Приготовление керамзитобетона пропорции: Керамзитобетон своими руками — пропорции, состав — foamin.ru

Содержание

Пропорции керамзитобетона для стяжки пола

Первые попытки использовать легкий наполнитель для раствора были предприняты еще во времена античности. Но керамзит, гранулы с высокими строительными характеристиками, смогли создать только во второй половине ХХ века. При замене ими щебня или гравия в бетоне получили новый материал – керамзитобетон. Пропорции керамзитобетона зависят от назначения раствора.

Характеристика керамзитобетонного раствора

Характеристики керамзитобетона

Из смеси можно строить очень многое. Монолитные и блочные здания, теплоизоляционные покрытия, перекрытия и стяжка для пола – вот далеко не полный список возможностей применения этого материала. Гранулы дали ему новые свойства: небольшой вес, что позволяет использовать материал там, где обычная бетонная смесь слишком тяжела (при этом потерь прочности нет), а также пористую структуру, которая увеличивает теплопроводность.

Отрицательное качество у него только одно – гранулы хорошо поглощают влагу. Из керамзитобетона нельзя строить там, где возможны частые атмосферные осадки (потребуется дополнительная гидроизоляция).

Его марку определяют прочность (М) и плотность (D). Бетон с наполнителем из пористых гранул подойдет для различных целей. От них зависит необходимая плотность материала.

Назначение	D
теплоизоляция	До 700
перегородки	700–1400
стены	1400–2000

Марка керамзита для приготовления керамзитобетона характеризует объемную массу, то есть насыпную плотность. Чем мельче фракция, тем выше марка.

Фракции керамзита

Состав керамзитобетона

Керамзитобетон – необычный строительный материал. Его прочность и теплопроводность зависит от применяемой фракции гранул. Если они имеют большой размер, теплопроводность смеси будет выше, но она будет легче и менее прочной, подойдет для теплоизоляции, но не для несущих конструкций.

Их делают из раствора с мелкой фракцией, у которого высокая прочность, но меньшие теплоизоляционные свойства.

Для приготовления керамзитобетона с универсальными свойствами берут наполнитель из смеси различных фракций. Он должен отвечать всем предъявляемым требованиям.

Таблица качественных и геометрических пропорций керамзитобетона

Количество связующих меняется в зависимости от предназначения. Основные составляющие:

керамзит с различным размером фракций;
вода для приготовления бетона, соответствующая ГОСТу;
песок строительный кварцевый – он делает бетон пластичным;
цемент обычный или алитовый, портландцемент – с ним можно сделать раствор и без пластификатора.

Состав керамзитобетона напоминает обычный бетон. Отличие – не только особый наполнитель, но и наличие пластификатора, а иногда – золы либо опилок.

Приготовление керамзитобетона – соотношение количества материалов

Пропорции керамзитобетона зависят от его назначения. Для теплоизоляции и перегородок его делают с небольшим количеством песка или совсем без него. Стены обязаны выдерживать высокие силовые нагрузки, поэтому в стеновом материале связующих веществ больше.

Для возведения монолитных зданий пропорции керамзитобетона меняются: гранул в материал добавляют больше для улучшения теплоизоляционных свойств. Чтобы раствор получился одновременно вязким и текучим, его готовят по следующему рецепту (в частях):

Пропорции составляющих компонентов керамзитобетона

керамзит – от 4 до 5;
цемент – 1;
песок – от 3 до 4.

При измерении в ведрах, воды на это количество требуется около 1,5 ведер, объем зависит от консистенции полученного бетона. Он не должен терять вязкости, оставаясь пластичным. Можно добавить заводской пластификатор по инструкции. На практике часто используют мыльный раствор или жидкое мыло. На 1 такой замес мыльного пластификатора потребуется от 2 до 3 крышечек от обычной пластиковой пятилитровой бутылки.

Для возведения зданий часто используются керамзитобетонные блоки фабричного производства. Их производят со специальной фасадной стороной, не требующей дополнительной отделки и гидроизоляции. Многие застройщики с успехом делают такой строительный материал самостоятельно. Но постройка из него потребует гидроизоляции и дополнительной отделки фасада.

Материал для блоков готовят в бетономешалке. В отличие от обычной смеси с наполнителем из гравия или щебенки, размешать бетон с керамзитовыми гранулами вручную очень сложно, добиться однородности не получится.

Как замесить керамзитобетон в бетономешалке?

Пропорции для керамзитных блоков на один замес в бетономешалке:

цемент марки М400 – 7 кг;
вода – 5 л;
мыльный раствор – 50 мл;
песок – 28 кг;
наполнитель – от 0 до 10 мм – 36 кг.

Состав керамзитобетона

Для качества материала немаловажен порядок замеса:

Вливают в чашу бетономешалки воду и жидкое мыло.
Включают ее, добавляют цемент.
После перемешивания высыпают песчаную составляющую.
Последним засыпают наполнитель, к этому времени смесь должна стать полностью однородной.

Время приготовления бетона не должно быть больше 7 мин., если мешать дольше, он станет менее качественным. За это время все гранулы равномерно обволакиваются жидкими составляющими. Смесь выливают в специальные формы поэтапно слоями и дают полностью застыть. Чтобы создать полые изделия, при заливке в формы помещают стеклянные бутылки горлышком вверх на одинаковом расстоянии. После застывания их вынимают.

Преимущества керамзита

Пользуясь таблицей, можно приготовить бетон в бетономешалке для любых строительных надобностей. Все составляющие даны в частях.

Для чего	Вода	Цемент	Песок	Наполнитель
Стяжка для пола	1	1	3	2
Стены	По потребности	1	1,5 (песок керамзитовый)	1(мелкая фракция)
Перекрытия	1,5	1	3–4	4–5

При изготовлении монолитных стен, стяжки пола и перекрытий, укладывая бетон, нельзя забывать об армировании.

Процесс стяжки пола керамзитобетоном

Видео по теме: Приготовление керамзитобетона

Способ приготовления керамзитобетонной смеси | Комбинат керамзитобетонных блоков

Керамзитобетон — это достаточно популярный строительный материал. Несмотря на его низкую надежность и плотность, изделие остается актуальным для нескольких строительных отраслей. Во многом благодаря своей относительно низкой стоимости, хорошим теплоизоляционным показателям и легкости.

Надо заметить, что приготовление керамзитобетонной смеси может выполняться самостоятельно. Главное, соблюдать правильную пропорциональность ингредиентов.

Состав керамзитобетонной смеси

В основном керамзитобетонные смеси производятся из раствора цемента и керамзитового гравия (он может быть различных фракций). Основными составляющими смеси являются:

песок
цемент
вода
керамзит

Также, к смеси могут добавлять сопутствующие материалы, которые способны сделать раствор более эластичным. Самой распространенной добавкой считается пластификатор. Он придает смеси вяжущее свойство. Итоговая прочность раствора зависит от пропорций добавленных компонентов.

Как приготовить смесь керамзитобетона?

Чтобы смесь получилась более качественной и прочной, лучше всего использовать «мытый» песок, вместо обычного строительного. Далее все компоненты можно перемешать вручную или же с помощью бетономешалки (она размешает раствор более тщательно и быстро). Если приготовление смеси производится вручную, то не обязательно соблюдать четкую последовательность добавление компонентов.

Первым делом необходимо качественно размешать бетонный раствор, а уже потом досыпать в него керамзит. В бетономешалке последовательность действий очень важна. Поэтому сначала вода (18-20 градусов), дальше цемент (портландцемент М 400), потом песок и в конце керамзит.

В качестве пластификатора можно использовать обычное жидкое мыло. Его стоит добавлять с учетом пропорции (на ведро керамзитобетонной смеси примерно 100 г мыла).

Консистенция приготовленной смеси должна напоминать разогретый пластилин. Дальше смесь можно использовать по назначению. Это может быть производство керамзитовых блоков, облицовка стен, стяжка пола. Следует учитывать, что для каждой отдельной области применения, керамзитобетонная смесь бывает разной (имеет различное процентное соотношение компонентов).

пропорции и компоненты для приготовления бетона

Состав бетона

Как знают все строители, состав бетона – это вода, цемент, песок и твердые компоненты. Чаще всего твердым компонентом является щебень гравийного, известнякового или гранитного происхождения. Песок может быть речной, карьерный или даже кварцевый. Также могут использоваться и разные виды цемента: портландцемент, смешанный, глиноземистый и т.д. марок М400 или 500.

В составе также могут содержаться разные минеральные или синтетические вещества, способные положительно влиять на разные качества бетона. Также в бетоне часто присутствуют материалы, частично или полностью заменяющие тяжелые компоненты: шлаки, керамзит, перлит, туф, пемза и прочие. Такие материалы добавляются для того, чтобы снизить стоимость и массу сооружения. Известно множество видов легкого бетона на основе подобных заполнителей. Сегодня легкие бетоны повсеместно применяются в малоэтажном и многоэтажном строительстве как конструкционный или изоляционный материал соответственно.

Также есть особые виды специализированного назначения: термостойкий бетон, силикатный, гидротехнический, пластбетон, асфальтобетон и другие.

Пропорции

Пропорции бетона – это важный момент. Наподобие любой смеси, каждый вид и марка смеси должна иметь определенное пропорциональное содержание компонентов. Нарушение этих пропорций может ухудшить качество, что скажется и на прочности конструкции. Все соотношения для каждой марки уже давно подобраны.

Приготовление бетона

Если вы собираетесь самостоятельно приготовить раствор, нужно соблюдать ряд правил:

применять очищенные и качественные компоненты равномерной фракции
соблюдать соотношение компонентов
изготавливать и заливать бетон при температурах ниже +5 градусов нельзя – в противном случае у опалубки должен быть подогрев на всю площадь
сначала нужно смешивать сухие компоненты, а после добавлять воду
отгрузка всей смеси должна быть выполнена в течение 1-2 часа

Таблица пропорций бетона для марки цемента M400 и M500
Марка	Класс по прочности	Массовый состав при использовании цемента M400 (Ц:П:Щ, кг)	Массовый состав при использовании цемента M500 (Ц:П:Щ, кг)
100	7,5	1 : 4,6 : 7,0	1 : 5,8 : 8,1
150	12,5	1 : 3,5 : 5,7	1 : 4,5 : 6,6
200	15	1 : 2,8 : 4,8	1 : 3,5 : 5,6
250	20	1 : 2,1 : 3,9	1 : 2,6 : 4,5
300	22,5	1 : 1,9 : 3,7	1 : 2,4 : 4,3
350	25	1 : 1,5 : 3,1	1 : 1,9 : 3,6
400	30	1 : 1,2 : 2,7	1 : 1,6 : 3,2
450	35	1 : 1,1 : 2,5	1 : 1,4 : 2,9

Пропорции бетона для фундамента в бетономешалке: инструкция по замешиванию

Бетон – незаменимый материал для строительства фундамента дома. Его прочность и способность выдерживать необходимую нагрузку напрямую зависит от технологии приготовления и соблюдения пропорций компонентов.

Точные пропорции приготовления бетона зависят от марки цемента, материала и размера здания, которому закладывается фундамент.

В строительстве используются 4 вида бетонных фундаментов, имеющих разные характеристики и способ возведения: ленточный, столбчатый, комбинированный и плитный.

Компоненты бетонной смеси

Раствор бетона – это смесь различных компонентов, каждый из которых отвечает за конкретное качество фундамента:

Цемент – основной связывающий и определяющий качество готовой смеси элемент;
Песок – элемент мелкого заполнения бетонного теста. Применяйте исключительно речной и кварцевый песок с размером частиц 2-3,5 мм.
Твердые наполнители – щебень, гравий . Используют фракии от 40 до 130 мм;
Вода.

Придать раствору дополнительные качества помогают присадки:

Гашеная известь – облегчает укладку раствора;
Пластификаторы – придают смеси текучесть;
Армирующие элементы – добавляют прочность;
Вспомогательные вещества – добавки, способствующие затвердению бетона при повышенной влажности и низких температурах.

Количество и состав присадок регулируют, в зависимости от назначения бетона.

Пропорции компонентов

При незначительных объемах работ в частном строительстве наиболее удобный вариант измерения компонентов бетонной смеси – в ведрах.

Пропорции в расчете на общий объем каждого замеса следующие:

Цемент – 2 части;
Песок – 4 части;
Наполнитель – 8 частей;
Вода – 1 часть.

Характеристика полученного бетона зависит от марки использованного цемента. Для фундамента рекомендуют цемент М400 и М500. Рассчитать количество необходимого цемента можно по следующей таблице:

Марка бетона	Марка цемента	Масса цемента на 1 куб. м.	Кол-во мешков
М250	М400	300	6
М300		350	7
М400		400	8

В бытовом строительстве бетона выше М350 практически не используют. Для закладки фундамента на обычном грунте достаточно бетона прочностью М250-300. Рассчитать необходимый объем бетона в литрах можно различными онлайн-калькуляторами.

Правила замеса бетона

Качество полученной в бетономешалке смеси зависит от выбора компонентов, соблюдения пропорций и технологии загрузки.

