Характеристика ячеистого бетона

Ячеистый бетон
- это разновидностью легкого бетона и представляющую собой затвердевшую смесь вяжущего, воды, тонкодисперсного кремнеземистого компонента и порообразователя; он имеет равномерно распределенные поры размером до 3 мм.

Виды ячеистого бетона

Ячеистые бетоны по объемному весу и назначению делятся на два основных вида:

  • теплоизоляционные — с объемным весом менее 600 кг/м3; эти бетоны по прочности делятся на марки 5, 10 и 15;
  • конструктивные — с объемным весом от 600 до 1200 кг/м3(чаще всего около 800 кг/м3; эти бетоны по прочности делятся на марки: 25, 50, 75, 100 и 150

По способу образования пористой структуры ячеистые бетоны подразделяют на

  1. газобетоны и газосиликаты, получаемые путем введения в смесь газообразователя;
  2. пенобетоны и пеносиликаты, получаемые смешиванием смеси с предварительно приготовленной пеной.

Иногда пористость ячеистых бетонов достигается путем испарения избыточной влаги.

По виду применяемого вяжущего вещества различают:

  • газо- и пенобетон, получаемые с применением портландцемента, цементно-известкового или известково-нефелинового вяжущего;
  • газо- и пеносиликат — с молотой известью-кипелкой;
  • газо- и пеношлакобетон — с вяжущим из молотых доменных шлаков и активизирующих добавок (известь и гипс).

Ячеистые бетоны — это особо легкие бетоны с большим количеством (до 85% от общего объема бетона) мелких и средних пор — воздушных ячеек — размером до 1—1,5 мм. Ячеистые бетоны имеют малый объемный вес (от 300 до 1200 кг/м3) и небольшую теплопроводность (от 0,07 до 0,25 к/шл/м час•град).

По прочности на сжатие в кг/см2 ячеистые бетоны подразделяют на марки 15, 25, 35, 50, 75, 100, 150 и при специальном обосновании — марки 200. За марку принимают предел прочности при сжатии кубов с ребром 200 мм, прошедших тепловую обработку и имеющих влажность 8%.

блоки из ячеистого бетона

Пористость ячеистым бетонам может быть придана

  • а) механическим путем — при этом смешивают тесто, состоящее из вяжущего и воды, или строительный раствор с отдельно приготовленной пеной; при отвердевании получается пенобетон.
  • б) химическим путем — в этом случае в вяжущее вводят специальные газообразующие добавки; в результате в тесте вяжущего вещества происходят реакции газообразования и образуются поры.

Затвердевший материал называют газобетоном.

Ячеистый бетон автоклавного твердения

Больше всего применяют изделия из автоклавных ячеистых бетонов т. е. отвердевающих при пропаривании под Давлением (в автоклавах).

Автоклавные ячеистые бетоны изготовляют из следующих смесей:

  • а) цемента с кварцевым песком (составы от 1 : 1 до 1 : 3); при этом часть песка обычно размалывают;
  • б) молотой негашеной извести с кварцевым частично измельченным песком (составы от 1 : 3 до 1:5); такие ячеистые бетоны носят название пеносиликата или, соответственно, газосиликата;
  • в) цемента, извести и песка в различных соотношениях.

Теория и способы производства автоклавных ячеистых бетонов и армированных изделий из них были разработаны И. Т. Кудряшевым и др.

Объемный вес ячеистого бетона автоклавного твердения в высушенном до постоянного веса состоянии, в зависимости от его марки; по прочности на сжатие, не должен превышать следующих значений:

Марка бетона ... 25 35 50 75 100 150 200

Объемный вес, кг/м3 . 600 700 800 900 1000 1100 1200

Для неавтоклавных бетонов указанные значения объемного веса для каждой марки бетона увеличивают на 100 кг/м3.

Применение пропаривания под давлением (8 — 10 ати при 175—200°) основано на том, что при этих условиях известь, введенная в состав ячеистых бетонов (или известь, выделяющаяся при взаимодействии портландцемента с водой), вступает в реакцию с кремнеземом песка, образуя кальциевые гидросиликаты (главным образом на поверхности зерен песка). В результате прочность и стойкость автоклавного ячеистого бетона существенно возрастают.

