Лекция 5 ЛЕГКИЕ БЕТОНЫ Учебные вопросы: 1. Классификация легких бетонов. Отличительные свойства. 2. Легкие бетоны на пористых заполнителях. Сырьевые материалы. 3. Особенности проектирования состава, изготовления, твердения и применения легких бетонов на пористых заполнителях. 4. Силикатные бетоны: классификация, особенности изготовления и применения. 5. Ячеистые бетоны: классификация, сырье, свойства, особенности изготовления и применения. 6. Разрушающие и неразрушающие методы контроля качества бетона. 7. Физическая и химическая коррозия бетона и меры защиты от нее.
1. КЛАССИФИКАЦИЯ ЛЕГКИХ БЕТОНОВ. ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА. По способу создания искусственной пористости различают следующие разновидности легких бетонов: изготовляемые из вяжущего, воды и легких пористых заполнителей; крупнопористые (беспесчаные), изготавливаемые с применением однофракционного плотного или пористого крупного заполнителя без песка; ячеистые, структура которых представлена искусственно созданными ячейками, заменяющими зерна заполнителей.
По назначению легкие бетоны подразделяются на: - теплоизоляционные, основное назначение которых обеспечивать необходимое термическое сопротивление ограждающей конструкции; объемный вес их менее 500 кг/м 3, коэффициент теплопроводности до 0, 2 ккал/м * ч * град, - конструктивные, предназначенные воспринимать значительные нагрузки в зданиях и сооружениях; объемный вес их 1400 1800 кг/м 3, марка по прочности не менее 50, морозостойкость не ниже МРз 15; - конструктивно-теплоизоляционные, в которых совмещаются свойства предыдущих видов легких бетонов; объемный вес их 500 1400 кг/м 3, коэффициент теплопроводности не более 0, 55 ккал/м * ч * град, марка по прочности не менее 35.
В зависимости от заполнителя (плотного или пористого) резко меняются водопотребность и водосодержание бетонной смеси, меняются и основные свойства легкого бетона. Одним из решающих факторов, от которых зависит прочность легкого бетона, является расход воды: при увеличении количества воды до оптимального прочность бетона растет. Оптимальный расход воды в легких бетонах соответствует наибольшей плотности смеси, уложенной в заданных условиях, и устанавливается по наибольшей прочности бетона или же по наибольшему объемному весу уплотненной смеси. Если же количество воды превышает оптимальное для данной смеси, то плотность цементного камня уменьшается, а с ней уменьшается и прочность бетона. Для легкого бетона оптимальный расход воды можно установить по наибольшему объемному весу уплотненной бетонной смеси или наименьшему выходу бетона.
Особенностью легких бетонов является то, что их прочность зависит не только от качества цемента, но и от его количества. С увеличением расхода цемента растет не только прочность, но и объемный вес бетона. Это связано с тем, что с повышением количества цементного теста легкобетонные смеси лучше уплотняются, а также возрастает со держание в бетоне наиболее прочного и тяжелого компонента цементного камня.
Теплоизоляционные свойства легких бетонов зависят от степени их пористости и характера пор. В легком бетоне тепло передается через твердый остов и воздушные пространства, заполняющие поры, а также в результате конвекционного движения воздуха в замкнутом объеме. Поэтому чем меньше объем пор, тем меньше подвижность воздуха в бетоне и лучшими теплоизолирующими свойствами он обладает. Легкие бетоны вследствие высокой пористости менее морозостойки, чем тяжелые. Тем не менее, их морозостойкость является достаточной для применения в стеновых и других конструкциях здании и сооружений. Высокую морозостойкость легких бетонов обеспечивает применение искусственных пористых заполнителей, обладающих низким водопоглощением, например керамзита, а также путем поризации цементного камня. Повышают морозостойкость также путем введения гидрофобизующих добавок.
2. ЛЕГКИЕ БЕТОНЫ НА ПОРИСТЫХ ЗАПОЛНИТЕЛЯХ. СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ. К легким бетонам относятся бетоны, имеющие плотность ρ = 500… 1800 кг/м 3. Плотность бетона зависит от плотности заполнителей и их расхода. Основные требования к легким бетонам: высокие Rизг и морозостойкость при минимальных показателях плотности и расхода цемента. Применение легких бетонов позволяет улучшить теплотехнические и акустические свойства зданий, значительно снизить их массу.