Работа состоит из следующих этапов:

Установка бетономешалки. Аппарат устанавливают на ровную площадку, чтобы резервуар находился в правильном положении, иначе перемешивание компонентов будет неравномерным и раствор частично образует комки. Нужно заранее предусмотреть, как будет располагаться емкость для выгрузки раствора.
Загрузка компонентов. В первую очередь засыпают половину дозы песка, затем гравий и после него постепенно добавляют цемент. В последнюю очередь высыпают оставшийся песок.
Залив воды. После тщательного перемешивания сухих компонентов заливают воду.
Замешивание. Смешивание компонентов раствора несложная процедура, но и у нее есть свои особенности. Нельзя мешать раствор слишком долго, чтобы он не начал схватываться. При правильной работе бетономешалки раствор достаточно замешивать 10 минут. Через 5-6 минут перемешивания качество можно проверить: взять немного смеси, сделать из нее «кляксу» и провести по ней несколько бороздок. Если бороздки некоторое время не затягиваются, раствор готов.
Выгрузка. Готовый раствор выгружают из бетономешалки полностью. Если брать его частями, внутри бетономешалки создадутся условия для расслоения, поскольку наполнитель начнет оседать.
Очистка бетономешалки. Промывать внутренние поверхности бетономешалки после каждого замеса не стоит, но необходимо тщательно вычистить со стенок и лопастей остатки предыдущей порции раствора. По окончании работ бетономешалку хорошо промывают водой.

Чтобы сухие компоненты не налипали на стены бетономешалки, перед их загрузкой внутренние стенки смачивают жидким цементным молочком.

Заливка ленточного фундамента

Монолитная бетонная лента, расположенная под стенами по периметру здания и внутренними простенками. Применяется для легких и тяжелых зданий.

По материалу основы делится на:

Бутовый;
Бетонный;
Бутово-бетонный;
Железобетонный;
Кирпичный.

По глубине закладки данный вид может быть мелкозаглубленным (до 60 см.) и заглубленным( до 150 см). Глубину закладки рассчитывают, исходя из качества грунта и веса строения.

Столбчатый

Используется для легких построек: деревянных, каркасных, щитовых домов, пристроек, легких зданий из газобетонных блоков. Состоит из расположенных по периметру здания с шагом в 2,5-3 метра бетонных столбов. На верхнюю часть столбов монтируют ростверк из бруса, бетона или металлический швеллеров, на который непосредственно устанавливают стены здания.

Столбы изготавливают из бетона, бута, кирпича или дерева. Заглубляют столбы на уровень промерзания грунта. Данный тип фундамента идеален на участках с уклоном. Столбы заглубляют до уровня плотного грунта.

Столбчатый фундамент не применяется, если под зданием необходимо возвести подвал или цокольный этаж.

Комбинированный

Разновидность столбчатых фундаментов – комбинированный или столбчато-ленточный. Столбы при его обустройстве опускают ниже глубины промерзания грунта, вверху устраивают ростверк, представляющий собой ленточное основание.

Такой вид фундамента приобрел высокую популярность, поскольку его можно строить на любом грунте и зданию любого веса.

Стоимость комбинированного фундамента на порядок выше, чем у других видов. Применяйте, когда строительство ленточного и столбчатого основания невозможно.

Плитный

Монолитное основание, расположенное под всем зданием. Обустройство этого вида применяется, когда нагрузка от строения значительная, а грунт слабый.

Такой фундамент применяют при строительстве на болотистых, пучинистых и пористых грунтах. В подобных условиях ленточный и свайный фундаменты перекосятся вместе со стенами и часть здания может провалиться.

Плитный фундамент движется вместе с грунтом, поэтому целостность стен здания не пострадает. На плотных грунтах возведение сплошного фундамента не рентабельно.

Бетон для фундамента своими руками

Если уж кому довелось готовить бетон самому, своими руками, то советы наши придутся ему кстати.

Прежде всего, нужно определиться с основными пропорциями.

Составные части

Непременными компонентами при приготовлении бетона являются:

цемент
песок
щебень
вода.

Цемент

Прежде всего, следует позаботиться о цементе. Он может быть марок:

• оптимально – М500
• тоже неплохо – М400
• в крайнем случае, портландцемент М300.

Песок

Далее следует заготовить песок. Он должен быть непременно:

без каких-либо примесей (органических – в том числе)
просеянный
крупнофракционный.

Щебень

Дополняет песок, но его не заменяет щебень, который должен быть:

дробленный
фракцией до одного сантиметра в условном диаметре.

Непременно следует учесть, что фракции более крупные для приготовления бетона не подходят. Крупные, более одного сантиметра в условном диаметре, фракции щебня:

трудно или даже невозможно утрамбовать
может привести к появлению на теле ротсверка бугров.

Вода

Невозможно бетон приготовить без воды!
Вода должна быть непременно:

чистая, желательно питьевая
без примесей и вкраплений как органического (водоросли, иная растительность), так и неорганического (песчаная взвесь) характера
комнатной температуры
фильтрованная.

Чистая вода – непременное условие приготовления хорошего бетона! Вообще, бетон – это, прежде всего, соединение цемента с водой. Щебень и песок в нем являются легирующими компонентами, они придают смеси объем, снижают ее себестоимость.

В зависимости от пропорций и характеристик (марки) компонентов, бетон может быть разных марок.

Бетон М150

Самая распространенная из существующих марок. Рецепты ее приготовления зависят от компонентов сухой смеси.

1. Вариант Бетона М150:

портландцемент М400 – одна часть
песок – 3,5 частей
щебень – 5,7 частей.

2. Вариант Бетона М150:

портландцемент М500 – одна часть
песок – 4,5 (можно даже больше) частей
щебень – 6,6 частей.

Как видим, второй вариант, при большей стоимости цемента, может оказаться, в конечном итоге, более экономичным!

Бетон М300

Более прочная марка. Применяется там, где предполагаются повышенные нагрузки. Для этой марки характерно повешенное содержание в сухой смеси цемента.

1. Вариант Бетона М300:

портландцемент М400 – одна часть
песок – 1,9 части
щебень – 3,7 части.

2. Вариант Бетона М300:

портландцемент М500 – одна часть
песок – 2,4 части
щебень – 4,3 части.

И здесь использование цемента М500 более экономично!

Вода при приготовлении бетона

Когда компоненты сухой смеси рассчитаны и приготовлены, следует позаботиться о воде. Расчет ее количества крайне важен. При этом следует учесть, что:

1. слишком высокое содержание воды делает бетон чрезмерно жидким и неэффективным

2. слишком низкое ее содержание (менее 0,25 литра на один килограмм) приведет к остановке процесса образования цементного камня

• при слишком быстром испарении жидкости из верхних слоев еще не застывшего раствора практикуют их увлажнение

3. оптимальная пропорция – 0,5 (0,75) литра воды на 1 кг цемента.

Соблюдение оптимальной пропорции облегчит процесс приготовления бетона: слишком вязкую массу бетономешалке перемешать будет трудно, а вручную это сделать вообще вряд ли удастся!

Литой бетон для фундамента – своими руками!

Заготовив все компоненты, приступают к приготовлению бетона под заливку в опалубку. Основные этапы его приготовления следующие.

1. Песок, а затем – цемент (именно так!), высыпают в сухую тару или в емкость бетономешалки

• возможен другой способ: сначала засыпают половину обшей массы песка, к ней добавляют весь цемент, а затем уже досыпают оставшуюся часть песка.

2. образовавшуюся смесь (без воды!) перемешивают до приобретения ею темно-серого «оттенка цемента».

3. В полученную сухую смесь постепенно, все время помешивая, добавляют воду.

4. После образования однородной консистенции в нее, не прекращая перемешивание, вводят в определенной заранее пропорции щебень.

5. Все. После того, как образовалась вязкая, однородная, хорошо перемешанная масса, ее можно применять по назначению для заливки ленточного фундамента!

Приготовление ленточного фундамента

Перед заливкой бетона, следует приготовить опалубку для фундамента, установив в нее армирующую сетку.

Далее наступает очередь приготовленного бетона. Его заливают без промедления, пока он не застыл. Можно это делать по специально обустроенному желобу. А можно и перекидывать смесь совковыми лопатами.

Заливают бетон следующим образом:

По всему периметру фундамента укладывают первый слой толщиной в 30 см.
Этот слой штыкуется и трамбуется (последнее делать лучше при помощи «вибратора»!).
Заливается второй слой такой же толщины, с выполнением операций все тех же операций.

И так пока не будет залит весь ленточный фундамент.

Важно учесть, что процесс приготовления бетона должен быть непрерывным и пока кто-то бетон заливает, кто-то должен продолжать готовить его новые порции.

Экономические характеристики

Если бетон приобретается у производителя, себестоимость его определяется:

стоимостью всех компонентов
транспортными расходами
торговой наценкой.

При самостоятельном приготовлении, в случае наличия собственной бетономешалки, «вибратора», других необходимых инструментов, цена тона и всего фундамента будет складываться только из цены покупных компонентов. Прежде всего – цемента.

Старания и труд самого производителя, как известно, калькуляции не подлежат!

Состав керамзитобетона для пола: заливка, укладка, изготовление

Ровный и гладкий пол в помещении позволит вам меньше усилий тратить на дальнейший ремонт. Кроме того ровный правильный пол может стать залогом легкой установки мебели и защитить ваше помещение от влаги и холода.

Существует несколько вариантов исполнения полов в помещении, нас же будет интересовать керамзитобетонный вариант. Изучим состав керамзитобетона для пола, его положительные стороны и пропорции приготовления.

Подготовка полов к заливке

Что такое керамзитобетон для пола

Основной составляющей такого пола керамзит. Данный материал изготавливается из глины, при помощи специальной обработки. Керамзитобетон состоит из большого количества керамзита, который имеет замечательные характеристики теплоизоляции. Это помогает сберечь намного больше тепла в помещении и не выпускать его наружу. Поэтому такой материал наиболее популярный из всевозможных вариантов, которые используют для настилки полов.

Формирование полов

Основные положительные характеристики данного материала

Данный материал имеет много положительных моментов, первый из которых, конечно же, низкая теплопроводность, позволяющий долгий период времени сохранять тепло в середине помещения.

Кроме того стоит обратить внимание на такие моменты как:

Основной состав керамзитобетона для пола это запеченная по специальной технике глина. Это дает возможность материалу быть экологически чистым и не иметь противопоказаний даже для аллергиков,
Высокий уровень защиты от возгорания, что позволит использовать его не только для пола в помещении, но даже при необходимости заливать основу под печи. Основной причиной такой устойчивости есть изначальная обработка материала при помощи высокой температуры,
Пол из керамзитобетона не будет поддаваться коррозии или другим воздействиям природных или других раздражителей,
Он обеспечит высокий уровень звукоизоляции,
На стадии приготовления данный материал достаточно жидкий, что позволит ему заполнить все, даже самые маленькие трещины в полу.

Для увеличения прочности конструкции данный материал надо заполнить арматурой, тогда пол прослужит достаточно долгий период без проявления дефектов.

Структура керамзитобетонного покрытия

Пропорции в приготовлении керамзитобетона

Для изготовления пола с использованием керамзитобетона могут привлекаться даже непрофессионалы. Данный материал очень прост в эксплуатации и может быть с легкостью приготовлен за короткий промежуток времени. Но если планируется самостоятельное приготовление керамобетона, тогда необходимо тщательно исполнять все рекомендации и правила, изложенные в строительной литературе.

При грамотной укладке керамзитобетона следят за количеством составляющих.

Строгие пропорции помогут сделать материал более прочным и существенно продлить сроки службы полов.

Есть определенные пропорции керамзитобетона для пола:

Использование цемента, который будет скреплять ваш пол, в количестве одной седьмой части от всей массы,
Керамзита нужно использовать две седьмых от общей массы,
Еще одну седьмую должна составить вода. Она поможет сделать керамзитобетон более пластичным на момент укладки, а со временем, когда высохнет, пол станет более прочным,
Ну и, конечно же, песок, который будет составлять три седьмых — самая большая часть.

При соответствующем нормам приготовлении материал будет просто укладываться и вам будет несложно правильно залить полы из керамзитобетона своими руками, даже при отсутствии опыта в этом деле.

Заливка материала

Правила заливки пола керамзитобетоном

Укладка керамзитобетона для выравнивания пола может использоваться как при проведении внутренних работ, так и наружных. Такое многофункциональное использование позволяется благодаря стойкости материала к внешним раздражителям.

Если планируется укладка пола керамзитобетоном, тогда надо произвести предварительное приготовление. Поверхность надо хорошо очистить от мусора и от старых материалов, из которых было выполнено старое половое покрытие. Укладывается слой керамзитобетона на полностью чистый пол, если на полу имеются небольшие щели их стоит хорошо заделать. Такие действия позволят не использовать лишний материал, и жидкость не будет уходить в ненужное пространство.

После этого стоит разделить пол на несколько частей, в которых можно будет поочередно заливать состав. Стоит обратить внимание, что если начинаете заливать пол на определенном участке, то его надо закончить за короткий промежуток времени, пока материал не начал засыхать. Только тогда в результате получите ровный пол, который будет хорошо и долго служить.

Рекомендуем почитать:

Бетонная стяжка на керамзитовой подушке: технология выполнения

Утепление пола керамзитом под стяжку: виды используемых технологий

Пропорции для бетона м400 в ведрах

Строительство частного дома или другого небольшого объекта не обходится без применения различных машин, например, для замеса бетона для фундамента применяется бетономешалка. Но не всегда в этом случае используются весы, чтобы соблюдать пропорции в его замешивании. Обычно применяются другие меры, более удобные для строителей. Многие из них отмеряют пропорции бетона в ведрах для бетономешалки или ручного замешивания. Как оказывается на деле – ведро – это и емкость для выгрузки смеси, и «мерный стаканчик».

