Состав легкого бетона

Состав легкого бетона должен обеспечить удобоукладываемость бетонной смеси, прочность и экономичность конечного бетона,а также заданную плотность при наименьшем расходе цемента.

 

При подборе состава легких бетонов исходят из условия получения экономичного бетона, обеспечивающего не только удобоукладываемость бетонной смеси и прочность бетона, но и заданную плотность при наименьшем расходе цемента.Задача подбора состава легкого бетона усложняется по сравнению с подбором состава тяжелого бетона. Подбирая состав тяжелого бетона, обычно находят соотношение между щебнем и песком, требуемое В/Ц и расход цемента.
В легком бетоне трудно установить расчетом В/Ц, а удобоукладываемость колеблется в больших пределах. Это связано с тем, что пористые заполнители обладают значительным водопоглощением, интенсивно отсасывая воду из цементного теста. Шероховатая поверхность пористых заполнителей затрудняет получение точных показателей удобоукладываемости смеси.

Читай также легкие бетоны

Эти обстоятельства приводят к тому, что состав легкобетонной смеси подбирают опытным путем, определяя оптимальный расход воды для каждого состава бетона, устанавливая зависимость прочности бетона от расхода цемента при оптимальных расходах воды. Существует несколько методов подбора состава легкого бетона, но чаще всего применяют метод подбора состава легкого бетона по оптимальному расходу воды.

Рисунок-1. График зернового состава пористых заполнителей:

 

 

 

 

 

а — пористого щебня и песка; б — пористого гравия и песка; 1 — предельная крупность заполнителя 10 мм;2 — то же, 20 мм;3 — то же, 40 мм

При этом пользуются способом опытных затворений, который включает следующие операции: выбор наибольшей крупности и определение содержания крупного и мелкого заполнителей (рис. 1); определение расхода вяжущих и добавок для пробного замеса; предварительный расчет расхода заполнителей на 1 м³ смеси для приготовления пробных замесов;

Уточнение расхода воды по заданной подвижности или выявление оптимального содержания воды по наибольшей плотности уплотненной легкобетонной смеси; установление зависимости между расходом вяжущего и прочностью бетона при заданной подвижности смеси. Одновременно устанавливают зависимость между расходом цемента и плотностью бетона при принятых условиях уплотнения смеси.

Обычно для приготовления легкого бетона принимают наибольшую крупность гравия до 40 мм, а щебня — до 20 мм. При использовании пористого заполнителя с предельной крупностью до 20 мм бетон при прочих равных условиях получают более однородным. Типовые нормы расхода цемента для приготовления различных видов легкого бетона приведены в СНиП 5.01.23—83.

Бетонные смеси с легкими заполнителями приготовляют аналогично обыкновенным бетонным смесям. Однако легкобетонную смесь следует более тщательно перемешивать. Уплотнение легкого бетона производят теми же методами, что и тяжелого бетона. При этом следует учитывать, что плотность легкого бетона можно повысить не только подбором соответствующего гранулометрического состава бетонной смеси, расходом воды и применением пластифицирующих добавок, но и интенсивным и длительным уплотнением.

Воздействие вибрирования на легкобетонные смеси отличается рядом особенностей. Большая разница в плотности заполнителя и цементного теста приводит при вибрировании к слабому уплотнению в нижней зоне и разуплотнению смеси в верхней зоне изделия, поэтому легкобетонные смеси требуют вибрирования с пригрузом, компенсирующим недостаток собственной массы заполнителей. Чем меньше плотность заполнителя, тем больше требуется пригруз.

Свежеотформованные предельно уплотненные легкие бетоны обладают высокой структурной прочностью, позволяющей немедленную распалубку. Легкобетонные изделия можно формовать всеми способами, применяемыми для формования тяжелых бетонов. Аналогичным образом организуется и ускоренное твердение их.
〉Свойства легких бетонов.

По структуре легкие бетоны подразделяют на плотные, поризованные и крупнопористые. Основным показателем прочности легкого бетона является класс бетона установленный по прочности его на сжатие:

В2; 2,5; 3,5; 5; 7,5; 10; 12,5; 17,5; 20; 22,5; 25; 30; 40; для теплоизоляционных бетонов, кроме того, предусмотрены классы В0,35; 0,75 и 1.
Наряду с прочностью важной характеристикой легкого бетона является его плотность в сухом состоянии. По этому показателю легкие бетоны подразделяют на марки:

Д 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000; 1100; 1200; 1300; 1400; 1500; 1600; 1700; 1800; 1900 и 2000.

