

Интенсивность процесса влагообмена определяется не столько средней пористостью, сколько размером от­ крытых пор, сосредоточенных в оболочке зерна. Наибо­ лее интенсивно пористый заполнитель поглощает влагу из цементного раствора в первые 15 мин, затем этот про­ цесс постепенно затухает, но не прекращается (табл. 111.2). Через несколько часов возможна миграция влаги из заполнителя в раствор под влиянием вакуума, возни­ кающего в цементном камне в процессе его твердения. Чем ниже В/Ц, тем меньше интенсивность водопоглощення и раньше начинается процесс миграции влаги из за­ полнителя в цементный раствор.

Т а б л и ц а III.2.

Водопоглощение

керамзита в

зависимости

 

от длительности нахождения его в цементном тесте и воде

 

 

 

Водопоглощение по массе п %

 

 

Времремя контакта

в цементном

тесте при В/Ц,

равном

 

 

 

 

 

в воде

 

 

0,4

0.6

0,8

 

 

 

15

мин

5,3

5,6

6

8,8

30

»

5,6

7,6

7,8

10,5

80

»

5,4

10,3

10,3

13,9

2 ч

 

3,2

8,3

11,2

15

2 суток

19,8

20

суток

36

Перемещение влаги из заполнителя в начале процес­ са твердения ослабляет структуру цементного камня. Де­ формируемость структуры возможно устранить вибраци­ ей или повторным перемешиванием. В этом случае сцеп­ ление вяжущего с поверхностью заполнителя усиливается и прочность легкого бетона повышается.

Особо повышенной прочностью сцепления с цемент­ ным камнем обладают пористые заполнители с развитой

84

§•',0-

! •

Разрыв

Рис. III.7. Деформации зерна аглопорнта и окружающего цементного камня (В/Ц = 0,4) при разных условиях тверде­ ния

Рис. III.8. Схема капилляров легкого бетона, заполненных воздухом и водой при движе­ нии воды

а — одностороннем;

б — встречном

открытой пористостью, в частности, об этом свидетельст­ вуют данные рис. III.7, где приведены результаты опы­ тов Н. И. Макридина.

В этих опытах зерно аглопорнта поместили в центре кубического образца из цементного теста с В/Ц—0,4. В течение первых 28 суток он твердел в условиях 100% - ной влажности, затем его перенесли в помещение, где от­ носительная влажность воздуха составляла только 50%. Значительные деформации аглопорнта явились следст­ вием первоначального набухания, а затем интенсивной усадки цементного камня. В течение всего периода вре­ мени была зафиксирована совместная деформация агло­ порнта и цементного камня, что можно объяснить лишь высокой силой сцепления между ними.

85

Следует различать усадку в микро- и макрообъеме бетона. Не всегда усадка в микрообъеме приводит к из­ менению внешнего объема бетона. Так, в процессе твер­ дения происходит сжатие системы цемент — вода, назы­ ваемое контракцией, но уменьшения наружного объема бетона при этом не наблюдается. Кроме контракции, происходит самовакуумнровапие, под которым М. 3. Симо­ нов понимает процессы водопоглощения и водоотдачи по­ ристого заполнителя в легком бетоне. Зерна пористого заполнителя с момента затворения бетонной смеси от­ сасывают воду из цементного теста. Объем поглощаемой воды при этом больше объема, вытесненного из заполни­ теля воздуха. Последний оказывается зажатым в капил­ лярах пористого тела (рис. III.8).

Как известно, капиллярные силы, возникающие в по­ рах материала, при всасывании влаги могут быть весьма велики. В результате этого защемленный воздух находит­ ся в состоянии всестороннего сжатия и имеет давление выше атмосферного. На поверхности пористого заполни­ теля возникает градиент давления, направленный в сто­ рону цементного теста, под действием которого происхо­ дит его уплотнение, повышающее силу сцепления и про­ чность легкого бетона. Однако рассматриваемое явление, как и химическая контракция, не приводит к уменьше­ нию наружного объема бетона.

Г л а в а IV

СВОЙСТВА ЛЕГКИХ БЕТОНОВ

1.Объемная масса

Малая объемная масса — основное отличительное свойство легких бетонов на пористых заполнителях по сравнению с обычными (тяжелыми). Различают объем­ ную массу в сухом состоянии и в условиях естественной влажности. Объемная масса в сухом состоянии считает­ ся для данного бетона стандартным показателем. Ее оп­ ределяют высушиванием материала при 105° С. За есте­ ственные условия принято обычно считать окружающую воздушную среду с относительной влажностью 40—70%. Равновесная влажность легкого бетона в этой среде со­ ставляет 5—15%. Следовательно, объемная масса в ус­

ловиях естественной

влажности на 5 — 15%

больше, чем

в сухом состоянии.