Какие компоненты входят в бетон

Замесить бетон можно по различным рецептам, но классическим вариантом считается замешивание материала из песка, щебня, цемента и воды. Иногда для усиления некоторых свойств раствора вводятся и другие компоненты. Качество компонентов влияет на характеристики смеси: прочность, морозостойкость, водонепроницаемость. Поэтому используемые смеси следует подбирать тщательно и подготавливать их перед помещением в бетономешалку. Повышенные требования должны быть к цементу. Для бетона нужно брать свежий цемент, который изготовлен не позднее двух недель. Нельзя применять отсыревший, отвердевший и немаркированный цемент.

Какой лучше использовать песок

Песок должен быть сухим и без различных примесей в виде глины и мусора. Размер частиц – 1-2 мм, но допускаются и более крупные песчинки, но не более 5 мм. Песок обязательно требуется просеивать через сито и просушивать. Чтобы сделать прочный бетон, рекомендуется брать речной песок или искусственный тяжелый, который утяжеляет весь полученный состав и ограничивает его применение для межэтажных перекрытий.

Не забываем про щебень, гравий и воду

Щебень или гравий берутся крупных фракций, но не более 20 мм. Перед замешиванием раствора он промывается и просушивается, из него устраняется разный мусор и примеси. Качественным щебнем для приготовления раствора является шероховатый, имеющий разные размеры.

Вода для смеси берется питьевая и чистая, без различных щелочных и кислотных дополнений. Запрещается брать речную или озерную воду.

Правильный замес раствора бетоносмесителем требует соблюдать соотношение всех компонентов. Для замешивания бетона самостоятельно обычно применяются следующие пропорции: 2 части цемента, 4 – песка, 8 – щебня и одна часть воды. Это средний вариант приготовления хорошей смеси, используемого и для косметических работ, и для более сложных.

Марку бетона определяет марка цемента, но дополнительные компоненты снижают этот показатель.

Приготовление раствора в бетономешалке

Чтобы замешать бетон в бетономешалке, следует соблюдать пошаговый процесс, который происходит в следующей последовательности:

Подготовка ингредиентов.
Установка бетономешалки.
Загрузка в нее компонентов.
Перемешивание и закладка добавок.
Выгрузка приготовленного бетона.
Очистка смесителя и инструментов.

Замес бетона в бетономешалке должен производиться на отдельной ровной площадке. Если допустить перекос машины, могут быть повреждены лопасти и получиться некачественный раствор. Для установки машины в горизонтальном положении следует под ее опоры подложить куски резины, бруски и другие подходящие материалы. Все материалы должны находиться вблизи от миксера – так удобнее будет работать.

Делаем все правильно

Чтобы приготовление бетона в бетономешалке было правильным, следует закладывать все компоненты согласно стандартным пропорциям. В миксер в первую очередь заливается вода, потом идет закладка цемента, а за ним песок, щебень и добавки. Закладка проводится с небольшими интервалами в 1-2 минуты. В качестве мерного сосуда, идеально подойдет ведро.

Вода заливается не вся – оставляется 10-15% воды и немного цемента, чтобы достичь нужной консистенции и заливается в барабан в виде цементного молочка. Длительность замешивания бетона имеет свои нормы, например, минимальное нахождение смеси в миксере принудительного действия не должна превышать 50-120 секунд, а – гравитационного – 60-150 секунд

Пропорции ингредиенто

Пропорции закладки ингредиентов рассчитываются с учетом того, куда данный раствор предназначен. Если строится долговечная конструкция с большими нагрузками на фундамент, то требуется применение бетона М300. Для этого делать бетон требуется из щебня твердых пород и портландцемента не ниже М400. При этом количество воды должно быть сокращено на 50%.

Соотношение замеса бетона в ведрах

Для небольших бетономешалок и удобства вложения компонентов в бетономешалку применяется измерение компонентов в ведрах. При этом следует учитывать объемы ведра, ведь они бывают разные, поэтому рассчитывают пропорции именно для данной емкости.

Если взять стандартное ведро объемом 10 литров, то вес материалов в одном ведре будет выглядеть следующим образом:

цемент – 15 кг;
песок – 19 кг;
щебень – 17,5 кг;
вода – 10 кг.

Рассчитываем не обходимое количество

Рассчитать требуемое количество сырья не составляет труда. В этом случае проблема, как правильно замешивать бетон в бетономешалке, используя для замера, ведро отпадает. Сколько бетона можно получить, смешав стандартный объем компонентов?

Например, чтобы получить один кубометр раствора требуется соблюдать следующее соотношение компонентов в ведрах: 2 ведра цемента, 5 ведер песка, 9 ведер щебня и воды, по мере необходимости. Если есть необходимость в большом объеме смеси. Например, чтобы залить фундамент сразу, а не поэтапно, нужно заказать готовый раствор, который доставят в миксере на шасси КАМАЗа.

Знание помогает экономить на строительстве

Зная, сколько кубов бетона в миксере КАМАЗа, можно заказать столько раствора, чтобы хватило для заливки фундамента. Производители изготавливают барабаны, рассчитанные на перевозку от 2 до 12 кубов бетона за один раз. Самыми востребованными являются заказы на 5, 7, 9 кубов готового раствора. Помимо перевозки и сохранения товарных качеств готовой смеси, данные бетономешалки способны при выгрузке заливать подготовленные конструкции.

Некоторые нюансы в работе с бетономешалкой

Как замешивать бетон в бетономешалке, чтобы увеличить срок ее службы и эффективность? Для этого требуется соблюдать все правила ее эксплуатаци и правильный состав бетона для фундамента . Перед эксплуатацией агрегата следует убедиться, что он стоит горизонтально и устойчиво держится на поверхности. После замешивания смеси требуется проверить его качества, для чего в корыто следует вылить немного смеси и провести «разрезы» лопатой. Если они держатся и не расплываются, значит, раствор получился хорошего качества.

В процессе замешивания песок с цементом оседают на лопастях и стенках барабана. Готовый раствор при этом теряет прочность вследствие уменьшения количества основного компонента. Чтобы этого не случилось, изначально следует засыпать песка и цемента на 10% больше, особенно это касается первого замеса. Ингредиенты необходимо добавлять только в крутящийся барабан, также и доставать готовый раствор.

Вывод

Прочитав представленный материал, станет ясно, как приготовить бетон в бетономешалке, применяя для закладки компонентов ведра и не ошибиться в пропорциях. Важно помнить, что для разных марок цемента следует правильно рассчитать количество компонентов, если брать их в ведрах. Только тогда получится качественный и прочный раствор.

Одним из незаменимых строительных материалов является бетон. Как известно, он не продается в чистом виде, а создается непосредственно на объекте, при использовании особого рецепта и технологии. Точные пропорции бетона в ведрах для бетономешалки определяются несколькими факторами, включая марку цемента, способ приготовления и тип предстоящей работы.

Общая информация

Даже неопытный мастер знает, из чего состоит бетонная смесь. Принцип приготовления этого стройматериала очень простой: подготовленный цемент, гравий и песок заливаются жидкостью, а затем размешиваются до образования однородной массы. После этого состав выливают в подготовленную форму и ждут его застывания.

Процедура создания бетона может оказаться нелегкой, если упустить ряд важных рабочих моментов и нюансов. Один из них заключается в правильном расчете пропорций элементов для предстоящего замешивания. Точные параметры определяются применяемыми компонентами и назначением бетона. Как известно, в строительстве применяются следующие типы смесей:

Обычные растворы. Являются незаменимым стройматериалом для возведения блоков и заливки монолитных конструкций. Зачастую в составе такого сырья отсутствуют дополнительные компоненты, кроме пластификаторов и модификаторов, положительно влияющих на эксплуатационные преимущества.

Ячеистые материалы. Характеризуются наличием порообразующей добавки в составе, которая начинает выделять газ в процессе перемешивания. В результате пузырьки газа начинают распространяться по бетону, что гарантирует максимальную надежность и прочность конечного изделия. Следует отметить, что пористые разновидности с определенной плотностью могут стать надежным элементом для несущих конструкций.

Нельзя забывать о том, что в группу ячеистых материалов относятся и растворы теплоизоляционного назначения, включая полистиролбетон, керамзитобетон, арболит. Если их плотность соответствует требуемой, это позволит возвести несущую стеновую конструкцию с минимальной теплопроводностью. Также материал может применяться для утепления уже возведенных стен.

Есть на рынке и модифицированные разновидности бетонов, включая гидротехнические, вспомогательные и специальные составы. Первая разновидность обладает устойчивостью к влаге и способна сохранять высокие эксплуатационные качества независимо от окружающих воздействий.

Основные составляющие раствора

Не секрет, что качество строительного материала и срок службы постройки, которая будет возведена, напрямую зависят не только от правильно подобранных пропорций, но и от выбора ключевых составляющих. Перед началом работы необходимо тщательно рассмотреть состав конкретной марки бетона, ее свойства и особенности компонентов.

Как известно, бетонные растворы создаются из таких частей:

Главным элементом каждой бетонной смеси является цемент. Именно от качества этой составляющей зависят продолжительность застывания конечной продукции и прочность будущей постройки. В продаже имеется большое разнообразие вяжущих элементов различных серий и свойствами. Среди них большой популярностью пользуется портландцемент, который гарантирует лучшее сцепление веществ и прочность изделия.

На каждой упаковке цемента указывается марка символом «М», а также коэффициент измерения в виде кг/см3. От этого обозначения зависят прочностные характеристики материала. Для примера, пропорции бетона М300 в ведрах существенно отличаются от пропорций для марки М400, М100, М150, М200 и т. д.

При выборе подходящей марки важно заранее разобраться с основными характеристиками серии и проконсультироваться со специалистом. В зависимости от индивидуальности проекта марка и пропорции бетона могут отличаться.

Следующим элементом в бетонном растворе является песок. Он играет вяжущую роль и предусмотрен проектом приготовления. Опытные строители советуют брать очищенный кварцевый или речной песок с небольшой фракцией — 1,2−3,5 миллиметра. Важно убедиться, что компонент полностью чистый и не содержит в составе глинистых примесей. В противном случае коэффициент прочности серьезно пострадает. Перед тем как начать смешивание, песок нужно просеять через сито с небольшими ячейками, что позволит предотвратить попадание сторонних включений.

Щебень и вода

Также в составе бетонной смеси должен присутствовать крупнокалиберный наполнитель. Речь идет о щебне, наделяющем консистенцию максимальной прочностью и надежностью. При возведении бытовых сооружений оптимальным решением являются зерна с диаметром 10−20 сантиметров. Если ячейки более крупные, они будут незаменимыми для промышленных сфер деятельности.

Наличие воды в составе смеси предусмотрено индивидуальными строительными проектами. Используемая жидкость должна быть абсолютно чистой и не содержать в своем составе всевозможных добавок химического и маслянистого характера.

Чтобы замешивать бетон в бетономешалке для бытовых целей, лучше брать дождевую или отстоянную воду. Если масштабы строительства промышленные — вполне подойдет очищенный вариант.

При необходимости возвести несущую стеновую конструкцию лучше подготовить цемент под марками М400, М300, М500. Для обустройства перегородочных конструкций вполне сойдет марка 300. Если же речь идет о постройке с небольшими габаритами, то лучше остановить свой выбор на модели М200.

Чтобы обустроить качественное основание для удобного возведения будущего помещения, лучше взять марку М200. Если кровельная конструкция предусмотрена проектом, бетон должен быть более прочным и соответствовать серии М400−500.

Отмостка и штукатурка

Что касается отмостки, она будет по-настоящему качественной, если использовать цемент марки М50-М150. Как известно, таким конструкциям не приходится справляться с большими нагрузками, поэтому для их возведения вполне подходят те серии цементной смеси, которые не обладают высокой прочностью. Однако, если нужно соорудить пол, лучше отдать предпочтение более прочным изделиям, которые будут соответствовать требованиям напольного покрытия.

Еще одним важным элементом смеси является штукатурка. Чтобы материал проявил себя с наилучшей стороны, лучше включить в состав цементные смеси под марками М300−400.

Нет смысла покупать большие объемы бетона, если он не будет израсходован за 30 суток. Дело в том, что уже через 30 дней стройматериал потеряет массу своих эксплуатационных свойств и не сможет обеспечить требуемое качество постройки. Уже через два месяца потеря достигнет -10%, через шесть месяцев — -50%, а через год цемент вообще станет непригодным для эксплуатации.

Главным недостатком цементной смеси является комковатость. Такая проблема характерна для дешевых марок от сомнительных производителей. Чтобы избежать неприятностей, лучше не экономить, покупая немаркированный, старый или уцененный цемент.

Советы по расчету пропорций

Независимо от марочных или модификационных особенностей, пропорции для цементной смеси измеряются установленной единицей — килограммами. Если нет возможности рассчитать каждую разновидность компонента в кг, можно применить старый дедовский метод по измерению бетона. Пропорции в ведрах для бетономешалки создавались еще в далеком прошлом.

Важно помнить о том, что каждая бетономешалка может обладать разными по объему емкостями. Пример расшифровки символики может выглядеть следующим образом:

«Ц» — установленный объем цемента.
«П» — объем песка.
«Щ» — объем щебенки.
«В/Ц» — часть воды в соотношении с цементом.

Если подготовить такой расчет, то можно без особых сложностей определить объем жидкости, которая нужна для раствора. Пример: для одной части цемента, весящего 10 кг при В/Ц = 0,5, понадобится около пяти литров жидкости.

При использовании влажных наполнителей количество жидких компонентов уменьшают. В противном случае излишек воды приведет к серьезному ухудшению качества бетона.