Классификация легких бетонов по назначению : – конструкционные бетоны (плотность 1400… 1800 кг/м 3; коэффициент теплопроводности 0, 35… 0, 6 Вт/(м∙град)); – конструкционно теплоизоляционные бетоны (плотность 500… 1400 кг/м 3; коэффициент теплопроводности 0, 20… 0, 35 Вт/(м∙град)); – теплоизоляционные бетоны (плотность 200… 500 кг/м 3; коэффициент теплопроводности менее 0, 20 Вт/(м∙град)). Классификация по способу создания пористости : – легкие бетоны на пористых заполнителях; – крупнопористые (беспесчаные) легкие бетоны; – ячеистые бетоны. Классификация легких бетонов по прочности: М 25, М 35, М 50, М 75, М 100, М 150, М 200, М 250, М 300, М 350, М 400. Классификация легких бетонов по морозостойкости: F 15, F 25, F 35, F 50, F 75, F 100, F 150, F 200, F 300, F 400, F 500. Возможность получения легких бетонов с высокой морозостойкостью и малой водонепроницаемостью расширило области их применения. Классификация легких бетонов по плотности: Д 200, Д 300, Д 400…Д 1800.
ОБЩИЙ ВИД ИЗДЕЛИЙ
Легкий бетон с использованием в качестве наполнителя пеностеклянного щебня и гравия
Легкие бетоны на пористых заполнителях Для легкого бетона на пористых заполнителях применяются быстротвердеющий и обычный портландцемент, а также шлакопортландцемент. В качестве заполнителей применяют неорганические заполнители. Для более легких бетонов возможно применение органических заполнителей из древесины, стеблей хлопчатника, костры льна и конопли, пенополистирола и др. В свою очередь пористые заполнители можно разделить на: природные, искусственные. К пористым природным заполнителям относятся: вулканические горные породы (пемза, шлак, туф); осадочные горные породы (известняк ракушечник, диатомит, трепел). К пористым искусственным заполнителям относятся: специально приготовленные (керамзит, аглопорит, зольный гравий, вспученный перлит, вспученный вермикулит), побочные продукты промышленности (доменный гранулированный шлак, топливный шлак, зола унос, керамический бой).
Качество легкого бетона оценивают двумя важнейшими показателями: классом по прочности, маркой по средней плотности. Легкий бетон плотной структуры по прочности на сжатие (МПа) имеет классы: В 2, 5. . . В 40, по прочности на осевое растяжение (МПа) В 0, 8. . . В 3, 2. Для теплоизоляционных бетонов предусматриваются классы: В 0, 35, В 0, 75, В 1. Для легких бетонов запроектированных без учета классов, показатели прочности (кг/см 2) характеризуют марками: М 35 М 500. Для изготовления высокопрочных легких бетонов (имеющих плотность 1600 1800 кг/м 3) применяют более прочный пористый заполнитель (с насыпной плотностью 600 800 кг/м 3), а пористый песок частично или полностью заменяют плотным. В зависимости от плотности в сухом состоянии (кг/м 3) легкие бетоны подраздеяются на марки: Д 200. . . Д 2000.
В зависимости от назначения легкие бетоны делят на следующие группы: теплоизоляционные с плотностью до 500 кг/м 3; конструкционно теплоизоляционные (для ограждающих конструкций наружных стен, покрытий зданий) с плотностью 500 1400 кг/м 3; конструкционные с плотностью 1400 1800 кг/м 3. Уменьшить плотность легких бетонов можно путем образования в цементном камне мелких замкнутых пор. Для поризации цементного камня, являющегося самой тяжелой составной частью легкого бетона, используют небольшие количества пенообразующих или газообразующих веществ.
