Свойства легких бетонов: Легкие бетоны. Свойства легких бетонов. — foamin.ru

Содержание

Легкие бетоны. Свойства легких бетонов.

Легкие бетоны

Лёгкие бетоны, это такие бетоны, которые имеют среднюю плотность менее 1800 кг/куб. м. Так же, лёгкие бетоны отличаются высокой пористостью, её объём может достигать 50%.

Данный вид бетонов используют при возведении несущих и ограждающих бетонных и железобетонных конструкций. Высокая пористость данного вида бетонов, обеспечивает высокую теплоизоляцию и за счёт этого имеется возможность изготавливать более тонкие стены зданий, в так же уменьшить их массу. Все эти свойства лёгких бетонов позволяют сократить траты на изготовление и транспортировку.

Разновидности легких бетонов.

В зависимости от используемого пористого крупного заполнителя, легкие бетоны делятся на:

пемзобетон;
шлакобетон;
керамзитобетон;
аглапоритобетон.

Легкие бетоны делятся в зависимости от своей структуры.

Эти структуры различаются как по используемым ингредиентам так и по общему составу.

Структура лёгких бетонов

По структуре, лёгкие бетоны делятся на:

Обыкновенные. Это лёгкие бетоны изготовленные из воды, вяжущего вещества и мелкого и крупного заполнителей, при этом бетонная смесь перемешивается так, чтобы все пустоты между зёрнами крупного заполнителя были заполнены раствором.
Крупнопористые (беспесчаные). Это лёгкие бетоны в которых не используется мелкие заполнитель, т. е песок, в таких бетонах имеются только крупный заполнитель и цемент, при этом цемент покрывает тонким слоем зёрна крупного заполнителя, а пустоты между зёрнами остаются не заполненными.
Поризованные. Это обычные лёгкие бетоны, в которых используется вяжущее вещество и порообразователь. Не трудно догадаться, что порообразователь нужен для того чтобы в структуре бетона появлялись воздушные ячейки (поры). Порообразователь повышает пористость бетона и снижает его плотность.

В зависимости от применения в строительстве, лёгкие бетоны могут быть разной плотности и соответствовать разным техническим характеристикам.

По назначению лёгкие бетоны делятся на:

Несущие. Применяются в несущих конструкциях и имеют марку морозостойкости от МРЗ 15 и выше.
Теплоизоляционные. Это бетоны с плотностью менее 500 кг/куб. м и малой теплопроводностью, которые применяются для изготовления теплоизоляционных конструкций, таких как плиты, стены, перекрытия и т. д.
Конструкционно-теплоизоляционные. Это бетоны с плотностью от 500 до 1400 кг/куб. м и имеющие марку прочности М35. При этом теплопроводность таких бетонов чуть выше, чем у предыдущих. Они применяются для изготовления самонесущих и несущих конструкций, таких как стены и перекрытия.

Конструкционные. Это бетоны имеющие плотность от 1400 до 1800 кг/куб. м. и соответствуют марке прочности не ниже М50, и обладающие морозостойкостью. В качестве вяжущего вещества в таких бетонах применяют: цемент, известь, гипс, жидкое стекло и смешанные пропорции. Такой бетон применяют в несущих конструкциях, где необходимы теплоизоляция и малый вес.

Заполнители для легких бетонов.

Заполнители для легких бетонов могут быть природного и искусственного происхождения. В качестве природных пористых заполнителей чаще всего используют пемзу и вулканический туф, так как эти материалы имеют самую высокую замкнутую пористость и наименьшее водопоглощение. Так же в качестве заполнителей могут быть использованы

известняк-ракушечник, лава и др.

В качестве искусственных пористых заполнителей чаще всего используют разного рода шлаки и отходы промышленных производств. При этом используют топливные и металлургические шлаки, шлаки химического производства, зола и др. Так же в качестве искусственных заполнителей используют переработку природных каменных материалов, такие как: керамзит и аглопорит полученные при обжиге глины, зольный гравий, перлит, вермикулит, шлаковая пемза и гранулированные шлаки.

Свойства легких бетонов.

Свойства легких бетонов

Среди основных свойств лёгких бетонов, можно выделить следующие:

прочность;
плотность;
теплопроводность;
морозостойкость.

Для того чтобы получить лёгкий пористый бетон с заданными свойствами необходимо не только тщательно отбирать используемое сырьё, но и разработать качественный состав

бетонной смеси.

Средняя плотность таких бетонов зависит от количества вяжущего вещества и воды, а так же от зернового состава заполнителя. С увеличением расхода вяжущего вещества, плотность бетона возрастает, а вместе с ним растёт и теплопроводность. Поэтому для снижения плотности и теплопроводности обеспечивают оптимальный зерновой состав заполнителей для снижения расхода вяжущего вещества.

Морозостойкость легких бетонов зависит от количества израсходованного вяжущего вещества, а так же от морозостойких свойств заполнителей. При использовании портландцемента в качестве вяжущего вещества, можно получить большую морозостойкость бетона. А морозостойкие заполнители это: керамзит, пемза

и аглопорит.