Если речь идет о пропорциях бетона для фундамента в ведрах, улучшить его прочностные свойства можно с помощью суперпластификаторов. Такие средства продаются в каждом строительном гипермаркете, а инструкция по применению, расчет и рецепты предоставляются непосредственно в инструкции.

Тонкости правильного замеса

Чтобы замес цементной смеси был правильным, а конечный продукт обрел однородную консистенцию, важно руководствоваться некоторыми правилами и учитывать рекомендации опытных мастеров. Итак, специалисты рекомендуют следовать таким советам:

Для начала в контейнер бетономешалки нужно вылить небольшое количество воды: желательно 1/8 часть от общего объема.
После этого воду разбавляют 60% щебенки от ожидаемого количества. Наличие этого крупнокалиберного компонента разобьет цементную смесь в мешалке и позволит образовать идеальную однородную массу.
Затем в бетономешалку высыпают весь цемент и начинают вымешивать состав в течение 10−25 минут.
Дальше нужно добавить песок и продолжать вращать бетономешалку.
В конечном итоге досыпается оставшаяся часть щебенки, консистенция еще раз перемешивается и разбавляется всей водой, которая осталась.
На следующем этапе нужно довести раствор до однородной массы и перевернуть контейнер мешалки для извлечения готового бетона. Для этого достаточно переместить положение функционирующего элемента по направлению вниз.
По завершении работы бетономешалку нужно очистить специальной жидкостью и мастерком. Даже если в ближайшее время будут проводиться другие строительные работы, емкость нельзя оставлять в грязном состоянии. В противном случае может возникнуть вероятность образования комков в будущей смеси.

Ручной метод

Не секрет, что бетономешалка есть не у каждого хозяина. Однако это совсем не проблема, так как при решении несложных бытовых задач можно обойтись ручным методом приготовления цемента. Еще в далеком прошлом люди использовали для такой цели два ведра и столько же лопат, чтобы создавать качественные смеси для строительных работ.

Итак, первые ведро и лопата будут использоваться исключительно для цемента, поэтому они не должны быть влажными, а вторые — для песка и щебенки. После помещения материалов в ведра их нужно разровнять лопатой сверху, чтобы достичь максимального соответствия ведерной единице измерения. Замес цемента лучше осуществлять в широкой емкости, основательно перемешивая песок и щебень. Сверху образованной массы нужно сделать небольшую борозду для дальнейшего добавления цемента. Компоненты нужно смешивать до тех пор, пока не появится густая однородная консистенция с соответствующим оттенком.

После этого смеси придают конусообразную форму, делая в центре углубление, и начинают доливать жидкость. Оставшийся по краям конуса цемент засыпается в углубление с водой. Важно дождаться, пока состав окончательно не пропитается жидкостью, а затем повторить все процедуры по перемешиванию. Как только бетонное тесто обретет нужное состояние, его можно доставать и разливать по ведрам.

Важный совет: при замешивании состава воду лучше добавлять в небольшом объеме. В противном случае избыточная жидкость может свести все усилия к нулю.

Если правильно соблюдать пропорции состава бетона в ведрах и учитывать вышеперечисленные рекомендации, подготовка цементной смеси будет проведена успешно. Конечный продукт приобретет нужную пластичность и однородность, а также не будет иметь пустот. В результате конструкция простоит без деформаций в течение внушительного промежутка времени.

Пропорции бетона в ведрах

Каждому строению независимо от назначения нужна прочная опора, от ее качества зависит надежность постройки и ее долговечность. Фундаментная основа может иметь разную форму и состоять из различных материалов. Однако в любом случае главной составляющей основания является бетон.

Пропорции бетона для фундамента

Фундаментный бетон представляет собой сочетание связующего вещества, наполнителя, воды и различных присадок.

Связующим веществом практически всегда является цемент, который в зависимости от выдерживаемой нагрузки может быть нескольких марок: М200, М300, М400, М500 и М600.

В качестве наполнителя используются песок и щебень. Песок лучше всего использовать речной, при этом он не должен содержать примесей глины. Размер песчинок для качественного бетона не должен превышать 5 мм. Щебень для фундаментного бетона лучше брать из дробленого гранита, так как он характеризуется высокой прочностью. Размер фракции не должен превышать 2 см.

Присадки необходимы для придания бетону требуемых характеристик. Смесь сухих компонентов разбавляют водой до нужной консистенции. Каждому компоненту бетона отводится своя функция, поэтому очень важно правильно подобрать пропорции составляющих.

Вода для приготовления бетона должна быть чистой, поэтому рекомендуется брать ее из водопроводов. Если такой возможности нет, то допускается использовать воду из естественных водоемов, но с предварительной очисткой.

Замешивать бетонный раствор можно в бетономешалке или вручную, используя определенное количество компонентов. Однако взвешивание материалов возможно не всегда, поэтому для удобного измерения используют ведра.

Измерять объем материала ведрами рекомендуется при замешивании небольшого количества бетона. Многолетний опыт строительства показывает, что правильно делать замес следует из компонентов, взятых в следующем соотношении:

Цемент -1 часть.
Песок – 3 части.
Щебень – 5 частей.

Готовим бетон вручную

Другими словами для качественного бетона на 1 ведро цемента берут 3 ведра песка и 5 ведер щебня. Что касается воды, то расчетное количество этого компонента определяется в зависимости от количества цемента, чаще всего берут 0,5 части воды на 1 часть цемента. Однако существует много факторов, в той или иной степени влияющих на количество воды. Например, использование влажного песка значительно уменьшает расход воды на приготовление раствора нужной консистенции. Кроме того, необходимо визуально контролировать консистенцию бетона. Главное, чтобы он густым и пластичным, мог держать форму и не растекаться.

Пропорции компонентов для приготовления 1 куб.м. бетона

Бетон для фундамента имеет несколько марок, которые определяются типом будущей конструкции, ее весом и назначением. Для приготовления каждой марки бетона может использоваться определенная марка цемента. В целом эти два фактора определяют количество компонентов, необходимых для приготовления одного кубического метра бетона.

В большинстве случаев для строительства фундаментов используют бетон марки М 200, он обладает достаточной прочностью и может многократно выдерживать замерзание и оттаивание. Для изготовления такого раствора используется цемент марки М500, щебень средней фракции и вода из водопровода.

Приготовление одного кубического метра бетона марки М200 необходимо взять следующее количество компонентов:

Цемент – 300-350 кг.
Щебень – 1100-1200 кг.
Песок – 600-700 кг.
Вода – 150-180 л.

Чтобы перевести указанные значения в объем в ведрах для более удобного измерения, достаточно знать примерную массу каждого компонента в одном ведре. К примеру, ведро объемом 10 л вмещает 15,6 кг цемента, 19,5 кг песка и 17 кг мелкофракционного щебня. Следовательно, для замеса бетонной массы объемом 1 м 3 понадобится примерно 20 ведер цемента, 30 ведер песка, около 70 ведер щебня и 15-20 ведер воды. Как видите, рассчитать пропорции бетона для фундамента в ведрах не так уж и сложно.

Особенности бетонного раствора

Прочность фундамента во многом зависит от правильно подобранных компонентов, каждый из которых предназначен для выполнения отведенной ему задачи.

К примеру, главными составляющими бетона являются цемент и вода, их смесь образует цементный камень. Однако, несмотря на монолитность структуры, этот камень легко деформируется, давая усадку 2 мм на 1 метр. Результатом этого процесса является образование микротрещин, невидимых при визуальном осмотре, но существенно снижающих качество цемента. В дальнейшем для анализа качества и состояния фундамента может потребоваться его обследование.

Снизить степень деформации цементного камня помогают наполнители. Чаще всего для этого используют песок, щебень, гравий или керамзит. Наполнитель образует особую структуру, которая принимает на себя напряжение бетона в процессе усадки. Следовательно, добавление к цементу наполнителя позволяет в несколько раз повысить прочность бетона.

Ручное приготовление бетонной смеси

Чтобы приготовить качественный бетонный раствор для фундамента, лучше всего использовать бетономешалку. Однако такая возможность есть не всегда. Иногда приобретение бетономешалки или ее аренда недоступно из-за ограниченного бюджета на строительство. Бывают ситуации, когда нет возможности подключения к сети электропитания. Возможно, что использование бетономешалки не рационально из-за небольшого объема работ. Решить проблемы такого плана можно ручным замешиванием бетонной смеси.

Для работы понадобится следующее:

Два ведра: одно ведро для цемента, другое для остальных компонентов и воды.
Две лопаты, одна из которых также используется только для цемента, другой работают с песком и щебнем.
Широкая емкость с высокими бортиками для удобного перемешивания компонентов.

Процесс ручного замешивания бетонной смеси выглядит следующим образом:

В емкость насыпают песок и щебень, хорошо перемешивают и делают на поверхности бороздки.
В полученные углубления засыпают цемент и всю смесь перемешивают до однородного состояния.
Смесь сухих компонентов собирают в конус, на вершине которого делают ямку.
В углубление конуса наливают небольшое количество воды и начинают перемешивать. При этом замес ведется непосредственно в вершине конуса, чтобы сухая смесь ссыпалась в ямку с водой.
Когда залитая вода впитается, вновь формируют конус с углублением в верхней части и добавляют еще воды. Действия повторяют до получения требуемой консистенции бетонной массы. Очень важно не лить всю воду сразу, так как ее лишнее количество может снизить качество приготовленного раствора.

Приготовление бетона для фундамента – это очень ответственный этап, от которого зависит прочность и долговечность основания и всего строения. Поэтому очень важно правильно подобрать компоненты для замешивания бетонной массы и как можно точно рассчитать их пропорции.

материалов | Бесплатный полнотекстовый | Экологичный и прочный легкий бетон из заполнителя: роль отходов и переработанных материалов

1. Введение

Бетон из легкого заполнителя (LWAC) широко применяется в конструкциях, обладая такими достоинствами, как легкий вес, сохранение тепла, огнестойкость, низкая усадка и ползучесть сопротивление в нормальных условиях [1]. Наиболее важным преимуществом LWAC является снижение веса конструкции. В результате LWAC подходит для многоэтажных и длиннопролетных зданий [2].Плотность LWAC определяется множеством факторов, в том числе типами и градацией заполнителей, содержанием воды, конструкцией смеси, типами и содержанием цемента, соотношением вес / вес, химическими добавками, подходами к уплотнению и условиями отверждения. В целом, LWAC можно разделить на три категории в зависимости от плотности, а именно: низкая плотность, средняя плотность и высокая плотность, соответствующие диапазону от 400 до 800 кг / м ³, 800–1350 кг / м ³ и 1350–1850 кг / м ³ соответственно.LWAC низкой плотности можно использовать как неструктурные приложения, в то время как LWAC высокой плотности можно использовать как структурные приложения. LWAC средней плотности может использоваться как в структурных, так и в неструктурных приложениях, в зависимости от требований месторождения [3]. Сообщалось, что [4] LWAC в основном изготавливали из искусственных легких заполнителей, таких как керамзит, сланец, сланец и доменный шлак. В качестве экологически чистого материала в строительной отрасли идеальный легкий заполнитель должен представлять собой спеченный сердечник почти сферической формы (с диаметром в диапазоне 4–14 мм) и шероховатой поверхностью, непроницаемой для воды, а также сильные стороны, такие как низкая пористость и водопоглощение.Они полезны для улучшения связи между цементной матрицей и заполнителем [5] при приготовлении LWAC. Поскольку жесткость легкого заполнителя обычно ниже, чем у обычного грубого заполнителя, микротрещина в бетоне из легкого заполнителя меньше, чем микротрещина в бетоне с нормальным весом (NWC) [6]. Между тем, по сравнению с NWC, относительно равномерное распределение напряжений LWAC на микроскопическом уровне повышает его долговечность в агрессивных средах [4,7].США — одна из первых стран, применивших LWAC. С 1913 года сланцевый бетон успешно готовили и применяли в строительстве мостов (Lightweight-Aggregate-History). В Азии Япония начала производить и использовать LWAC в 1955 году, а затем он широко использовался для строительства городских дорог, мостов, железных дорог и морских сооружений [8]. Китай начал изучать LWAC с начала 1950-х годов, и использование керамизитобетона было основным направлением исследований. В 1958 году в Пекине была изготовлена пилотная плита LWAC.Два года спустя в Пиндиншане, провинция Хэнань, был построен первый мост LWAC. Хотя конструкционный LWAC широко применялся в строительстве с 1970-х по 1980-е годы, максимальная прочность составляла около 20–30 МПа, что ограничивало его широкое применение в полевых условиях. В результате, разработка высокопрочного легкого заполнителя бетона стала одной из основных задач разработки LWAC [9]. Несомненно, производство высокопрочного LWAC имеет значительные преимущества в современных конструкциях.Однако для производства высокопрочного LWAC высококачественный портландцемент и искусственные легкие заполнители являются ключевыми факторами, определяющими конечные свойства LWAC. Как известно, производство высококачественного портландцемента является энергоемким процессом, а производство LWA также требует большого количества энергии [4], что создает значительный углеродный след в окружающей среде. Таким образом, производство экологически чистого легкого бетона с высокими эксплуатационными характеристиками стало одной из наиболее важных тенденций в разработке и производстве LWAC.Основная цель разработки экологически чистого бетона из легкого заполнителя с высокими эксплуатационными характеристиками — уменьшить углеродный след. Сообщалось, что LWAC можно приготовить, используя переработанные материалы в качестве заполнителя [10] и вяжущих веществ [11]. В результате, следующие два аспекта могут рассматриваться как будущие тенденции развития производства экологически чистого высококачественного легкого бетона на заполнителе. Во-первых, полная или частичная замена портландцемента промышленными отходами или переработанными материалами в качестве вяжущих веществ; во-вторых, замена естественного грубого и мелкого легкого заполнителя на искусственный легкий заполнитель, приготовленный из вторсырья.