КРУПНОПОРИСТЫЙ БЕТОН В состав крупнопористого (беспесчаного) бетона входят гравий или щебень крупностью 5 20 мм, портландцемент или шлакопортландцемент МЗ 00 М 400 и вода. За счет исключения песка из состава крупнопористого бетона его плотность уменьшается примерно на 600 700 кг/м. З и составляет 1700 1900 кг/м 3. Отсутствие песка и ограниченный расход цемента (70 150 кг/м 3) позволяют получить пористый бетон с теплопроводностью 0, 55 0, 8 Вт/(м 0 С) и марками М 15 М 75. Крупнопористый бетон целесообразно применять в районах богатых гравием. Из крупнопористого бетона возводят монолитные наружные стены зданий, изготовляют крупные стеновые блоки. Стены из крупнопористого бетона оштукатуривают с двух сторон, чтобы устранить продувание. Крупнопористый бетон на пористом заполнителе (керамзитовом гравии и т. п. ) имеет небольшую плотность (500 700 кг/м 3) и используется как теплоизоляционный материал.
ГИПСОБЕТОН Гипсобетон изготовляют на основе строительного гипса, высокопрочного гипса и гипсоцементно пуццоланового вяжущего, обеспечивающего получение водостойких изделий. Для уменьшения плотности стремятся применять пористые заполнители (топливные шлаки, керамзитовый гравий, шлаковую пемзу и т. п. ), а также комбинированный заполнитель из кварцевого песка и древесных пилок. С этой целью вводят породообразующие добавки, позволяющие снизить плотность гипсобетона. Для повышения прочности на изгиб и уменьшения хрупкости в состав гипсобетона вводят волокнистые наполнители (древесные волокна, измельченную бумажную массу и т. п. ). Крупноразмерные изделия изготовляют способом непрерывного вибропроката на специальных станах. Отформованные затвердевшие изделия высушивают в сушильных камерах. Плотность гипсобетонов в зависимости от применяемого заполнителя и водогипсового отношения составляет 1000 1600 кг/м 3, а марки М 25 и М 50.
По насыпной плотности в сухом состоянии (кг/м 3) пористые заполнители разделяют на марки: 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100 и 1200.
Основным показателем прочности легкого бетона является класс бетона по прочности при сжатии; установлены следующие классы, МПа: В 2; В 2, 5; В 3, 5; В 7, 5; В 10; В 12, 5; В 17, 5; В 20; В 22, 5; В 25; В 30; В 40; для теплоизоляционных бетонов предусмотрены, кроме того, классы: В 0, 35; В 0, 75; В 1.
В зависимости от плотности в сухом состоянии (кг/м 3) легкие бетоны подразделяют на марки: D 200; D 300; D 400; D 500; D 600; D 700; D 800; D 900; D 1000; D 1100; D 1200; D 1300; D 1400; D 1500; D 1600; D 1700; D 1800; D 1900; D 2000.
По морозостойкости легкие бетоны делят на марки: F 25; F 35; F 50; F 75; F 100; F 150; F 200; F 300; F 400; F 500.
По морозостойкости легкие бетоны делят на марки: W 2; W 4; W 6; W 8; W 10; W 12.
Легкие бетоны на органических заполнителях являются альтернативой бетонам на пористых минеральных заполнителях. В зависимости от вида органического заполнителя различают виды бетонов: арболит, опилкобетон, костробетон, полистиролбетон и т. п. Арболит – это бетон на цементном вяжущем и специально измельченной древесине – дробленке. Для получения заданных свойств в него вводят различные химические добавки: хлористый кальций, жидкое стекло и другие, способствующие минерализации древесного заполнителя и ускорению твердения цемента, а также добавки антисептики, антипирены и т. д.
Поризованный легкий бетон Для улучшения теплофизических свойств легкого бетона на пористом заполнителе применяют поризацию растворной части бетона или заменяют ее поризованным цементным камнем, т. е. готовят легкий бетон на крупном пористом заполнителе без песка. Поризацию таких бетонов осуществляют либо предварительно приготовленной пеной, либо за счет введения газообразующих или воздухововлекающих добавок. пеной поризуют только беспесчаные смеси, воздухововлекающими добавками только смеси с песком, газообразующими добавками смеси с песком и без песка.