Уменьшить плотность легких бетонов можно путем образования в цементном камне мелких пор с помощью пено- и газообразующих веществ.
Теплопроводность легких бетонов зависит в основном от плотности и влажности. Увеличение влажности на 1 % повышает теплопроводность на 0,016…0,035 Вт/(м°·С).
По морозостойкости легкие бетоны делят на 10 марок: F 25, 35, 50, 75, 100, 150, 200, З00, 400 и 500. Для наружных стен зданий применяют бетоны с морозостойкостью не ниже F 25. Водонепроницаемость конструкционных легких бетонов может быть высокой. Установлены следующие марки легкого бетона на пористых заполнителях по водонепроницаемости W 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1; 1,2 (МПа гидростатического давления).
Легкий бетон — эффективный материал, который имеет большую перспективу.

Материалы для легких бетонов

Для приготовления легких бетонов применяют портландцемент, быстротвердеющий портландцемент и шлакопортландцемент.

В качестве заполнителей для легких бетонов используютприродные иискусственные сыпучие пористые материалы с насыпной плотностью не более 1200 кг/м3 при крупности зерен до 5 мм (песок) и не более 1000 кг/м3 при крупности зерен 5…40 мм (щебень, гравий). По происхождению пористые неорганические заполнители делят на три группы: природные, искусственные (специально изготовляемые) и заполнители изотходов промышленности.

Природные пористые заполнители изготовляют дроблением и рассевом легких горных пород (пемзы, вулканических шлаков и туфов, пористых известняков, известняков-ракушечников,известняковых туфов и др).

Искусственные пористые заполнители получают из отходов промышленности или путем термической обработки силикатного сырья, подвергнутых рассеву или дроблению и рассеву. К ним относятся:

а) керамзит и его разновидности, шунгизит, зольный гравий, глинозольный керамзит, вспученные азерит, получаемые обжигом со вспучиванием подготовленных гранул (зерен) из глинистых и песчано-глинистыхпород (глин, суглинков, глинистых сланцев, аргиллита, алевролита),шунгитосодержащих сланцев, трепелов, золошлаковой смеси или золы-уносаТЭЦ;

б) термолит,получаемый при обжиге без вспучивания щебня или подготовленных гранул кремнистых опаловых пород (диатомита, трепела, опоки и др.);

в) перлитвспученный, получаемый при обжиге гранул из вулканических водосодержащих пород (перлита, обсидиана и других водосодержащих вулканических стекол);

г) вермикулитвспученный, получаемый при обжиге подготовленных зерен из природных гидратированных слюд. Из отходов промышленности применяют песок и щебень преимущественно из гранулированного или вспученного металлургического шлака, а также грубодисперсные золы-уносы и золошлаковые смеси ТЭЦ.

Рисунок-2. Принципиальная технологическая схема производства аглопоритового гравия из золы ТЭЦ:

1 — пневмотранспорт золы; 2 — пневмотранспорт возврата;3 — расходный бункер золы;4 — автоматический весовой дозатор; 5 — двухвальный шнековый смеситель;б — тарельчатый гранулятор; 7 — ленточный конвейер;8 — лоток;9 — роликовый укладчик;10- горн; 11 — ленточная обжиговая агломерационная машина;12 — роторная дробилка;13 — пластинчатый конвейер;14, 18 — инерционные грохоты;15 — двухвалковаязубча-таядробилка;16 — приемный бункер;17— рукавный фильтр;19— бункер готовой продукции;20 — сборный коллектор для охлаждающих газов;21 — ленточный конвейер для сбора просыпи

Гранулированный шлак — мелкозернистый пористый материал, получаемый при быстром охлаждении расплавов металлургических шлаков. Шлаковую пемзу (термозит) получают в виде глыб ячеистой структуры путем вспучивания шлакового расплава с помощью воды, воздуха или их смеси.Существующие способы поризации делят на две основные группы.