2. Зеленые цементные вяжущие.

Портландцемент, который обеспечивает хорошие механические свойства, высокую экономическую ценность и отличную долговечность, широко используется в качестве цементирующего вяжущего в современных конструкциях [12]. Однако производство портландцемента требует значительных затрат энергии, на долю которых приходится 3% мирового потребления энергии [13]. Кроме того, на тонну производимого портландцемента будет выделяться примерно 0,9 тонны диоксида углерода, что составляет 5% антропогенных выбросов CO ₂ [13].В соответствии с требованиями зеленого производства, использование низкоуглеродистых вяжущих материалов [14] и других дополнительных вяжущих материалов [15] является основным подходом в устойчивых бетонных конструкциях.

2.1. Цементные связующие специального типа

Для снижения энергопотребления и улучшения свойств цемент специального типа может использоваться для частичной или полной замены портландцемента в легком заполненном бетоне, особенно для агрессивных сред, таких как морские районы, и сульфатная или хлоридная атака.При воздействии этих сред, цемент из алюмината кальция (CA), цемент из сульфоалюмината кальция (CSA) и цемент суперсульфата (SS) был применен для производства долговечных LWAC с воздействием агрессивной среды.

CA имеет значительные преимущества по сравнению с портландцементом, включая быстрое затвердевание, устойчивость к высоким температурам и изменению температуры, стойкость к химическому воздействию, стойкость к биогенной коррозии, ударопрочность и стойкость к истиранию. В отличие от портландцемента, в котором основными оксидами являются CaO и SiO ₂ с формами трехкальциевого силиката (C ₃ S) и двухкальциевого силиката (C ₂ S), основными оксидами CAC являются CaO и Al _{. 2} O ₃ в виде монокальцийалюмината (CA) вместо C ₂ S и C ₃ S.Несмотря на то, что цемент CA обладает выдающимися характеристиками, высокая цена (в четыре-пять раз выше, чем у портландцемента) значительно ограничивает его широкое применение, за исключением некоторых крайних случаев, таких как воздействие высоких температур или кислот. Было заявлено, что высокотемпературная стойкость бетона на легком заполнителе СА цемента лучше, чем у обычного портландского бетона.) и алюмоферрита (C4AF) [20].3х42

(2)

Превосходная коррозионная стойкость CSA является результатом образования плотной пористой структуры в соответствии с этими реакциями. Предыдущее исследование оценивало взаимодействие между OPC, CSA в LWAC [19]. В этом исследовании все образцы были приготовлены с фиксированным соотношением вода / связующее 0,4 и соотношением песка и связующего 2,6. Изображения SEM, показанные на рисунке 1, сравнивают межфазные переходные зоны (ITZ) нормального песка и легкого песка (LWS). Отверждение под действием влаги не использовалось для усиления воздействия LWS на ITZ.По сравнению со смесью OPC-CSA с обычным песком, матрица пасты (Рисунок 1a) вокруг смеси OPC-CSA LWS, содержащей 20% LWS, более однородна и имеет меньшие поры (Рисунок 1b). Для образца LWS межфазная граница между LWS и матрицей пасты не была такой отчетливой по сравнению с обычным песком. Это предполагает лучшую межфазную связь между пастой и заполнителем и приводит к увеличению прочности на сжатие смеси OPC-CSA, содержащей LWS [25]. Из-за низкой теплоты гидратации и отличной коррозионной стойкости при воздействии агрессивных сред. средах, суперсульфатный цемент в последние годы вызывает широкий интерес.Суперсульфатный цемент, смешанный с доменным шлаком, сульфатом кальция и щелочными активаторами, показал свой большой потенциал в качестве многообещающего вяжущего для изготовления прочного бетона, подверженного воздействию агрессивной среды [12]. Было исследовано влияние доменного шлака, содержащего различные щелочные активаторы, на гидратацию и изменение прочности суперсульфатного цемента [26]. Было заявлено, что химический состав шлаков оказывает значительное влияние на процесс гидратации и, таким образом, влияет на объемную стабильность бетона.Было обнаружено, что при смешивании сульфата алюминия и гидроксида кальция с печным шлаком количество эттрингита увеличивается, что увеличивает 28-дневную прочность суперсульфатного цемента, хотя он мало влияет на прочность на сжатие в раннем возрасте. Подобное явление было подтверждено Масуди [27]. Одним из наиболее впечатляющих достоинств суперсульфатного цемента LWAC является его устойчивость к воздействию окружающей среды при воздействии хлоридов или сульфатов. Основание исследовало устойчивость разложившегося эттрингита к сульфатным растворам при воздействии сульфата на образцы суперсульфатного цемента [28].Приготовленные образцы хранили при 25 ° C в течение 28 дней и 6 месяцев соответственно. После замачивания в дистиллированной воде, деионизированной воде и нескольких растворах сульфатов в течение 6 месяцев ядро и площадь поверхности LWAC были проанализированы с помощью DTG и XRD. Результаты показали, что суперсульфатный цемент устойчив к растворам сульфата натрия и кальция, но разлагается в растворе сульфата магния. Эта устойчивость к окружающей среде связана с отсутствием гидроксида кальция и сочетанием большого количества свободного оксида алюминия и эттрингита в процессе гидратации.Серулли использовал другие методы и также доказал, что суперсульфатный цемент демонстрирует отличную устойчивость к воздействию сульфатов в окружающей среде [29].

Хотя считается, что цемент CA, CSA и SS имеет перспективы применения из-за его низких выбросов углекислого газа и низких энергозатрат, стоит отметить, что проблемы с академической и практической точек зрения заключаются в основном в высокой стоимости производства и отсутствии понимание фазообразования и процесса гидратации минерального содержимого, а также непредсказуемой долговечности.

2.2. Переработка материалов в качестве цементных вяжущих

Широко признано, что производство портландцемента не только потребляет огромное количество энергии, но и способствует значительным выбросам парниковых газов. В результате в последние годы активно развивается поиск экологически безопасных и низкоуглеродистых вяжущих материалов для замены портландцемента. Использование дополнительных вяжущих материалов (SCM) в обычных бетонных конструкциях исследовалось в течение нескольких десятилетий и показало несколько многообещающих преимуществ для улучшения механических свойств и долговечности бетонных материалов.Однако влияние SCM на свойства и долговечность LWAC до сих пор систематически исследовалось, особенно с использованием твердых отходов рециркуляции в качестве SCM или низкоуглеродистых вяжущих материалов.

Чтобы изучить влияние различных SCM на устойчивость LWAC к карбонизации, Богас [30] выбрал микрокремнезем (SF), летучую золу (FA) и порошок извести в лабораторных экспериментах, чтобы сравнить результаты с помощью ускоренного процесса карбонизации. В этом исследовании для приготовления образцов LWAC использовались четыре типа легких заполнителей, два из которых были получены из заполнителей португальского керамзита, один — из агломерированной золы-уноса из Соединенного Королевства, а один — из заполнителя пенопласта из США.В этом исследовании LWA были предварительно погружены в воду на 24 часа, и различные типы и состав SCM были выбраны и смешаны с легкими заполнителями в соответствии с различными пропорциями смеси. Результаты показали, что SF мало способствует измельчению пор бетона и может иметь плохую дисперсию. Уменьшение количества карбонизированных материалов и легкое уплотнение матрицы привело к увеличению коэффициента карбонизации с увеличением содержания SF. По сравнению с бетоном FA прочность на сжатие известково-порошкового бетона была немного ниже, поскольку в известково-порошковом бетоне была небольшая пуццолановая реакция.С другой стороны, даже если известковый порошок не способствует расходу CH [15], количество карбонизирующих веществ уменьшается из-за замены цемента на порошок извести. Чтобы лучше понять возможное влияние минеральных добавок на устойчивость бетона к карбонизации, необходимо проанализировать не только их роль в качестве материала-заменителя, но также их роль в качестве дополнительных материалов. частично заменить цемент, что может улучшить удобоукладываемость бетона на 30% по сравнению с бетоном OPC [31].Более выгодно применять его к бетону с легким заполнителем, потому что удельный вес GGBS относительно ниже, чем у портландцемента, что позволяет предположить, что замена цемента GGBS (масса) может еще больше снизить плотность бетона. Shafigh et al. [31] и Мо и др. [32] исследовали шлак большого объема в качестве замены цемента для производства LWAC с использованием скорлупы масличной пальмы в качестве крупного заполнителя и GGBS в качестве вспомогательного цементирующего материала вместо портландцемента для производства сырого легкого конструкционного бетона в различных условиях.Они обнаружили, что, хотя замена портландцемента на 70% привела к снижению прочности на сжатие, свойства LWAC по-прежнему соответствуют структурным требованиям. Однако с возрастом прочность на сжатие снижалась. Между тем, потребление цемента и выбросы CO ₂ также могут быть значительно сокращены с помощью этой замены. Стоит упомянуть, что шлак не оказал очевидного влияния на прочность сцепления бетона LWAC [33]. В дополнение к этим обычным SCM, на наш взгляд, входит несколько других вяжущих материалов, используемых для LWAC.Линн [34] сконцентрировал свое внимание на потенциале золы осадка сточных вод (ЗОС) в бетоне. В качестве побочного продукта обработки воды SSA можно использовать в качестве цементирующего компонента вместе с портландцементным клинкером и FA для достижения надлежащего градационного гранулометрического состава на грунте.Bui et al. [1] изучали осадок макулатуры (PS), один из видов переработанного материала, который является заменой цемента для повышения качества LWAC. Бетоны на основе геополимеров (GP) на основе FA были произведены с использованием смеси заполнителей базальтовой пемзы (BP) и летучей золы (класс F) для производства легкого бетона, который имеет несколько важных преимуществ, таких как низкая потребность в энергии, особенно в условиях землетрясений [ 35].Применение SCM к обычному бетону привело к относительно хорошим правилам применения и прикладной ценности. Однако использование этих повторно используемых SCM для бетона из легких заполнителей и специального бетона в экстремальных условиях все еще находится на экспериментальной стадии. Практические способы и эффекты требуют длительного изучения, особенно недостаточного исследования его долговечности. Обширный систематический анализ SSA в бетоне и связанных с ним изделиях показал, что этот материал потенциально может использоваться в различных формах, таких как производство легких заполнителей и мелких заполнителей [36,37,38,39,40,41].