Легкие бетоны: виды, классификация, свойства, использование

Экономия энергоносителей становится необходимостью, а одна из главных статей расходов в нашем климате — отопление. В связи с этим разрабатываются новые материалы, которые позволяют строить теплые дома и утеплять имеющиеся. Все более популярными становятся легкие бетоны. Это целая группа материалов с довольно широким диапазоном свойств и характеристик.

Содержание статьи

Виды легкого бетона

Снижение массы бетона происходит за счет образования пор и использования вместо традиционного гравия, а иногда и песка, легких заполнителей. Иногда поры образуются при использовании различных процессов. В зависимости от способа получения легкие бетоны подразделяют на три группы:

Ячеистый или поризованный бетон. Получают путем смеси вяжущего, воды, песка (в некоторых марках песка нет) и добавок, образующих пену или способствующих газообразованию. При использовании пены получают пенобетон, при использовании газообразующих добавок — газобетон. Если газобетоне большая часть вяжущего — известь, получают газосиликат. Основное отличие ячеистых материалов — отсутствие крупного заполнителя.

Ячеистые бетоны отличаются мелкими порами и однородной структурой
Обыкновенный легкий бетон. Получают из смеси вяжущего, крупного и мелкого заполнителя, воды. От обычного бетона отличаются наличием легкого пористого заполнителя вместо щебня. Практически все пустоты между частицами заполнителя оказываются заполнены, воздушных полостей в таком материале немного — не более 6%.
В обыкновенном легком бетоне вместо щебня используют легкие заполнители
Крупнопористые легкие бетоны. Вместо песка и щебня используют крупный пористый заполнитель, который смешан с разведенным водой вяжущим. Песка нет, потому этот материал еще называют беспесчаным бетоном.
Фрагменты заполнителя склеиваются между собой только в тех местах, где соприкасаются, оставляя пустоты незаполненными. Воздушных пустот может быть до 25%.
В крупнозернистом бетоне нет песка и фрагменты заполнителя соединены только в местах соприкосновения

Но в каждой из групп может быть много разновидностей и составов. Используется разный заполнитель и различные вяжущие. Традиционно в качестве вяжущего используются цементы (на портландцементе материалы имеют лучшие прочностные характеристики). Вторым по популярности вяжущим является известь, реже используют гипс. Иногда могут применять смеси вяжущих и использовать жидкое стекло.

Технологии твердения

Есть три технологии изготовления ячеистого бетона:

Заполнители

По происхождению заполнители для легких бетонов можно разделить на две группы: натуральные (природные) и искусственные. Натуральные получают путем измельчения природных пористых материалов: ракушняка, пемзы, лавы, турфа, известняка и т.

п. Лучшие из них — пемза и вулканический турф. У них структура пор закрытая, что снижает количество впитываемой материалом влаги.

Заполнители могут быть разными не только по «происхождению» но и по размеру, а часто еще и по форме

Искусственные заполнители для легкого бетона — это отходы некоторых технологических процессов (шлаки) или специально созданные из природных компонентов материалы (керамзит, вермикулит, перлит и т.д.) а также некоторые химические заполнители (полистирол).

Свойства, характеристики, применение

Основные характеристики легких бетонов, на которые следует обращать внимание при выборе, это плотность (объемная масса), прочность, теплопроводность и морозостойкость.

Плотность материала зависит в основном от характеристик наполнителя, а также расхода вяжущего и воды.

Изменяться она может в широких пределах — от 500 до 1800 , но чаще всего она находится в пределах 800-1500 кг/м³. Исключение — поризованные или ячеистые бетоны (пено- и газо- бетон).

Их плотность может быть от 200 кг/м³.

Основная же эксплуатационная характеристика — прочность на сжатие. Она подразделяется по классам, обозначается в спецификации латинской буквой «B», после которой стоят цифры. Эти цифры отображает то давление, которое может выдержать данный материал. Например, класс прочности B30 означает, что в большинстве случаев (по ГОСТу 95%) он выдерживает давление в 30 МПа. Но при расчетах берут запас прочности порядка 25%. И при расчетах для класса B30 закладывают прочность 22,5-22,7 МПа.

Одновременно используется и такая характеристика, как предел на сжатие. Она обозначается латинской буквой «M», а следующие за ней цифры принимают равными объемной массе бетона в кг/м

Соответствие между марками и классами бетона

Теплопроводность легких бетонов имеет обратную зависимость по отношению к плотности: чем больше воздуха содержит материал, тем меньше тепла он проводит. Этот параметр изменяется в значительных пределах от 0,07 до 0,7 Вт/(мх°С). Самые легкие материалы с малой плотностью используют как теплоизоляцию. Ими обшивают стены зданий и пристроек. Очень популярно утепление пенобетоном балконов и лоджий. Но наибольший экономический эффект можно получить при строительстве из легкого бетона средней плотности. Он имеет достаточную несущую способность для того чтобы можно было построить двух- или трех- этажный дом. При этом дополнительного утепления не требуется.