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ИСПОЛЬЗУЕМОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ И СПОСОБА ПОРИЗАЦИИ БЕТОНЫ ПОЛУЧАЮТ НАЗВАНИЕ: керамзитопенобетон, керамзитогазобетон, керамзитобетон с воздухововлекающей добавкой.
Легкие бетоны с использованием отходов промышленности Использование отходов промышленности в производстве конструкционных и конструкционно теплоизоляционных легких бетонов позволяет значительно повысить эффективность легкого бетона и снизить его себестоимость за счет уменьшения стоимости заполнителей и расхода цемента. Бетон с заполнителями в виде опилок относится к категории легких бетонов. Легкие бетоны на основе древесной стружки
ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛЕГКОГО БЕТОНА В первом методе обычный заполнитель заменяют пористым легким заполнителем. Полученный таким образом бетон обычно называют по виду применяемого легкого заполнителя. Второй метод получения легкого бетона заключается в создании больших пор в бетоне или растворе. Эти поры следует отличать от мелких пор, образованных в результате воздухововлечения. Такой вид бетона известен как газобетон, ячеистый бетон или пенобетон. По третьему методу мелкий заполнитель исключают из смеси, что способствует образованию большого количества промежуточных пор. При этом применяют обычный крупный заполнитель. Этот бетон обычно называют беспесчаным (крупнопористым).
СИЛИКАТНЫЙ БЕТОН Силикатные бетоны получаются в результате специальной тепловлажностной обработке определенных смесей, которые состоят из воды и неорганического вяжущего известковокремнеземистого заполнителя. Классифицируется силикатный бетон на такие белитовый; кремнеземистый; зольный; шлаковый; аглопоритивный. виды: Различаются они своим основным наполнителем: щебнем, песком и др.
Наиболее распространенными материалами для изготовления силикатного бетона являются: кальциевая известь со скоростью гашения 10— 15 мин, удовлетворяющая требованиям главы СНи. П 1 В. 2 62, молотый кварцевый песок (добавка к вяжущему), немолотый песок (заполнитель). В качестве добавок, замедляющих процесс гашения извести, применяются двуводный гипс и сульфитно спиртовая барда, отвечающие ГОСТ.
ЯЧЕИСТЫЙ БЕТОН Ячеистый бетон — это особо легкий бетон с большим количеством (до 85% от общего объема бетона) мелких и средних воздушных ячеек размером до 1. . . 1, 5 мм. Пористость ячеистым бетонам придается: а) механическим путем, когда тесто, состоящее из вяжущего и воды, часто с добавкой мелкого песка, смешивают с отдельно приготовленной пеной; при отвердении получается пористый материал, называемый пенобетоном; б) химическим путем, когда в вяжущее вводят специальные газообразующие добавки; в результате в тесте вяжущего вещества происходит реак ция газообразования, оно вспучивается и становится пористым. Затвердевший материал называют газобетоном.
Ячеистые бетоны по плотности и назначению делят на: теплоизоляционные с плотностью 300. . . 600 кг/м 3 и прочностью 0, 4. . . 1, 2 МПа, конструктивные с плотностью 600. . . 1200 кг/м 3 (чаще всего около 800 кг/м 3) и прочностью 2, 5. . . 15 МПа. Уже давно широко развивается производство изделий из автоклавных ячеистых бетонов, т. е. твердеющих в автоклавах при пропаривании под давлением 0, 8. . . 1, 0 МПа. Автоклавные ячеистые бетоны изготовляют из следующих смесей: а) цемента с кварцевым песком, при этом часть песка обычно размалывают: б) молотой негашеной извести с кварцевым частично измельченным песком; такие ячеистые бетоны называют пеносиликатами или газосилика тами; в) цемента, извести и песка в различных соотношениях.
Марка ячеистых бетонов зависит от объемного веса: при объемном весе бетона 500, 600, 700, 900, 1000 и 1200 марка соответственно равна 25, 35, 50, 75, 100 и 150. Для приготовления ячеистых цементных бетонов применяют мало алюминатный портландцемент марки не ниже 400. Для получения газобетона на цементно известковом вяжущем допускается использование шлакопортлаидцемента марки не ниже 400. Широко применяются ячеистые бетоны автоклавного твердения которые приготовляют из следующих смесей: цемента с кварцевым песком в отношении от 1: 1 до 1: 3 (часть песка при этом размалывается); молотой негашеной извести и песка в отношении от 1 : 3 до 1: 5 (пеносиликат или газосиликат); цемента, извести и песка в различных отношениях.