4. Механические свойства Green LWAC

Бетонный композит можно рассматривать как двухфазный материал, то есть заполнители, внедренные в фазу вяжущего цемента. По свойствам заполнителя и раствора бетон можно разделить на две категории. В первом типе бетона, включая NWAC и некоторые LWAC, относительно прочные заполнители заключены в относительно слабую вяжущую матрицу. Кратковременная прочность в основном зависит от водоцементного отношения и вяжущего.Во втором типе бетона относительно слабые заполнители заключены в относительно прочную вяжущую матрицу; следовательно, необходимо учитывать влияние заполнителя на прочность бетона. Сравнивая соотношение между прочностью раствора и прочностью бетона, можно оценить влияние заполнителя на общую прочность бетона на сжатие, как показано на Рисунке 9. На этом рисунке предельное значение представляет собой изменение от первого типа к типу. два.Когда прочность на сжатие ниже этого значения, LWAC показывает то же поведение, что и обычный бетон, однако, когда прочность на сжатие выше, чем это значение, распределение напряжений в LWAC изменяется из-за инверсии свойств двух основных компонентов. Значение прочности потолка представляет собой предел прочности на разрыв конкретного заполнителя, слабость которого может быть компенсирована увеличением прочности раствора [70]. Яп [71] имел целью сравнить механические свойства бетона с нормальным весом и LWAC.Используя скорлупу масличной пальмы (OPS) и щебень гранита в качестве грубых заполнителей, стальную фибру в качестве арматуры, LWAC были приготовлены с пропорциями смеси, указанными в таблице 2. Результаты показали, что прочность на сжатие бетона OPS и NWC сопоставимы . Прочность на растяжение при раскалывании и модуль упругости бетона OPS немного ниже, чем у бетона с нормальным весом. Добавление стальной фибры полезно для повышения прочности на разрыв и хрупкости.Механические свойства, включая прочность на сжатие, прочность на изгиб, коэффициент хрупкости и модуль упругости каждого испытательного образца, показаны в таблице 3. Кроме того, пластичность бетона OPS на кручение более чем в два раза выше, чем у бетона с нормальным весом. Механические свойства LWAC из скорлупы масличной пальмы (OPS) в качестве легких заполнителей были испытаны Тео [72]. Результаты показали, что прочность на сжатие, прочность на растяжение при раскалывании, модуль разрыва и модуль упругости затвердевшего OPC-бетона достигли 28 МПа, 2 МПа, 5 ГПа и 5.3 МПа соответственно. Эти значения были примерно на 30% выше, чем требования к LWAC как к конструкционному легкому бетону, и через 6 месяцев не наблюдалось практически биологического разложения. Кроме того, прочность на разрыв при раскалывании и модуль разрыва составляет примерно 8% и 18% прочности на сжатие, что сопоставимо с другими видами бетона на легком заполнителе. Результаты испытаний прочности сцепления показали, что экспериментальная прочность сцепления бетона OPS намного выше, чем теоретическая прочность сцепления, предусмотренная в BS8110.Другое исследование показало, что прочность на сжатие в течение 28 дней может достигать того же значения, что и у обычного бетона, при использовании OPS в качестве легких заполнителей, а прочность на сжатие в течение 56 дней была даже на 6% выше, чем у контрольного образца. Хотя прочность на растяжение при раскалывании бетона OPS примерно на 20% ниже, чем у бетона с нормальной массой даже при той же прочности на сжатие, результаты испытаний подтвердили, что все образцы, изготовленные из OPS в качестве легких заполнителей, имели значение прочности на растяжение при раскалывании выше 2 МПа. Это означает, что все образцы квалифицируются как структурные элементы [50].После исследования OPS в другом исследовании утверждалось, что использование клинкера из пальмового масла (POC) для замены OPS в виде грубых заполнителей положительно влияет на механические свойства LWAC [73]. В этом исследовании OPS были заменены на POC с содержанием 25%, 50%, 75% и 100%, а соответствующие значения прочности на сжатие на 14,7%, 19,8%, 28,5% и 43,1% выше, чем у контрольных образцов. Кроме того, модуль упругости POC-бетона примерно в 2,5 раза выше, чем у контрольного образца, из-за высокой прочности связи между строительным раствором и заполнителями.Наивысший модуль упругости достигал около 35 ГПа для 100% заполнителя POC. Совсем недавно было исследовано применение гранулированной пробки с корой (GCB) в качестве легкого заполнителя для приготовления бетона [57]. В этом исследовании были проверены химический состав и физические свойства GCB с последующим определением его реакционной способности щелочного металла и кремнезема. Микроструктуру GCB также наблюдали и анализировали с помощью SEM / EDS и FT-IR. Был сделан вывод, что механические свойства бетона GCB в значительной степени определяются условиями отверждения, морфологией поверхности, формой частиц и химическим составом.Это новые сельскохозяйственные отходы, которые заслуживают дальнейшего изучения как легкие заполнители. Помимо сельскохозяйственных отходов, в качестве легких использовались также многие виды промышленных отходов, в том числе переработанный бетон, переработанный глиняный кирпич, летучая зола и различные виды шламов. агрегаты для приготовления LWAC. Богас [74] исследовал механические свойства LWAC, используя переработку дробленого легкого конструкционного и неструктурного бетона с плотностью ниже 2000 кг / м ³ в качестве заполнителей.Результаты механических испытаний показали, что при использовании вторичного бетона в качестве легких заполнителей прочность на сжатие, раскалывание и модуль упругости увеличились на 14%, 32% и 22% соответственно. Было заявлено, что переработанные заполнители, полученные из неструктурного легкого бетона, могут удовлетворять требованиям и использоваться в конструкционных LWAC. Разрушенные пустые глиняные кирпичи использовались в качестве легких заполнителей для приготовления LWAC [75]. Разрушенные пустые глиняные кирпичи измельчали, очищали, сушили и просеивали перед использованием в качестве заполнителей.При правильном составлении смеси максимальная прочность на сжатие может достигать 40 МПа, а прочность на сжатие увеличивается с уменьшением отношения w / b. Соответствующий наивысший модуль упругости достиг 25,6 ГПа. Было обнаружено, что ключевыми факторами, определяющими механические свойства, являются соотношение w / b и объемное отношение мелкого заполнителя к общему количеству заполнителя. Интересным утверждением этого исследования является то, что на основе анализа микроструктуры было обнаружено, что пуццолановая реакция между отработанными глиняными кирпичами и связующим усиливает межфазную зону.Шероховатая поверхность и поры оптимизировали микроструктуру и усилили слабую зону LWAC. За исключением использования переработанных строительных материалов в качестве легких заполнителей, использование промышленных отходов для приготовления легких заполнителей является еще одной важной ветвью метода производства LWAC. Ло [64] приготовил легкие заполнители, используя в качестве сырья высокоуглеродистую летучую золу и глину. Потери при прокаливании достигли 16,3%, а содержание SiO ₂, Al ₂ O ₃, Fe ₂ O ₃, CaO, MgO, K ₂ O и Na ₂ O составляют примерно 46%, 18%, 9%, 5%, 1%, 2% и 2% соответственно.Прочность на сжатие в течение 28 дней и прочность на разрыв при раскалывании могут достигать 56 МПа и 3,0 МПа соответственно, а измеренный модуль упругости составляет около 19 МПа. В этом исследовании наблюдалось интересное явление: прочность на сжатие за 7 дней достигла 91% от прочности на сжатие за 28 дней. Это было причиной того, что механизм передачи нагрузки между гидратированным цементным тестом и легкими заполнителями. Анализ микроструктуры ITZ показал, что цементное тесто проникло в легкие заполнители, которые укрепили границы раздела между заполнителями и цементным тестом.Керамзит шлама (SC), переработанные заполнители (RA) и измельченный гранулированный доменный шлак (GGBS) были использованы в качестве крупных заполнителей, мелких заполнителей и дополнительных цементирующих материалов для приготовления LWAC [76]. Основные химические составы керамзита шлама следующие: SiO ₂ (55%), Fe ₂ O ₃ (14,3%), Al ₂ O ₃ (20,6%), K ₂ O (2,7%), CaO (2,7%), MgO (1,4%) и остаток (3,5%). В этом исследовании изучалось синергетическое влияние заполнителей и цементирующего связующего.Керамзит шлама использовался на 100% в качестве грубых заполнителей, а цемент был частично заменен на GGBS. Было обнаружено, что, хотя использование SC вместе с RA и GGBS значительно снизило прочность на сжатие, при использовании только SC в качестве крупного заполнителя прочность на сжатие LWAC может достигать примерно 13,9 МПа. Результаты модуля упругости всех образцов находились в диапазоне 6,5–9,5 МПа. В отличие от утверждения из исследования Чжао [75], анализ микроструктуры в этом исследовании показал, что слабой частью LWAC был керамзитовый шлам, а не область ITZ под давлением.Соответствующее количество GGBS оказало положительное влияние на развитие механических свойств LWAC из-за гидратации GGBS и эффекта заполнения частиц GGBS, но дозировка весьма критична. Наибольшее количество GGBS было рекомендовано на уровне 30%. С точки зрения сжатия и развития трещин, микротрещины часто возникали на границе раздела между связующим и заполнителем. По мере увеличения напряжения трещины вблизи агрегатов постепенно расширялись, и трещины в растворе сцеплялись друг с другом до тех пор, пока не произошел разрушение, как показано на рисунке 10 [77].Неудивительно, что механические свойства LWAC относительно ниже, чем NWC, а прочность LWAC уменьшается с увеличением содержания LWA [16,78,79,80,81]. В результате для улучшения механических свойств легкого бетона в качестве арматуры использовались различные типы волокон. Wu et al. [82] исследовали влияние волокна на морфологию трещин при сжимающей нагрузке. В этом разделе для улучшения механических свойств LWAC использовались два типа стального волокна (SF) и углеродного волокна (CF).Морфология разрушения была охарактеризована, и механизмы разрушения были проанализированы, как показано на рисунке 11. Для простого LWAC при нагрузке сжатия вертикальные трещины сначала появлялись в средней и высокой частях кубического образца, а затем распространялись с увеличением сжатия. сила [83]. Под действием силы сжатия на поверхности простого бетона отчетливо видны вертикальные трещины. По сравнению с обычным LWAC, LWAC, армированный стальным волокном (SFLWAC), и LWAC, усиленный углеродным волокном (CFLWAC), не имели значительного отслаивания, которое было приписано эффекту волоконного моста.Кроме того, после разрушения бетона поверхность образца поддерживалась в хорошем состоянии, что означает, что в процессе испытания не было большого количества вертикальных трещин, и можно использовать добавку волокна для сдерживания боковой деформации [82,84 ]. Примечательно, что образцы волокон имеют неравномерные траектории роста трещин из-за разрушения или вытягивания волокна. Это указывает на то, что их способность рассеивать энергию положительно влияет на механические свойства LWAC [82,85].

7.Расширенная характеристика LWAC

Акустическая эмиссия (AE) — это относительно новый метод, который можно использовать для изучения механизма взрывного растрескивания LWAC при высокой температуре [119, 120]. Закон Гутенберга – Рихтера (GR) широко используется для описания распределения амплитуд сигналов АЭ [121]. где m — величина, определенная в сейсмологии; m эквивалентен логарифмической шкале амплитуды «а» сигнала АЭ. N — количество сигналов с амплитудой больше m, а коэффициент b — отрицательный наклон графика logN – m.В частности, индекс коэффициента b (так называемое значение b) зависит от типа повреждения. На начальном этапе генерировалось большое количество сигналов акустической эмиссии с малой амплитудой. Позже было получено меньше сигналов, но амплитуда была высокой. Это означает, что значение b постепенно уменьшается по мере приближения образца к надвигающемуся отказу. Это лежит в основе так называемого анализа значения b, используемого для оценки ущерба [120]. Контролируя процесс отщепления при взрыве, сравниваются давление пара и температура различных событий АЭ, что помогает уточнить механизм процесса отслаивания при взрыве.Средства нейтронной радиографии (MNR) могут быть использованы для визуализации и количественной оценки переноса жидкой воды [122]. Высокая чувствительность нейтронов к атомам водорода позволяет нам точно измерять изменения влажности LWAC. Пространственное и временное изменение распределения содержания воды показывает, что разные направления водопоглощения и начальное состояние содержания воды по-разному влияют на миграцию жидкой воды [123,124,125]. Wyrzykowski et al. [126] исследовали пластическую усадку строительных смесей с SRA и LWA таким методом.Неразрушающие методы (NDT) играют важную роль в контроле качества новых зданий и оценке эксплуатационного состояния существующих бетонных конструкций [127,128]. Метод отбойного молотка (RH) и метод скорости ультразвукового импульса (UPV) широко использовались для оценки прочности на сжатие LWAC [129].

8. Заключительные замечания и будущие тенденции

Исследования последних лет обеспечивают основу для дальнейших исследований по улучшению механических свойств LWAC, производимого из отходов и вторичных вторичных продуктов.Обсуждались физические свойства LWAC, метод расчета соотношения компонентов смеси, свежесть и свойства твердения LWAC.

Было обнаружено, что многие твердые отходы как промышленных, так и сельскохозяйственных побочных продуктов могут быть использованы в качестве дополнительных вяжущих материалов и легких заполнителей для приготовления сырого легкого заполнителя бетона. Несколько основных промышленных побочных продуктов, включая микрокремнезем, летучую золу, известковый порошок, измельченный гранулированный доменный шлак и различные шламы, были исследованы в качестве замены портландцемента.Результаты показали, что при правильном проектировании и производственном процессе эти побочные промышленные продукты могут быть использованы в качестве вяжущих материалов для приготовления легкого сырого бетона.

Помимо дополнительных вяжущих материалов, было обнаружено, что многие виды побочных продуктов сельского хозяйства, включая скорлупу масличных пальм, клинкер масличных пальм, скорлупу кокосовых орехов, кукурузные початки, пробковые и табачные отходы, а также некоторые промышленные отходы, включая буровой шлам, пластиковые отходы, переработанный глиняный кирпич, различный шлам и стальную стружку, можно использовать в качестве легких заполнителей для производства сырого легкого бетона.Результаты испытаний механических свойств показывают, что бетон на легком заполнителе, изготовленный из вышеупомянутых сельскохозяйственных и промышленных побочных продуктов, может отвечать требованиям полевого применения. Хотя испытания на долговечность легкого заполнителя достаточно ограничены, несколько исследований показали, что долговечность легкого заполнителя бетона строго коррелирует с пористостью и степенью насыщения легких заполнителей.

Несмотря на то, что предыдущие исследования продемонстрировали, что бетон из сырого легкого заполнителя, изготовленный из твердых отходов, имеет большой потенциал для широкого использования в практических приложениях, они все еще сталкиваются с рядом важных проблем, требующих дальнейшего изучения:

(1): Механизмы химической реакции между переработанными заполнителями и вяжущими веществами должны быть систематически исследованы.До сих пор остается неясным химическая связь между заполнителями и вяжущими веществами. Дальнейшие исследования должны быть сосредоточены на химическом анализе заполнителей, цементного связующего и межфазной поверхности, чтобы выяснить и охарактеризовать химические реакции различных переработанных легких заполнителей и вяжущих материалов.
(2): Для легкого бетона, используемого в строительстве, предварительное увлажнение легкого заполнителя является подходящим способом уменьшения водопоглощения и улучшения удобоукладываемости.Необходимо исследовать смачиваемость поверхности раздела между легким заполнителем и цементными пастами. Влияние степени насыщения различных переработанных заполнителей на удобоукладываемость, механические свойства и даже долговечность требует дальнейшего изучения.
(3): Пористость заполнителей является еще одним критическим фактором, определяющим конечные свойства легкого бетона на заполнителях. До сих пор взаимосвязь между пористостью переработанного легкого заполнителя и конечными свойствами бетона из легкого заполнителя все еще отсутствует, особенно когда химический состав легких заполнителей был другим.
(4): В настоящее время исследования по легкому заполнителю бетона в основном сосредоточены на высокой прочности, что является неизбежной тенденцией будущего развития. Однако проблема долговечности и стойкость к расслоению в инженерных приложениях заслуживает внимания.