 

 

Объемная масса

легкого бетона — одно

из основных

его свойств. Она задается наряду с прочностью в техни­ ческих условиях и рабочих чертежах на изделия и конст­ рукции, изготовляемые из легких бетонов, должна учи­ тываться при подборе его состава и обеспечиваться пра­ вильной организацией технологического процесса.

Объемная масса легкого бетона зависит от его струк­ туры, объемной массы зерен заполнителя и расхода це­ мента. М. 3. Симонов рекомендует ориентировочно под­ считывать объемную массу бетона по следующим форму­

лам:

 

 

 

 

для бетонов плотной

структуры

 

7 о б

= 1,15#

+ ( 8 0 0 - 4 Л > у . ц ) т к . 3 ;

для крупнопористых и беспесчаных поризованных бе­

тонов

 

 

 

 

V o 6

= 1,15^ + ( 6 0 0 - Д/ту .ц)Тк.з,

 

где уоо—объемная

масса бетона в сухом состоянии

в кг/м3; Ц —

расход цемента на

1 м3

бетона в кг/м3; у у . ц — плотность цемента в

г/см3; у„— объемная

масса

заполнителя в куске в

кг/м3.

При выводе этих формул принято, что в бетонах плот­ ной структуры абсолютный объем, занимаемый заполни­ телем, составляет в среднем 800 л/м3, а в крупнопористых и беспесчаных поризованных—600 л/м3. При этом в пер-

87

вом случае имеется в виду и крупный и мелкий заполни­ тель, поэтому значение ук.3 должно приниматься усред­ ненным исходя из принятого зернового состава заполни­ теля и объемных масс зерен его отдельных фракций. Снижение объемной массы считается одной из основных задач в технологии пористых заполнителей и легких бе­ тонов: чем меньше объемная масса бетона, тем меньше масса конструкций, зданий и сооружений и их стоимость.

Технико-экономический эффект от снижения объем­ ной массы наиболее существен (табл. IV. 1) в теплоизоля­ ционно-конструктивных бетонах, так как в этом случае уменьшается не только масса, но и толщина изделий, что приводит к снижению расхода материалов и стоимости 1 м2 ограждения.

Т а б л и ц а IV. 1. Технико-экономические показатели панелей наружных стен жилых зданий, выполненных из легких бетонов различной объемной массы

 

 

 

 

 

Керамзито-

Аглопоритобетонные

 

 

 

 

 

на аглопорнте

 

 

Показатели

 

бетонные

 

 

 

 

 

на керамзите

 

 

 

 

 

 

 

 

V, =400 кг/м*

из зол

из глины

 

 

 

 

 

 

VH =550 кг/м*

у > =700

кг/м3

 

Объемная

масса

бетона

900

 

1400

в

кг/м3

 

 

 

1200

 

Толщина стены в см . .

27

35

40

 

 

Масса 1 м2

стены

в кг .

243

420

560

 

Себестоимость

смонтиро­

 

 

 

 

ванной конструкции в руб/м2

9,8

11,1

13,5

 

Капитальные

вложения

19,7

20,4

27,7

 

в руб/м2

 

 

 

 

Приведенные

 

затраты

 

 

 

 

в

руб/м2

 

 

 

12,1

13,5

17

 

 

В бетонах конструктивного назначения величина

объ­

емной массы изменяется в меньших пределах. К тому же в этом случае снижение объемной массы бетона не всег­ да возможно из-за необходимости обеспечивать требуе­ мую деформативность и звукоизоляцию. Объемная мас­ са легкого бетона может колебаться в зависимости от вида пористого заполнителя лишь в определенных преде­ лах (табл. IV.2).

Для керамзитобетона возможные пределы изменения объемной массы в зависимости от объемной массы ке-

88

Т а б л и ц а IV.2. Объемная

масса

легких бетонов

в зависимости

от их прочности на сжатие и вида

заполнителя

 

 

Объемная

Объемная

масса высушенного

бетона в т / л 3

при его марке по прочности на сжатие

Заполнителаполнитель

насыпная

 

 

 

в

кгс/см-

 

 

 

масса 7 И ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к г / л 3

50

75

 

100

|

150 •

200

|

300

 

 

 

 

Гравий

керамзитовый

300—700

0,8—1,2

0,9—1,3

 

1—1,4

 

1,2—1,5

1,3—1,6

 

1,4—1,7

Щебень:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

из

шлаковой пем-

500—800

1,15—1,45

1,2—1,52

1,35—1,6

1,45—1,75

1,55—1,85

 

1,65—1,95

 

 

 

из

аглопорита

600—900

1,3—1,5

1,35—1,6-

1,4—1,65

 

1,5—1,8

1,6—1,9

 

1,7—2

Вспученный перлит

300—500

0,7—0,9

0,8—1

 

1—1,2

 

 

сс

П р и м е ч а н и е .

Данные относятся к бетонам, приготовленным на пористых песках того ж е вида, что и крупный заполнитель.

^

Если вместо пористого

песка применяют плотный, объемная масса бетона возрастает на 100—250 кг/л 3 .

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