4…6 Раз превышает массу металлических и деревянных конструкций

того же типа. Бетон хранит свое значение главного строительного

материала, поэтому главной задачей является снижение массы бетона

и железобетонных конструкций.

Снизить массу несущих железобетонных конструкций можно,

применяя высокопрочные бетоны марок М700 и выше, позволяющие

уменьшить размер сечения и объем бетона в конструкции на 20…25 %.

Для большинства же железобетонных конструкций, включая стены и

покрытия зданий, основной путь снижения массы – применение легких

бетонов на пористых заполнителях, и ячеистых бетонов.

Ячеистые бетоны

Ячеистые бетоны являются разновидностью легких бетонов, их

получают в результате затвердевания вспученной при помощи

порообразователя смеси вяжущего, кремнеземистого компонента и

воды. При вспучивании исходной смеси образуется характерная

«ячеистая» структура бетона с равномерно распределенными по

объему воздушными порами. Общая пористость ячеистых бетонов

составляет 60…85 %. Сферические поры (ячейки) диаметром 0,5…

2 Мм, равномерно распределенные в теле бетона, разделены тонкими и

прочными перегородками (мембранами) из отвердевшего вяжущего

вещества, образующими несущий каркас материала. Благодаря этому

ячеистые бетоны имеют небольшую плотность, малую

теплопроводность и достаточную прочность. Эти свойства,

доступность сырья и простота технологии делают ячеистый бетон

прогрессивным материалом для эффективных конструкций стен,

покрытий зданий из легкого железобетона.

Идея получения поризованных бетонов принадлежит пражскому

инженеру Гофману, получившему в 1889 г. патент на изготовление

бетонов, пористая структура которых образовывалась за счет

выделения CO2 при реакции HCl и NaHCO3.

Ячеистые бетоны классифицируются по различным признакам:

1) по способу формирования структуры – газобетоны, пенобетоны

и газопенобетоны;

2) по виду вяжущего – на основе цемента, известково-

кремнеземистого вяжущего, смешанных вяжущих, гипса или

композиционного гипсового вяжущего, шлаковых цементов

(шлакощелочной, известкого-шлаковый) и других;

3) по способу твердения – неавтоклавные (естественное твердение,

пропарка, электропрогрев и т.д.) и автоклавные;

4) по виду кремнеземистого компонента – на природных

кремнеземистых компонентах (песок, трепел, диатомит, опока и

других) и искусственных кремнеземистых компонентах – отходах

производств (зола-унос, зола гидроудаления, шлаки, тонкодисперсные

вторичные продукты обогащения руд, ферросилиций и др.);

5) по назначению – теплоизоляционные, конструкционно-

теплоизоляционные и конструкционные, жаростойкие, декоративные и

акустические ячеистые бетоны;

6) по прочности на сжатие ячеистые бетоны делятся на классы

В0,5...В15;

7) по средней плотности ячеистые бетоны классифицируются на

марки – D300...D1200. Возможно получение и более легких ячеистых

бетонов до D75;

8) по морозостойкости ячеистые бетоны делятся на марки –

F15...F100;

Плотность ячеистых бетонов сравнительно легко регулировать в

процессе изготовления и получать бетоны различной плотности и

назначения. По назначению ячеистые бетоны подразделяются на три

группы: теплоизоляционные, плотностью в высушенном состоянии не

более 500 кг/м3; конструкционно-теплоизоляционные (для

ограждающих конструкций), плотностью от 500 до 900 кг/м3;

конструкционные (для железобетона), плотностью от 900 до

1200 кг/м3. Кроме того, в последнее время появились

ультралегковесные поробетоны с пониженной плотностью от 150 до

300 кг/м3.

Вяжущим материалом для цементных ячеистых бетонов обычно

служит портландцемент. Бесцементные ячеистые бетоны (газо- и

пеносиликат) автоклавного твердения изготавливают, применяя

известково-песчаное вяжущее. Совместно с вяжущим применяют

кремнеземистый компонент (молотый кварцевый песок, золу-унос

ТЭС и молотый гранулированный доменный шлак), уменьшающий

расход вяжущего и повышающий качества ячеистого бетона. В

ячеистом бетоне заполнителем по существу является воздух,

находящийся в искусственно созданных ячейках.