Границы | Факторы, влияющие на хрупкость угольно-керамзитового легкого заполнителя бетона

Введение

В современной бетонной промышленности большинство заполнителей и цементного сырья необходимо добывать в горных породах.Массовая эксплуатация природных ресурсов, таких как заполнители и цемент, может вызвать серьезное крупномасштабное ухудшение состояния гор и лесов. По этой причине люди ищут легкие заполнители (LWA), полученные с использованием промышленных твердых отходов (например, пустой породы, летучей золы и микрокремнезема) в качестве основного сырья для бетона (Lv et al., 2015). Эти усилия могут не только уменьшить удаление промышленных отходов, но также уменьшить чрезмерную эксплуатацию и ухудшение природных ресурсов для агрегатов (Shafigh et al., 2016).

Пустыни угля — это твердые отходы, которые отделяются при добыче, промывке и переработке угля. Из-за накопления большого количества угольной породы и невозможности ее полной утилизации или утилизации это вызвало проблемы для окружающей среды в виде загрязнения воздуха и воды, а также спровоцировало некоторые геологические бедствия, такие как оползни и потоки обломков угольных пород. К счастью, угольные породы могут быть превращены в LWA в виде керамзита из угольных пород с помощью различных процессов спекания; керамзит — это тип пористых частиц, образующихся в основном процессе высокотемпературного обжига пустой породы угля (рис. 1А).Поскольку эти LWA твердые и имеют низкое водопоглощение, их можно использовать для производства высокопрочного керамзитового бетона на основе легкого заполнителя из угольных пород (CGCLWAC). Замена обычного песка в бетонной промышленности не только экономически и технически осуществима, но также может использоваться отходы горнодобывающей промышленности для устранения потенциальных опасностей, связанных с отходами (Shafigh et al., 2014).

РИСУНОК 1 . (A) Керамзит пустой породы в виде легких заполнителей и (B) стальные волокна, использованные в этом исследовании.

Бетон, изготовленный из LWA, может значительно снизить вес конструкции при той же прочности, а также отличается такими особыми характеристиками, как теплоизоляция и коррозионная стойкость. Бетон из высокопрочного легкого заполнителя (LWAC) обладает выдающимися преимуществами с точки зрения экономии, практичности и технологий (Chandra et al., 2003). LWAC особенно привлекателен для применения в морских сооружениях, высотных зданиях и длиннопролетных мостах. LWAC с высокой прочностью позволяет снизить плотность без ущерба для прочности бетона.Эти особенности LWAC могут привести к экономичным инженерным решениям. В последние годы он становится важным строительным материалом для морских инфраструктур. Это привело к развитию синтетических LWA (Fantilli et al., 2016). Синтетические LWA в основном производятся из вулканических источников природных материалов, таких как пемза и шлак, путем механической обработки. Их также можно производить путем термической обработки природных материалов, таких как глина, сланец, сланец, или промышленных побочных продуктов, таких как летучая зола, шлак и шлам (Zhang and Poon, 2015).

В текущем проектировании конструкции важными характеристиками являются прочность бетона на сжатие и плотность. По этим свойствам LWAC превосходит обычный бетон. Существуют различные типы LWAC с разной матрицей раствора и составом заполнителя. В зависимости от сырья и технологий, используемых для их изготовления, свойства этих бетонов сильно различаются. Для каждого типа LWAC различные физические свойства были испытаны в качестве справочных данных для их потенциального практического применения.Эти протестированные свойства включают: прочность (Cui et al., 2012a; Ilya et al., 2018; Medine et al., 2018), плотность (Lau et al., 2018), эластичность (Hilal et al., 2016), усадку. (Alexandre Bogas et al., 2015; Rumšys et al., 2017), ползучесть (Libre et al., 2011), теплопроводность (Nguyen et al., 2017), сопротивление истиранию (Real and Bogas, 2017) и адсорбция. (Krc, 2015; Muñoz-Ruiperez et al., 2018). Хотя LWAC имеет превосходство в высокой прочности и низкой плотности, LWAC имеет более очевидную хрупкость по сравнению с другими обычными бетоном, что частично можно объяснить его высокой прочностью (Beygi et al., 2014; Карамлоо и др., 2016). Хрупкость может вызвать расширение и рост неустойчивых трещин, которые трудно контролировать и ремонтировать. Эта хрупкость может нанести вред инженерным сооружениям, особенно сейсмическим. Это может ограничить его широкое применение в построении инфраструктуры. Установлено, что более высокое объемное содержание LWA в бетонной смеси приводит к более хрупкому разрушению LWAC (Cui et al., 2012a), а магнитная вода также может увеличивать прочность на сжатие LWAC (Salehi and Mazloom, 2019).Для CGCLWAC, как улучшить его пластичность без компенсации его прочности, в настоящее время находится в центре внимания исследования производительности CGCLWAC (Hassanpour et al., 2012). Перед любым промышленным применением факторы, влияющие на его хрупкость, еще нуждаются в специальных исследованиях. В этой статье развитие хрупкости CGCLWAC с возрастом изучается путем измерения прочности на сжатие и прочности на разрыв при расщеплении через 3 дня, 7 дней, 14 дней, 21 день и 28 дней соответственно. Это обеспечило надежную основу и справочные данные для оценки хрупкости CGCLWAC.Сохраняя другие компоненты неизменными, мы изучили влияние песчаного и водоцементного соотношений на хрупкость CGCLWAC. Это исследование может способствовать применению пустой породы для контроля качества. При стандартном соотношении компонентов смешивались стальные волокна (рис. 1B) (Wang and Wang, 2013) с различными объемными долями. Усиление и упрочняющее действие стальных волокон на CGCLWAC были изучены в отношении изменения хрупкости и морфологии повреждений после применения стальных волокон.Это исследование направлено на предоставление эталонных данных испытаний для использования твердых отходов угольной породы и оптимизации схемы применения инфраструктуры CGCLWAC.

Материалы и эксперимент

Материалы

В этой статье LWA представлял собой керамзит из угольных пород, производимый Chaoyang Hualong Kejian Co., Ltd. Цемент представлял собой обычный шлаковый портландцемент P.S32.5R, производимый Liaoning Gongyuan Cement. Co., Ltd. Использовался обычный песок с модулем крупности 2,6 и насыпной плотностью 1349 кг / м ³.Использовался суперпластификатор нафталина DC-WR1 производства Beijing Dechang Weiye Construction Engineering Technology Co., Ltd. Когда дозировка суперпластификатора нафталина DC-WR1 составляла от 0,5 до 1,0 мас.%, Степень уменьшения воды составляла от 12 до 20%. При такой дозировке при том же водоцементном соотношении осадка может быть увеличена более чем на 10 см. Использовались короткие стальные волокна производства Hebei Hengshui Advance Engineering Rubber & Plastics Co., Ltd длиной 30–35 мм, шириной 1 мм и пределом прочности на разрыв 400–600 МПа.

Химический и минералогический состав

Легкий заполнитель

Были протестированы основные показатели эффективности и градация частиц. Результаты можно увидеть в дополнительных таблицах S1, S2. Гранулометрия керамзита жильного угля относится к размеру единичных частиц 10–16 мм и соответствует стандартным требованиям.

Цемент

Физические свойства и химический состав CGCLWAC приведены в дополнительных таблицах S3, S4 соответственно.Показатели цемента соответствуют требованиям качества «Портландцемент общего назначения» GB175-2007 (китайский стандарт) и соответствуют требованиям испытаний.

Порядок проведения эксперимента

Конструкция бетонной смеси из легкого заполнителя

При расчете бетонной смеси мы использовали метод свободного объема, который основывался на объемной плотности в сухом состоянии. Сухая масса каждого компонента в бетоне 1 м ³ была рассчитана с учетом насыпной плотности LWAC. Количество цемента должно определяться в соответствии с объемной плотностью LWA и прочностью бетона на сжатие, чтобы гарантировать, что бетон соответствует проектным требованиям.Для того же сырья, если насыпная плотность не соответствует требованиям, это может быть достигнуто путем регулировки соотношения песка. Благодаря этой корректировке мы не только достигли расчетной прочности на сжатие, но и обеспечили соответствие требованиям насыпной плотности. При расчете количества воды мы использовали эффективный расход воды и дополнительный расход воды как общий расход воды для затворения, рассчитали эффективное водоцементное соотношение по общему расходу воды для затворения, а затем определили прочность бетона на сжатие из эффективное водоцементное соотношение.Чтобы спроектировать CGCLWAC с классом прочности на сжатие LC30, первоначальное соотношение смеси в испытании было получено в первую очередь путем обращения к методике проектирования «Технического регламента по легкому заполненному бетону» (JGJ51-2002) (стандарт Китая) и фактическому справочнику. соотношение смеси, показанное в таблице 1, было получено путем множественных корректировок методом проб и ошибок.

ТАБЛИЦА 1 . Соотношение смеси керамзитобетона и керамзитобетона.

Процесс подготовки образца легкого заполнителя из угольного керамзита

Поскольку эксперименты проводились на CGCLWAC, в котором процессы смешивания и формовки сильно отличались от обычного бетона из заполнителя, единственными ссылками были «Технические правила для бетона на легком заполнителе» (JGJ51-2002) (китайский стандарт) и «Легкий заполнитель и методы испытаний (GB / T17431.2-2010) (китайский стандарт). В процессе подготовки мы должны учитывать характеристики сильного водопоглощения керамзита из жильного угля, а также учитывать явление всплытия агрегатов, которое может происходить в процессе вибрации. Поэтому мы сначала смачивали керамзит из пустой породы угля в течение 1 часа, а затем сливали воду перед использованием керамзита из пустой породы. В соответствии с принципом сначала осушающей смеси, а затем смачивающей смеси для обеспечения равномерного диспергирования сырья после нескольких испытаний была определена следующая процедура: 1) смешать цемент, песок, керамзит из жильных пород в течение 2 минут в сухом состоянии; 2) добавить в воду суперпластификатор и помешивать полминуты; 3) добавить к сухому материалу воду и перемешать 2 мин; 4) подготовленный материал поместить в форму и поставить на вибростол на 1–2 мин; 5) через 24 часа извлеките из формы и пронумеруйте образец, изготовленный на вышеуказанных этапах, а затем поместите его в камеру для отверждения, наполненную насыщенным раствором Ca (OH) ₂, в помещении до достижения установленного возраста.Размер подготовленного образца в этой бумаге составлял 100 мм × 100 мм × 100 мм. Процедура подготовки образца CGCLWAC приведена на рисунке 2.

РИСУНОК 2 . Технология производства керамзитобетона на легком заполнителе из угольно-жильных пород (CGCLWAC).

Испытание на прочность при сжатии

В этом испытании используется машина для испытания под давлением NYL-200D со скоростью нагружения 0,5–0,8 МПа в секунду. Прочность на сжатие f _cu образца куба CGCLWAC можно рассчитать с помощью следующего уравнения:

, где P — разрушающая нагрузка, а S — несущая поверхность образца бетонного куба.

f _cu необходимо умножить на коэффициент преобразования размера 0,95 и преобразовать в прочность на сжатие образца бетона стандартного размера fcu ′.

Испытание на прочность при растяжении

В этом испытании использовалась машина для испытания давлением NYL-200D. Прежде всего, в середине образца для испытаний мы провели линию положения плоскости скола, которая была перпендикулярна верхней поверхности образца, поместили стальную подкладку и фанерную подушку на нижнюю пластину, поместили образец на нижнюю пластину. подушку, удерживая центр образца в соответствии с центром нижней пластины, и поместили стальную подушку между верхней пластиной и образцом.Мы запустили машину для опрессовки и заставили нижнюю поверхность пресса медленно подниматься вверх. Когда образец для испытаний приближался к верхней пластине, мы отрегулировали седло шара так, чтобы верхняя пластина и образец для испытаний находились в равном контакте, а затем непрерывно нагружали со скоростью 0,05–0,08 МПа в секунду. Когда деформация детали приближалась к состоянию отказа, мы останавливали дроссель и продолжали нагружать до тех пор, пока образец не был разрушен. Прочность на разрыв f _ts образца куба CGCLWAC можно рассчитать с помощью следующего уравнения:

f _ts необходимо умножить на коэффициент преобразования размера 0.85 и преобразован в предел прочности при раскалывании образца бетона стандартного размера fts ′.

Метод испытания соотношения прочности при растяжении и сжатии

Из-за сложности хрупкости и отсутствия теории твердого тела не существовало единого определения индекса хрупкости (Zhang et al., 2016; Xia et al., 2017). Были предложены различные индексы хрупкости с точки зрения энергии, модели Юнга, деформации и прочности. При практическом использовании бетонных материалов прочность на растяжение и прочность на сжатие являются важными параметрами, и их также легко получить.Поэтому соотношение прочности на разрыв и сжатие, рекомендованное GB / T 50081-2002 (китайский стандарт), использовалось в качестве индикатора хрупкости и обратно пропорционально индексу хрупкости. В этом испытании соотношение прочности на растяжение и сжатие кубического образца CGCLWAC может быть рассчитано с использованием следующего уравнения:

Результаты и обсуждения

Прочность на сжатие и растяжение легкого керамзитового бетона из угольно-каменного керамзита в разном возрасте

Сырье описанный в . Материалы были использованы в качестве сырья для этого теста.В таблице 1 показано соотношение смеси CGCLWAC. Из-за отклонения во времени были изготовлены три партии теста CGCLWAC, которые подверглись лечению до пяти разных возрастов (3-дневный, 7-дневный, 14-дневный, 21-дневный, 28-дневный). Для теста на сжатие использовали три партии каждого возраста.

