Строительный материалы и все связанное / 4 семестр / ЛЕКЦИИ МТКМ / Лекции 3 семестр / ЛЕГКИЕ БЕТОНЫ

Тема: «ЛЕГКИЕ БЕТОНЫ».

Вопросы:

1. Общие сведения о лёгких бетонах и их классификация;

2. Лёгкие бетоны на пористых заполнителях; понятие о расчёте начального состава;

3. Крупнозернистые и ячеистые бетоны.

Литература:

1. Учебник стр. 170-192;

2. УМП Часть II стр. 38-43.

Легкими бетонами называют искусственные конгломераты, полученные в результате затвердевания уплотненных смесей из цементирующего компонента, крупных пористых заполнителей (гравия или щебня) и пористого или плотного песка. Эти смеси до уплотнения и затвердевания называют легкобетонными смесями. Таким образом, основное отличие состава легкого бетона от тяжелого бетона состоит в применении в нем пористых заполнителей, необходимых для снижения его средней плотности или, что равнозначно, повышения общей пористости и уменьшения теплопроводности.

Легкие бетоны – это все виды бетонов со средней плотностью в сухом состоянии до 2000 кг/м³.

По основному назначению:

• конструкционные – для возведения несущих конструкций, в том числе конструкционно-теплоизоляционные, к которым предъявляются дополнительные требования по теплопроводночти;

• специальные – обладают специальными свойствами (теплоизоляция, жаростойкость, химическая стойкость).

По виду вяжущего:

цементные, известковые, шлаковые, полимерные и т.д.

По виду крупного пористого заполнителя бывают:

керамзитобетон, аглопоритобетон, перлитобетон, на щебне пористых горных пород, верминулитобетон, термолитобетон, на пористом шлаке, на зольном гравии, арболит.

По структуре:

плотные, поризованные, крупнопористые, ячеистые.

2. Легкие бетоны на пористых заполнителях – это бетоны, которые получают из смеси вяжущего, воды, крупного пористого заполнителя и песка (плотного или пористого).

Пористые заполнители бывают:

природные, отходы промышленности и искусственные.

Природные пористые заполнители – дробление, фракционирование отсевов дробления пористых горных пород вулканического либо осадочного происхождения.

Заполнители из отходов промышленности – пористые шлаки, грубодисперсные золы-уноса, золошлаковые смеси и др.

Искусственные пористые заполнители – специально изготавливают путем термической и другой обработки с последующим рассевом или дроблением и рассевом.

Керамзитовый гравий – искусственный керамический материал ячеистого строения с преобладанием закрытых пор.

Получают обжигом глинистого сырья во вращающихся цилиндрических печах длинной – 60 м.

В процессе обжига гранулированное сырье вспучивается под действием двух факторов: размягчения глины до оптимального состояния и интенсивного газовыделения внутри керамического расплава.

Керамзитовый песок – получают дроблением или обжигом.

Обжигом песок получают в печах “кипящего слоя”.

Глинистые частицы вспучиваются в реакторе во взвешенном состоянии под действием горячего воздуха, продуваемого через решетку.

Аглопорит – искусственный пористый материал, получаемый термической обработкой силикатного сырья методом аглоперации (процесс стекания сыпучей топливосодержащей шихты путем ее слоеного горения при продувании воздуха через зажженный слой в течение 10 – 15 минут).

Шихта – глины, суглинки, супеси, шлаки, отходы промышленности. В качестве добавки применяют антрацит, уголь или опилки.

Шлаковая пемза – искусственный пористый материал, получаемый поризацией огненно-жидкого минерального расплава в процессе его быстрого охлаждения. Сырьем служат шлаки цветной и горной металлургии.

Вспученный перлит – искусственный пористый материал, получаемый вспучиванием при термической обработке вулканических водосодержащих стекол: перлита, обсидиана и др. Механизм процесса вспучивания аналогичен керамзиту.