завод ячеистого бетона

Чтобы увеличить поверхность зерен песка, часть его размалывают до тонкости зерен цемента. Этой же цели можно достичь, применяя мелкий песок, или вводя в смесь активные кремнеземистые материалы (золы электростанций и т. п.), а также молотые гранулированные доменные шлаки. Некоторые добавки (золы, цемянки, молотые доменные шлаки) повышают термическую стойкость ячеистых бетонов; такие бетоны можно применять для теплоизоляции горячих поверхностей с температурой до 700 — 800°.

Ячеистый бетон характеристики

Нормативный коэффициент однородности

Для ячеистых бетонов нормативный коэффициент однородности по прочности равен 0,45—0,50 (в зависимости от степени автоматизации дозирования составляющих). Фактические его значения составляют 0,25—0,6. Коэффициент однородности у пенобетона меньше, чем у газобетона, что объясняется менее точным дозированием пенообразователя, непостоянством качества пены и коэффициента ее использования.

Водопоглощение ячеистых бетонов

Водопоглощение ячеистых бетонов зависит от величины открытых пор и вида применяемых материалов. Его значение для конструктивно-теплоизоляционных ячеистых бетонов составляет от 20 до 55%. При этом водопоглощение газобетона — 20—40%, газо-силиката — 25—45% и газозолосиликата — 35—55%. С повышением влажности ячеистого бетона прочность его снижается; при полном насыщении влагой оно может уменьшиться до 65% от прочности бетона в сухом состоянии.

Гигроскопическое (сорбционное) увлажнение

Гигроскопическое (сорбционное) увлажнение ячеистых бетонов при относительной влажности воздуха 60%, в зависимости от их объемного веса и вида, составляет 1,8—4,5%, а при 100% возрастает до 10—22%. Поэтому конструкции из ячеистых бетонов не рекомендуется применять без специальной защиты в помещениях с повышенной влажностью.

Морозостойкость ячеистого бетона

По морозостойкости при оценке количеством циклов попеременного замораживания и оттаивания для ячеистых бетонов установлены марки: 10, 15, 25, 35, 50, 100 и 200.

Морозостойкость ячеистого бетона является основным нормируемым критерием оценки долговечности изготовленных из него конструкций. Так, для ячеистого бетона, применяемого в наружных стеновых панелях, установлена марка по морозостойкости 25. Автоклавные ячеистые бетоны объемным весом 600—700 кг/мъ, изготовленные на клинкерном, смешанном или шлаковом вяжущем, выдерживают 75—125 циклов замораживания и оттаивания, а на известковом вяжущем,— 50—75 циклов без существенного снижения прочности. Морозостойкость тем выше, чем меньше пористость и больше прочность межпоровых перегородок.

плотность ячеистого бетона

Образование ячеистой структуры в бетонной смеси

Основные свойства ячеистого бетона предопределяются составом, условиями образования и стабильностью структуры ячеистой смеси и зависят от режима твердения последней. При этом ячеистая смесь должна иметь определенное количество равномерно распределенных пор оптимальной формы и размера, сохраняя такую структуру до получения необходимой прочности.

Для получения ячеистой смеси с помощью пенообразователей растворную смесь смешивают с предварительно приготовленной пеной. Структура ячеистой смеси будет во многом определяться качеством применяемой пены.

Пена представляет собой высококонцентрированную дисперсию газа (воздуха) в жидкости. Устойчивая пена образуется при интенсивном механическом перемешивании жидкости и газа в присутствии стабилизатора-пенообразователя.

Прочность и продолжительность сохранения структуры пены зависят от свойств и количества пенообразователя, концентрирующегося в результате адсорбции на межфазную поверхность.

Во время смешивания пены с растворной смесью твердые частицы последней внедряются в водные оболочки пены. В последующем вяжущее вещество раствора схватывается и твердеет, превращая оболочки пены в твердые скорлупы. Чем меньше были размеры ячеек пены, тем прочнее при других одинаковых условиях будут скорлупы.