К первой относятся методы поризации расплава, осуществляющиеся в периодически действующих агрегатах, например в бассейнах; ко второй — методы поризации расплава в непрерывно действующих агрегатах (например, гидроэкранная установка). Фиксацию пористой структуры осуществляют быстрым охлаждением расплава. Куски шлаковой пемзы дробят и рассеивают на щебень и песок. В зависимости от насыпной плотности щебня (400…800 кг/м3) прочность заполнителя составляет 0,4…2,0 МПа.

Аглопорит представляет собой искусственный пористый заполнитель с размером гранул 5…20 мм, насыпной плотностью 400…700 кг/м3 и пределом прочности 0,4… 1,5 МПа. Сырьем для производства аглопорита служат глинистые породы (суглинок, супесь, аргиллит, глинистый сланец), а также отходы промышленности — глинистые отходы от добычи и обогащения углей, горелая порода, топливные шлаки, зола ТЭЦ и другие камневидные силикатные породы.

Технология производства аглопоритового гравия из зол ТЭЦ (рис. 2) методом спекания сырцовых гранул на решетках алгомерационных машин позволяет получать искусственный пористый заполнитель в виде гранул округлой формы определенного зернового состава со спекшейся поверхностной оболочкой повышенной прочности.

Гравий и песок керамзитовый относятся к специально изготовленным заполнителям — это материал округлой формы, который получают при обжиге глин. Создание пористой структуры достигается вспучиванием глинистого вещества, нагретого до пиропластического состояния газами, выделяющимися из него в процессе нагревания. Керамзитовый гравий выпускают прочностью 0,6…6 МПа, насыпной плотностью 150…800 кг/м3, средней прочностью 2,6 МПа. Керамзитовый песок получают дроблением и рассевом керамзитового гравия или щебня или как самостоятельную фракцию при обжиге.

Гравий керамический полый — материал округлой формы — получают обжигом специально изготовленных пустотелых глиняных гранул.Вспученный перлит изготовляют в виде щебня и песка путем кратковременного обжига вулканических водосодержащих стекловидных пород. Процесс теплообработки перлитов в зависимости от свойств сырья и вида готового продукта (щебня и песка) осуществляют путем одно- и двухстадийного обжига в коротких вращающихся печах и во взвешенном состоянии в вертикальных печах.

По форме и характеру поверхности пористые заполнители могут иметь округлую, относительно гладкую или угловатую и шероховатую (ноздреватую) поверхность. По крупности зерен их делят на следующие фракции: песок — до 1,2 и 1,2…5,0 мм, щебень или гравий — 5…10, 10…20 и 20…40 мм. По показателям насыпной плотности в сухом состоянии (кг/м3) пористые заполнители делят на марки М100…1200 для щебня (гравия) и до М1200 для песка. Пористые заполнители в зависимости от прочности, определяемой сдавливанием в цилиндре, подразделяют на марки.

Выбор крупного заполнителя производят на основе подбора состава бетона с учетом формы зерен (гравий, щебень), вида и свойств мелкого заполнителя и структуры и вида бетона (теплоизоляционного, конструкционно-теплоизоляционного,конструкционного).Содержание водорастворимых сернистых соединений в пересчете на SO3 в заполнителях, предназначенных для армированных легких бетонов, не должно превышать 1 % по массе.

Вкачестве добавок для легких бетонов применяют тонкомолотые доменные гранулированные шлаки, диатомит, трепел, опоки, туф, пемзу, трасс. Кроме указанных в легкие бетоны вводят добавки, являющиеся замедлителями или ускорителями твердения. В качестве порообразователей для снижения плотности в состав легких бетонов вводят алюминиевый порошок, пергидроль, смолосапониновый порообразователь и другие добавки.Для приготовления и увлажнения легкого бетона используют питьевую воду, отвечающую тем же требованиям, что и для тяжелых бетонов.

Защита стальной арматуры в легких бетонах. Повышенная пористость легких бетонов способствует возникновению и разви тию коррозии арматуры в железобетонных изделиях. Поэтому в агрессивной среде легкий бетон армированной конструкции должен быть плотным. Как показывает практика, в таком бето не содержание цемента должно быть не менее 250 кг/м3. Иногда арматуру покрывают различными составами: цементно-казеино- вой суспензией с нитритом натрия; битумной мастикой с молотым песком, золой и растворителем — толуолом, битумоцементной мастикой.

***** РЕКОМЕНДУЕМ выполнить перепост статьи в соцсетях!

*****