Основные свойства лёгких бетонов:

• Плотность (истинная) – 2,3 – 2,4 г/см³;

• Средняя плотность – марки D200 - D2000;

• Прочность – классы В0,35 – В40 (см. график) ;

• Теплопроводность – зависит от пористости и влажности (см. график);

• Морозостойкость – F25 - F25;

• Водонепроницаемость – W2 – W16;

• Стойкость к агрессивным средам.

Особенности подбора состава.

Целью является определение таких расходов составляющих материалов, при которых обеспечивается получение бетона с заданными свойствами наиболее экономичным путем.

При подборе керамзитобетона необходимо обеспечить требуемый класс.

Подбор производится расчетно-эксперементальным методом.

1. По таблицам находится расход цемента М_с1.

2. Уточняется умножением на поправочный коэффициент k_i.

М_с = k_i М_с1;

3. Начальный расход воды по таблице М_w1 в зависимости от удобоукладываемости.

4. Определяется объемная концентрация крупного заполнителя : _opt = _max – (n_s,g – 0,36);

5. По плотности крупного заполнителя в цементном тесте и концентрации  находим расход гравия

M_g = ·_{m,g c};

6. Расход мелкого заполнителя вычисляют по средней плотности легкого бетона в высушенном состоянии

M_s = _{m, b} - (1,15M_c + M_g);

7. Общий расход воды определяют с учетом поправок на объемную концентрацию, расход цемента и водопотребность плотного песка:

M_w = M_w1 + M_w + M_wc + M_ws.

Крупнопористые бетоны – это бетоны для приготовления которых в качестве вяжущего применяют портландцемент, а крупным заполнителем служит плотный или пористый щебень или гравий (D 20мм).

Составы по массе от 1: 3 до 1: 20. Плотность таких бетонов немного меньше 2000 кг/м 3.

Ячеистые бетоны – средняя плотность до 1200 кг/м ³.

Для приготовления ячеистых бетонов применяют неорганические вяжущие вещества, кремнеземистый компонент, порообразователи для создания ячеистой структуры и воду.

Порообразование происходит двумя способами:

- механическим – бетонную смесь перемешивают с пеной (пенобетон);

- химическим – введение порообразующих добавок. Смесь вспучивается в результате химической реакции с образованием газа (газобетон).

По условиям твердения ячеистые бетоны разделяются на бетоны естественного твердения, неавтоклавного твердения (т. е. паром нормального давления) и автоклавного твердения (паром под давлением 0,8 – 1 МПа).

По назначению:

• конструкционные;

• конструкционно–теплоизоляционные;

• специальные (жаростойкие, звукопоглощающие и др. ).

Вяжущее – обычно портландцемент.

Кремнеземистые компоненты – природные высокодисперсные или тонкомолотые кремнеземистые горные породы (марталит, кварцевые и полевошпатовые пески ).

Порообразователи – пено- и газообразователи.

Пена – на основе костного или мездрового клея с добавлением жидкого стекла или двуводный гипс.

Газообразователи

– алюминиевая пудра марки

ПАП-1.

2Al + 3Ca(OH)₂ + 6Н₂О = 3CаО·А1₂О₃ 6Н₂О + 3Н₂.

Выделяется водород.

– при использовании в качестве газообразователя пергидроля — водного раствора технической перекиси водорода 80 %-ной концентрации (Н₂О₂), легко разлагающегося в щелочной среде газобетонной смеси — в течение 10 мин, вспучивание происходит вследствие выделения кислорода:

2Н₂О₂ = 2H₂O + О₂.

Арболит – разновидность легкого бетона, искусственный каменный материал конгломератной структуры, полученный в результате затвердевания оптимально-подобранной и уплотненной смеси вяжущего компонента, органических целлюлозных заполнителей растительного происхождения и добавок.

Позволяет эффективно использовать отходы лесозаготовок и деревообрабатывающих производств.

По назначению:

• конструкционный и теплоизоляционный.

По структуре:

• обычные и поризованные.

По армированию:

• армированные и неармированные.

По количеству слоев:

• однослойные и многослойные.