7.2. Легкие бетоны

Бетоны называют легкими, если в сухом состоянии их объемная масса не превышает 1800 кг/м³.

Легкие бетоны с применением в них пористых заполнителей находят в строительстве все большее применение. Конструкции из легких бетонов позво­ляют улучшить теплотехнические и акустические свойства зданий, значительно снизить их массу, решить проблему объемного и многоэтажного строительства.

Вяжущим веществом в легких бетонах служат обычный или быстротвер-деющий портландцемент. Наиболее широко используемым заполнителем яв­ляются керамзит и аглопорит.

Теплоизоляционные свойства легких бетонов зависят от степени их по­ристости и характера пор.

Легкие бетоны вследствие их высокой пористости менее морозостойки, чем тяжелые. Однако их морозостойкость является достаточной для примене­ния в стеновых и других конструкциях зданий и сооружений.

В зависимости от назначения и технических свойств легкие бетоны раз­деляют на:

• конструкционные, применяемые для изготовления несущих конструк­ций (стены, перекрытия и др.);

• теплоизоляционные, используемые в ограждающих слоистых конструк­циях как утеплитель и для теплоизоляции, звукопоглощения;

• конструкционно-теплоизоляционные - для ограждений.

Среди бетонов одинаковой прочности целесообразнее применять легкие, нежели тяжелые, в междуэтажных перекрытиях отапливаемых зданий, в проез­жей части мостов, в железобетонных конструкциях с обычной и предваритель­но напряженной арматурой (балки, прогоны, лестничные марши и площадки и т. п.).

Теплопроводность конструкционных легких бетонов в сухом состоянии 0,35-0,60 Вт/(м-К), тогда как у тяжелых она составляет 1,25-1,55 Вт/(мК).

15

Теплоизоляционные легкие бетоны обладают хорошими теплозащитными свойствами, в сухом состоянии их теплопроводность до 0,2 Вт/(м-К).

В легком бетоне может быть использован не только минеральный, но и органический заполнитель - древесная дроблен ка, костра, пенополистирол и т. п. Получаемую разновидность легкого бетона (арболит) используют как сте­новой материал в жилищном строительстве.

7.2.1. Ячеистые бетоны

Широко используемая разновидность бетонов и растворов имеет ячеи­стую структуру макропор равномерно распределенных в объеме бетона и отде­ленных друг от друга тонкими, но достаточно прочными перегородками.

Применяют ячеистые бетоны в качестве теплоизоляционного, конструк­тивно-теплоизоляционного и конструкционного материала.

Стены из ячеистых блоков являются наиболее экономически эффектив­ными по сравнению с другими ограждающими конструкциями.

Вспучивание вяжущего вещества достигается под влиянием вводимых в смесь добавочных реагентов. В результате взаимодействия реагирующих ве­ществ в смеси выделяется газ водород или кислород.

Кроме химических методов, поризацию со вспучиванием можно произво­дить механическим путем за счет образования в смеси устойчивой пены. В свя­зи с этим ячеистые бетоны подразделяют на газобетоны и пенобетоны.

Газобетон получил преимущественное распространение в строительстве. В качестве газообразователя используют тонкоизмельченный алюминиевый порошок. Вступая в химическую реакцию с гидроксидом кальция, он способст­вует выделению молекул водорода.

Выделяемый водород, расширяясь, вспучивает цементное тесто. Ячеистое цементное тесто затвердевает, образуя высокопористую часть этого материала. Крупный заполнитель в нем отсутствует.

Быстрая укладка смеси в металлические формы приводит к тому, что процесс газообразования происходит в период нахождения смеси в этих фор­мах и продолжается примерно 15-20 минут.

16

Важно, чтобы к моменту завершения процесса выделения водорода бе­тонная смесь загустела и смогла зафиксировать ячеистую структуру.

Другим газообразователем вместо алюминиевой пудры может служить техническая перекись водорода. В щелочной среде цементного теста пергид­роль разлагается с выделением молекул кислорода. Молекулы кислорода вспу­чивают цементное тесто в течение 7-10 минут.

Пенобетон получают с применением пенообразователей. Основным ком­понентом смеси остается цементное тесто, цементно-песчаная или известково-песчаная смеси.

Песок подвергают полному или частичному помолу. Пену изготавливают отдельно в пеновзбивателе, затем передают ее в пеносмесительный аппарат, ту­да же передают растворную смесь. Через 2-3 минуты перемешивания готовая пенобетонная смесь поступает в бункер, из которого она разливается в сталь­ные формы.

Так как вспучивание смеси с пеной завершается в основном в смесителе, то форма заполняется полностью, тогда как при газообразователях наполнение форм бетоном было возможным не более чем на половину их высоты.

Для разных целей применяют ячеистые бетоны с различной прочностью и морозостойкостью.

7.3. Железобетон

Железобетон - комплексный строительный материал с конгломератным типом структуры, в котором бетон и стальная арматура замоноличены взаим­ным сцеплением и работают под нагрузкой как единая система.

Железобетон представляет собой строительный материал, в котором вы­годно сочетается совместная работа бетона и стали.

Бетон, как всякий каменный материал, хорошо сопротивляется сжимаю­щим нагрузкам, но слабо противодействует растягивающим напряжениям. Сталь же способна воспринимать растягивающие напряжения, возникающие в железобетонном элементе. Наиболее выгодно применять железобетон для строительных элементов, подверженных изгибу.

17

Уральский гос\;н;г>ст<зенн«й Ь

Фственныи

0;,НЫЙ V..-.;

НАУЧНАЯ БК^'ЧОТЕКА

Возможность совместной работы в железобетоне двух резко различных по своим свойствам материалов определяется следующими важнейшими фак­торами:

• бетон прочно сцепляется со стальной арматурой, вследствие чего при возникновении напряжений в железобетонной конструкции оба материала ра­ботают совместно;

• сталь и бетон обладают почти одинаковым температурным коэффици­ентом расширения, что обеспечивает полную монолитность железобетона;

• бетон не только не оказывает разрушающего влияния на заключенную в нем сталь, но и предохраняет ее от коррозии.

К обычным армированным железобетонным изделиям относят такие, усиление прочности которых достигается путем укладки стальных стержней, сеток или каркасов при изготовлении изделий. Однако такой способ армирова­ния не предохраняет полностью изделия, работающие на изгиб, от образования трещин в бетоне в растянутой зоне. Появление трещин отрицательно влияет на работу железобетонного элемента: увеличиваются прогибы, в трещины прони­кает влага и газы, что создает опасность коррозии стальной арматуры.

Избежать появления трещин в железобетонной конструкции можно пред­варительным сжатием бетона в местах, подверженных растяжению. Сжатие бе­тона достигается предварительным напряжением (растяжением) арматуры.

По способу изготовления различают два вида предварительно-напряженных конструкций:

• предварительное напряжение арматуры производится до затвердения бетона. Уложенную в форму арматуру с одного конца прикрепляют к упору, а с другого натягивают специальным приспособлением. После заполнения формы бетонной смесью и затвердения бетона арматуру освобождают от натяжения. Стремясь прийти в первоначальное состояние, она сокращается и увлекает за собой окружающий ее бетон, обжимая железобетонный элемент в целом;

• после приобретения бетоном определенной прочности. Арматуру рас­полагают в канале, оставленном в бетоне. После затвердения бетона арматуру натягивают и закрепляют на концах конструкций, затем заполняют канал бето­ном, который после затвердения сцепляется с арматурой.