Основными показателями качества пены являются кратность (выход пор) и стойкость.
Кратность пены выражают отношением объема полученной пены Va к объему водного раствора пенообразователя Vр, затраченному для получения пены:

K = Va / Vр

Кратность пены зависит от свойств пенообразователя — его способности снижать поверхностное натяжение водного раствора. Кратность возрастает с увеличением размеров ячеек и с уменьшением толщины пленок. С увеличением до известного предела концентрации пенообразователя кратность пены повышается. Пенообразователь, используемый для получения пенобетона, должен обеспечить кратность пены не менее 15.

Под стойкостью пены понимают ее свойство длительное время сохранять свою структуру без разрушения. Она характеризуется величиной оседания столба пены в единицу времени. На стойкость пены влияет ее объемный вес, размер воздушных пузырьков, толщина пленок пены их состав и структурно-механическая прочность.

Для увеличения стойкости пены применяют стабилизаторы повышающие вязкость раствора пенообразователя. К ним относятся жидкое стекло, столярный клей, смолы. Осадка пены за 1 ч не должна превышать 10 мм

Скорость нарастания пластической прочности смеси обусловлена главным образом структурообразованием вяжущих. Этот процесс в пленках-стенках ячеек протекает быстрее, чем в плотных массах, и опережает схватывания вяжущих. Наиболее интенсивно пластическая прочность нарастает в смесях с известью и известково-цементным вяжущим и значительно медленнее с одним цементным вяжущим. Существенное влияние на изменение величины пластической прочности, как и на процесс газообразования, оказывают начальная температура (рис. 18) и текучесть смеси (рис. 19).

Чем выше значение пластической прочности смеси в конце процесса газовыделения, тем лучше в ней газоудержание.

Преждевременное повышение пластической прочности (до окончания процесса газовыделения) может привести к разрушению структуры ячеистого бетона. При недостаточной пластической прочности пузырьки газа могут прорываться к поверхности растворной смеси и создавать так называемое кипение, котсом изменения пластической прочности смеси, можно обеспечить ее газоудерживающую способность и получать газобетон с заданными свойствами.

Изложенные положения отражают процессы формирования структуры газобетона при обычном способе его изготовления.

В последнее время при формировании ячеистой структуры газобетона применяют метод вибровспучивания смеси. При этом используют высоковязкие смеси малой подвижности с расходом воды затворения на 15—30% меньше, чем в обычных смесях.

К началу периода активного газообразования смесь имеет повышенную пластическую прочность. Поэтому для создания благоприятных условий формирования ячеистой структуры смесь подвергают кратковременному вибрированию (1—3 мин), в процессе которого она разжижается и вспучивается. После окончания вибрирования смесь имеет пластическую прочность, достаточную для удержания газа. При этом структура бетона получается с более мелкой и равномерно распределенной пористостью.

Технология получения ячеистого бетона вибровспучиванием смеси имеет существенные технико-экономические преимущества по сравнению с обычным способом приготовления газобетона: сокращается длительность предавтоклавной выдержки и время автоклавной обработки изделий, снижается влажность изделий после автоклавной обработки до 14—17%, значительно улучшаются физико-механические свойства газобетона. Предел прочности ячеистого бетона, принятый для соответствующего объемного веса, на одну марку выше.

автоклавный ячеистый бетон

Более высокие показатели свойств ячеистого бетона получают в случае применения высокочастотного вибровспучивания с предварительной виброактивацией раствора.

При сопоставлении способов формирования ячеистой структуры с помощью пено- и газообразователей, а также показателей свойств изделий выявлены явные преимущества газобетонов. К этим преимуществам относятся следующие:

  1. повышенная температура смеси ускоряет нарастание ее пластической прочности и дает возможность уменьшить выдержку изделий до автоклавной обработки в 2,5—3 раза (при более высокой температуре отформованных изделий создаются благоприятные условия для ускорения автоклавной обработки и получать изделия без трещин);
  2. поверхность изделий из газобетона не имеет отслоений;
  3. применение смесей с минимальным расходом воды в сочетании с вибровспучиванием позволяет получать газобетоны с более высокими свойствами, чем пенобетоны.


Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с Условиями