Кварцевый песок размалывают обычно мокрым способом и

применяют в виде песчаного шлама. Измельчение увеличивает

удельную поверхность кремнеземистого компонента и повышает его

химическую активность. Применение отходов промышленности (золы-

унос и доменных шлаков) для изготовления ячеистого бетона является

экономически выгодным, так как при этом утилизируются

промышленные отходы и удешевляется сам материал.

Соотношение между кремнеземистым компонентом и вяжущим

устанавливают опытным путем. Кремнеземистый компонент и

портландцемент обычно берут поровну (соотношение 1:1). При

перемешивании материалов в смесителе получают исходную смесь –

тесто, состоящее из вяжущего, кремнеземистого компонента и воды.

Вспучивание теста может осуществляться двумя способами:

химическим, когда в тесто вводят газообразующую добавку и в смеси

происходит химическая реакция, сопровождающаяся выделением газа;

механическим, заключающимся в том, что тесто смешивают с отдельно

приготовленной устойчивой пеной.

Для создания высокопористой структуры ячеистых бетонов

применяются следующие способы: газообразования; пенообразования;

аэрации и сухой минерализации пены; способ насыщения

формовочной массы воздухом под давлением; вибровакуумный и

комбинированные способы.

Свойства и области применения ячеистых бетонов. Свойства

ячеистых бетонов зависят от состава, условий образования и

стабильности структуры ячеистой смеси. Она должна иметь

определенное количество равномерно распределенных пор

оптимальных формы и размера, а также сохранять свою структуру до

достижения необходимой прочности. Характер пор – замкнутый, но

стенки пор состоят из затвердевшего цементного камня, который сам

пронизан порами, в том числе и капиллярными. Для движения воздуха

поры в ячеистом бетоне замкнуты, а для проникновения воды –

открыты, поэтому водопоглощение ячеистого бетона довольно

высокое и морозостойкость соответственно пониженная по сравнению

с бетоном плотной структуры [1].

Ячеистые бетоны характеризуются классами по прочности от В0,5

до В15, марками по морозостойкости от F15 до F100. Несмотря на

большое водопоглощение ячеистые бетоны имеют сравнительно

высокую морозостойкость. Это объясняется тем, что вследствие

большого суммарного объема пор вода не заполняет их полностью и

расширение воды при замерзании не разрушает камень.

Теплопроводность ячеистых бетонов зависит от их плотности,

влажности и ряда эксплуатационных факторов. При влажности 10 % и

плотности 600, 800 и 1000 кг/м3 теплопроводность составляет

соответственно 0,21, 0,28 и 0,36 Вт/(м∙К).

Плотность неавтоклавного газобетона обычно находится в

пределах 400…900 кг/м3, прочность – 0,5…3,5 МПа. Газосиликат

отличается более высокими строительно-техническими свойствами

(при плотности 300…600 кг/м3 его прочность составляет 0,8…3,5 МПа).

Плотность пенобетона (с использованием в качестве заполнителя

мелкого песка естественной дисперсности) обычно находится в

пределах 600…1000 кг/м3, а прочность 0,5…3,5 МПа. Для получения

пенобетонов с меньшей плотностью используют мелкие пески.

Ячеистые бетоны и изделия из них обладают высокими

звукоизоляционными свойствами, огнестойкостью. Пористая

структура ячеистых бетонов позволяет легко пилить, сверлить и

обрабатывать данные строительные изделия. Они отличаются также

хорошей гвоздимостью.

Главный недостаток ячеистых бетонов – повышенная

влагоемкость, зависящая от величины открытых пор и вида исходных

материалов. С повышением влажности бетона прочность его

снижается, при полном насыщении влагой она может составлять лишь