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

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

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-

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

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

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

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.

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-

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

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

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

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

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

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