Из рисунка 3A можно увидеть, что средняя прочность на сжатие трех партий CGCLWAC быстро увеличивается с 3 до 7 дней. Скорость роста за 7–14 дней достигает 70% и даже больше. Скорость роста 14–21 день в основном такая же, как 7–14 дней.Прочность на сжатие CGCLWAC имеет наименьший рост за 21–28 дней. Он соответствует стандарту прочности на сжатие C30 (39–42 МПа).

РИСУНОК 3 . (A) Усредненная прочность на сжатие и (B) средняя прочность на разрыв при расщеплении CGCLWAC в разном возрасте. Исходные данные испытаний приведены в дополнительных таблицах S5, S6.

Сырье, описанное в Материалы , использовалось в качестве сырья для этого теста. В таблице 1 показано соотношение смеси CGCLWAC.Из-за отклонения во времени были изготовлены три партии теста CGCLWAC, которые подверглись лечению до пяти разных возрастов (3-дневный, 7-дневный, 14-дневный, 21-дневный, 28-дневный). Для теста на расщепление использовали три партии каждого возраста.

Из рисунка 3B можно увидеть, что средняя прочность на разрыв при расщеплении трех партий CGCLWAC быстро увеличивается с 3 до 7 дней. Скорость роста за 7–14 дней достигает 60% и даже больше. Скорость роста 14–21 день в основном такая же, как 7–14 дней. Прочность на разрыв при расщеплении CGCLWAC имеет наименьший рост в течение 21–28 дней.Это немного ниже стандарта прочности на разрыв C30 (3,7–4,2 МПа).

Отношение прочности на сжатие угольно-керамзитового легкого заполнителя бетона разного возраста

Используя данные испытаний прочности на сжатие и прочности на разрыв CGCLWAC, была получена хрупкость CGCLWAC всех возрастов, как показано на рисунке 4 • Отношение прочности на сжатие CGCLWAC уменьшается с возрастом. Следовательно, хрупкость увеличивается постепенно, но скорость уменьшения будет становиться все меньше и меньше, пока не приблизится к нулю.Хрупкость в основном стабильна в возрасте около 28 дней. Внутренние изломы и хрупкость постепенно увеличиваются до 28 дней.

РИСУНОК 4 . Коэффициент прочности на растяжение CGCLWAC в разном возрасте.

Коэффициент прочности на сжатие обычного бетона C30 за 28 дней обычно составляет 0,09–0,11. Очевидно, что хрупкость CGCLWAC выше, чем у обычного заполненного бетона при том же уровне прочности, и его легче внезапно разрушить без заметной деформации.

Следует отметить, что наши экспериментальные наблюдения о влиянии возраста основаны на ограниченной части смеси для исследовательских целей CGCLWAC. В будущем необходимы более подробные исследования, чтобы сделать более общие выводы.

Влияние песчанистости на хрупкость угольно-керамзитового легкого заполнителя бетона

Сохранение общего количества цемента, воды, суперпластификатора и крупного заполнителя в Таблица 1 неизменным и изменение количества песка и керамзита пустой породы, образец CGCLWAC были сделаны с коэффициентом песка 0.38, 0,43, 0,48 и 0,53 соответственно. После формирования и отверждения до возраста 28 дней их прочность на сжатие, прочность на разрыв при расщеплении, а также на растяжение и сжатие были измерены для расчета отношения прочности на растяжение и сжатие, показанного на рисунке 5.

Рисунок 5 . Влияние песчаного состава (A) и водоцементного отношения (B) на соотношение прочности на растяжение и сжатие.

Из рисунка 5A можно сделать вывод, что когда соотношение песка больше 0.38, соотношение напряжения и давления CGCLWAC уменьшается с увеличением доли песка, и скорость уменьшения увеличивается. То есть, когда соотношение песка больше 0,38, хрупкость CGCLWAC увеличивается с соотношением песка, и это увеличение становится все более и более очевидным. Эта тенденция противоречит описанной в статье (Cui et al., 2012b). Обычный песок — это смесь минералов разного размера, образовавшаяся в результате выветривания горных пород. Прочность на сжатие многих горных пород обычно превышает 100 МПа, что выше, чем у других бетонных материалов.Хотя процесс выветривания горных пород сопровождается многими физическими и химическими изменениями, эти изменения превращают всю горную породу в множество бесконечных отдельных небольших единиц, а именно в обычный песок. Эти изменения выполняются только между блоками. Конечным результатом физических и химических изменений является разделение этих небольших единиц. В конечном счете, эти пески по-прежнему сохраняют большую часть свойств самой породы, например, более высокую прочность. Увеличение содержания таких высокопрочных частиц в CGCLWAC увеличивает прочность бетона на сжатие, тем самым влияя на хрупкость CGCLWAC.

Влияние водоцементного отношения на хрупкость каменноугольного керамзитового легкого заполнителя

Для изучения влияния изменения водоцементного отношения на хрупкость CGCLWAC было изменено водопотребление, а водоцементность соотношение было скорректировано, в то время как дозировка цемента, количество крупнозернистого заполнителя и содержание водовосстанавливающего агента в таблице 1 оставались постоянными. При водоцементном отношении 0,32, 0,34, 0,36, 0,38 и 0,40 их прочность на растяжение при сжатии и раскалывании измеряли после формования и отверждения до 28-дневного возраста, чтобы рассчитать их соотношение прочности на растяжение и сжатие.

Из рисунка 5B можно сделать вывод, что, когда водоцементное соотношение выше 0,32, хрупкость CGCLWAC увеличивается с увеличением водоцементного отношения. Другими словами, влияние водоцементного отношения на прочность на сжатие больше, чем на прочность на разрыв. Принимая во внимание хрупкость CGCLWAC, при реальном производстве водоцементное соотношение может быть увеличено в максимально возможной степени, обеспечивая при этом прочность бетона на сжатие, то есть увеличивая водопотребление бетона.

Результаты со стальным волокном и обсуждения

Хрупкость армированного стальным волокном угольно-керамзитовый легкий заполненный бетон

Сырье, указанное в Материалы , использовалось в качестве сырья для этого теста, а таблица 1 использовалась в качестве отношения сырья. Регулируя объем стальной фибры, образцы CGCLWAC были изготовлены с содержанием стальной фибры 0, 0,5, 1,0, 1,5 и 2,0% соответственно. Их предел прочности при сжатии и расщеплении был измерен после формования и отверждения до возраста 28 дней, так что было рассчитано его соотношение прочности на растяжение и сжатие.

Из рисунка 6, основанного на текущих порциях смеси, можно сделать вывод, что, когда содержание стальной фибры меньше 1,5%, хрупкость CGCLWAC уменьшается с увеличением содержания стальной фибры; и когда содержание стальной фибры продолжает увеличиваться сверх максимального значения, эффект улучшения хрупкости CGCLWAC уменьшается. Таким образом, при использовании армированной стальной фиброй и закаленной CGCLWAC объемное содержание стальной фибры лучше всего контролировать на уровне около 1,5%.

РИСУНОК 6 .Связь между отношением прочности на растяжение и сжатие CGCLWAC и содержанием стальной фибры.

Обсуждение эффекта морфологии сжатия

Из сравнения рисунка 7 видно, что поверхность CGCLWAC без стальной фибры сломана и отвалилась после разрушения, а испытательный образец серьезно поврежден. CGCLWAC со стальной фиброй также был поврежден, но не разрушился после разрушения, что указывает на то, что хрупкость значительно улучшилась.Путем анализа процесса развития растрескивания CGCLWAC, армированного стальной фиброй, было обнаружено, что, поскольку трещины впервые появились внутри керамзита из угольных пород и стальные волокна были параллельны трещинам, стальные волокна не увеличивались при этап стабильный. Когда трещина распространялась на матрицу цементного раствора, стальная фибра поперек трещины начала играть свою роль в уменьшении хрупкости, и скорость распространения трещины замедлялась. Когда система трещин в образце стала нестабильной и образец достиг максимального напряжения при прочности на сжатие, трещина быстро расширилась, а бетонный образец распался и разрушился.Стальные волокна поперек трещин могут эффективно предотвращать развитие трещин и увеличивать ударную вязкость образца. Наконец, с постоянным увеличением макротрещин стальные волокна постепенно вытягивались. Можно видеть, что усиливающий и упрочняющий эффект стальной фибры может быть достигнут только тогда, когда образец подвергается сжимающей нагрузке, достигающей его прочности на сжатие, и трещина распространяется в матрицу цементного раствора. Вот почему прочность на сжатие CGCLWAC не улучшается после включения стальной фибры, но значительно улучшается хрупкость бетона.

РИСУНОК 7 . Разрушение при сжатии бетона (A) без стальной фибры и бетона (B) с содержанием стальной фибры 1,5%.

Обсуждение эффекта разрушения при расщеплении при растяжении

CGCLWAC без стальной фибры был разделен на две половины вдоль линии разделения, когда был достигнут предел прочности на разрыв при расщеплении. CGCLWAC, смешанный со стальной фиброй, достиг предела прочности на разрыв, и появились трещины. Однако существенного разрушения экземпляр не был.

Для CGCLWAC со стальной фиброй, когда она подвергается растягивающему напряжению, стальная фибра будет выдерживать растягивающее напряжение после того, как матрица в зоне растяжения растрескается, и будет держать трещину в матрице медленно расширяющейся, так что поверхность раздела трещин в матрице также сохраняется. с определенным остаточным напряжением. По мере расширения трещины остаточное напряжение между трещинами матрицы уменьшается, и стальная фибра с большим модулем упругости и деформируемостью может продолжать выдерживать растягивающее напряжение до тех пор, пока стальная фибра не сломается или не вырвется наружу.Этот процесс идет постепенно, поэтому стальная фибра значительно увеличивает прочность бетона. Поскольку стальная фибра выполняет больше работы в процессе повреждения, она эффективно улучшает характеристики хрупкости CGCLWAC. Кроме того, с увеличением количества стальной фибры расстояние между стальными фибрами будет уменьшаться. Таким образом, разделенная прочность на разрыв CGCLWAC будет продолжать увеличиваться. Однако стоит отметить, что, когда содержание стальной фибры слишком велико, прочность на разрыв при разделении и соотношение прочности на растяжение и сжатие снижаются.Это может быть связано с чрезмерным включением стальных волокон, приводящим к агломерации, которая влияет на армирующий и упрочняющий эффект на CGCLWAC.

Выводы

В этой статье керамзит из жильных пород был использован в качестве крупнозернистого заполнителя для замены заполнителей легкого камня для приготовления LWAC, а также изучалась хрупкость CGCLWAC и методы упрочнения, армированные стальной фиброй. Закон развития хрупкости, влияющие факторы и способы улучшения CGCLWAC были изучены посредством экспериментов, и были получены следующие основные выводы:

(1) Отношение прочности на сжатие CGCLWAC уменьшается с возрастом, а хрупкость увеличивается постепенно, но скорость убывания становится все меньше и меньше, пока не приблизится к нулю.То есть ломкость будет увеличиваться с возрастом, пока не станет стабильной. Когда возраст составляет около 28 дней, хрупкость CGCLWAC в основном стабильна. Это в значительной степени связано с тем, что с возрастом реакция гидратации в CGCLWAC продолжает протекать со все большим количеством внутренних трещин и хрупкостью, постепенно увеличивающейся до 28 дней спустя. Когда реакция гидратации почти завершена, внутренние дефекты бетона почти не увеличиваются, а хрупкость становится стабильной.

(2) Изменения в соотношении песок и вода-цемент могут иметь большое влияние на хрупкость. Когда доля песка выше 0,38, хрупкость CGCLWAC увеличивается с долей песка; когда водоцементное соотношение превышает 0,32, хрупкость CGCLWAC уменьшается с увеличением водоцементного отношения.

(3) Хотя стальная фибра мало влияет на прочность на сжатие CGCLWAC, она изменила форму разрушения при сжатии и значительно улучшила хрупкость. Когда содержание стальной фибры меньше 1.5%, коэффициент хрупкости CGCLWAC увеличивается с увеличением содержания стальной фибры, а хрупкость постепенно уменьшается, что явно отражает усиленный эффект упрочнения бетона, армированного стальной фиброй. Когда содержание стальной фибры превышает определенное значение, коэффициент хрупкости CGCLWAC уменьшается с увеличением содержания стальной фибры, и эффект улучшения хрупкости уменьшается. В значительной степени высокое содержание волокна в волокне приводит к слипанию волокна и влияет на механические свойства бетона.При использовании CGCLWAC, армированного стальным волокном и закаленного, содержание стального волокна предпочтительно поддерживается на уровне около 1,5%.

Заявление о доступности данных

Необработанные данные, подтверждающие выводы этой статьи, будут предоставлены авторами без излишних оговорок.

Вклад авторов

JQ и JL провели эксперименты и собрали данные. YW и WD проанализировали данные и написали статью. JX курировал проект. Все авторы прочитали и одобрили окончательную рукопись.

Финансирование

Эта работа была поддержана Национальной программой ключевых исследований и разработок Китая (2017YFC0602905, 2019YFC1

1), фондами фундаментальных исследований для центральных университетов (N150104007), Национальным планом поддержки науки и технологий (2018YFC0604604) и программой возрождения талантов ( XLYC1805008).

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmats.2020.554718/full#supplementary-material

Ссылки

Alexandre Bogas, J ., Гомес, М.Г., Реал, С. (2015). Капиллярное поглощение конструкционного бетона из легкого заполнителя. Mater. Struct. 48, 2869–2883. doi: 10.1617 / s11527-014-0364-x