РАЗРУШАЮЩИЕ И НЕРАЗРУШАЮЩИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА БЕТОНА. Контроль качества уложенного бетона заключается в проверке соответствия его физико механических характеристик требованиям проекта. Обязательно проверяют прочность бетона на сжатие. Бетон для дорожного и аэродромного строительства испытывают также на растяжение при изгибе. Бетон испытывают: на прочность при основном растяжении, на растяжении при изгибе, на морозостойкость на водонепроницаемость по требованию проекта.
Неразрушающие методы контроля качества Метод упругого отскока Метод пластической деформации Радиоизотопный метод Радиационный метод Магнитный метод Ультразвуковой импульсный метод
Разрушающие методы контроля качества Метод отрыва со скалыванием Метод испытания образцов на прочность Метод скалывания ребра конструкции Огнестрельный метод
ОСОБЕННОСТИ КОРРОЗИИ АРМАТУРЫ И ЕЕ ЗАЩИТА В ЛЕГКИХ БЕТОНАХ В настоящее время в строительстве широко применяются конструкции из бетонов на легких пористых заполнителях. Бетоны эти отличаются большим разнообразием по виду заполнителей и вяжущих, а также по структуре, определяемой степенью заполнения плотным раствором пространства между зернами пористого заполнителя. Опыт показывает, что состояние арматуры в легких бетонах определяется главным образом их структурой, а также пористостью заполнителя.
Исследования защитных свойств некоторых составов легких бетонов и антикоррозионных покрытий арматуры в этих бетонах показали: 1. Коррозия незащищенной арматуры 2. В крупнопористых бетонах развивается коррозия арматуры в тех местах, где нет контакта ее поверхности с цементным камнем. 3. В поризованных золобетонах на пористых заполнителях арматура корродирует наиболее интенсивно 4. Толщина защитного слоя имеет значение только в истинно плотных бетонах, где с ее увеличением уменьшается возможность развития коррозии арматуры. 6. В воздушно-сухих условиях коррозия арматуры в бетонах любой структуры имеет резко затухающий характер. 7. Из проверенных защитных покрытий полностью надежным оказалось цементно-битумное, которое и следует в первую очередь рекомендовать для защиты арматуры в необходимых случаях.
Основная литература: Белецкий Б. Ф. Технология и механизация строительного производства: Учебник. 4 е изд. , стер. СПб. : Изд во «Лань» , 2011. – 752 стр. [http: //e. lanbook. com/view/book/2032/] Дополнительная литература: Рыбьев И. А. Строительное материаловедение. М. : Высшая школа, 2002. 704 с. Киреева Ю. И. , Лазаренко О. В. Строительное материаловедение для заочного обучения. – Мн. : Новое знание, 2008. 368 с. Материаловедение и технология конструкционных материалов: Учеб. пособие / Под ред. О. С. Комарова. – Мн. : Новое знание, 2009. 671 с. Строительное материаловедение. Учебное пособие для строительных специальностей ВУЗов России / Под ред. В. А. Невского. М. : Феникс, 2009. 589 с.
Контрольные вопросы Классификация легких бетонов Виды пористых заполнителей и требования к ним Особенности проектирования состава легких бетонов на пористых заполнителях Особенности изготовления, укладки и твердения легких бетонов Особенности изготовления, укладки и твердения силикатных бетонов Классификация ячеистых бетонов Сырье для производства ячеистых бетонов Особенности изготовления, укладки и твердения ячеистых бетонов Методы контроля качества бетона: разрушающие и неразрушающие Коррозия бетона и меры защиты от нее
Скачать презентацию Лекция 5 ЛЕГКИЕ БЕТОНЫ Учебные вопросы 1 Классификация
Лекция 5 Легкие бетоны.pptx