Таблица теплопроводности легких бетонов и традиционных строительных материалов

Еще одна важная характеристика — морозостойкость. Обозначается латинской буквой F, после которой стоят цифры, отображающие количество циклов разморозки/заморозки, которые материал может вынести без потери прочности. В случаях с легкими бетонами его морозостойкость напрямую зависит от количества вяжущего в составе: чем его больше, тем более морозостойкий будет бетон.

Назначение

По назначению легкие бетоны делят на следующие группы:

Достоинства и недостатки

Если говорить о применении легкого бетона как утеплителя, то минусов немного. Главный — высокая гигроскопичность, которая, тем не менее, изменяется в широких пределах и сильно зависит от наполнителя и вида материала. Второй не очень приятный момент — необходимость подбирать соответствующую отделку. Если речь идет о наружной отделке (со стороны улицы), то выбирая материалы или тип отделки необходимо учитывать высокую паропроводимость. В связи с этим используют или специальные паропроводимые штукатурки или делают обшивку с вентиляционным зазором.

Зато плюсы легкого бетона как утеплителя более существенны. Он легко монтируется, мало весит, легко режется и пилится, хорошо переносит погодные изменения, не требует использования ветрозащиты. Ко всему этому добавьте высокие свойства по теплоизоляции и невысокую цену.

Один из легких бетонов — полистиродбетон

Если говорить об использовании легких бетонов, как материала для строительства домов, их достоинства в следующем:

Как видим, достоинств у легкого бетона как строительного материала масса. Но не все так безоблачно. Есть недостатки, о которых стоит знать для принятия взвешенного решения:

Для повышения прочности стен необходимо частое армирование. Это — дополнительные затраты на материалы и время на укладку арматуры.
Недостаточная стойкость к трещиннообразованию. Неоднородная структура материала приводит к тому, что при наличии неравномерных нагрузок (неравномерное усадки фундамента, например) в блоках появляются трещины. Если они тонкие -паутинообразные — на прочность строения они не влияют, хотя выглядят устрашающе.
Высокое влагопоглощение. Теплоизоляционные характеристики влажных материалов снижаются в разы. Потому при строительстве важно сделать качественную гидроизоляцию. Если планируется использование в условиях повышенной влажности, в качестве заполнителей рекомендуют использовать пемзу, аглопорит и керамзит.
Низкая плотность материалов приводит к тому, что в таких стенах плохо держится крепеж. Вертикальные нагрузки материал держит хорошо, а вот на «вырыв» — плохо. Для легких и ячеистых бетонов разработан специальный крепеж, но лучшим решением является монтаж закладных в местах предполагаемого крепления тяжелых предметов.
Сложность выбора наружной отделки. Как уже говорилось, это или облицовка с вентилируемым фасадом, или специальные штукатурки.
Для внутренней отделки может потребоваться качественная предварительная грунтовка стен — для лучшего сцепления с штукатуркой или шпаклевкой.
Невысокая степень звукопоглощения. Из-за большого количества пустот и проходящих между ними «дорожек» из бетона, звуки передаются очень хорошо. Для нормальной звукоизоляции требуется использование дополнительных материалов.

Большая часть недостатков, скорее, является особенностями эксплуатации, но принимать их во внимание необходимо. Тогда не будет неприятных сюрпризов, а все особенности будут учитываться еще на стадии планирования.

Где и как использовать на стройке, примеры изготовления своими руками

Как можно было понять из всего сказанного, использовать легкие бетоны можно для любых конструкций. Из них строят стены, используют как утеплитель, льют плиты для перекрытий, делают стяжку. Но под все эти задачи требуются разные характеристики. Их «набирают» подбором составляющих.

Как подобрать рецептуру

Например, для стяжки пола нужны прочность, гидрофобность и низкая теплопроводность. Прочность и снижение количества впитываемой влаги дает использование портландцемента в качестве вяжущего. Так как лучшие природные добавки, обеспечивающие низкую впитываемость влаги — пемза и вулканический турф — общедоступными не назовешь, то для увеличения теплопроводности можно использовать керамзит или полистирольные шарики. Они также влагу впитывают мало.

Пропорции компонентов для бетонов разных марок

Теперь о пропорциях. Их берут стандартные для заданной марки. И в зависимости от выбранного типа (беспесчаный или обычный) заменяют заполнитель. Для стяжки пола чаще всего используют обычные легкие бетоны. В них гравий заменяют выбранным заполнителем, который добавляют в нужной пропорции. Только воды берут меньше, делая раствор настолько плотным или текучим, чтобы можно было только его уложить.

Даже на производстве точный состав легкого бетона определяют каждый раз экспериментальным путем. Это обусловлено тем, что заполнители имеют очень разные характеристики как по массе, так и по плотности и другим параметрам. Делают несколько мелких замесов с разным составом заполнителя (крупного, мелкого, их пропорций, комбинируют несколько разных типов заполнителя) и разным количеством воды. После застывания определяют, какой из них лучше подходит для выполнения конкретной задачи. По такой же методе можно и самостоятельно определить сколько и какого заполнителя лучше сыпать, а потом затворять большие объемы.

Пример утепления чердака полистиролбетоном

Пример экспериментального подбора под конкретные задачи смотрите в видео. Требовалось подобрать состав для утепления чердачного перекрытия. Решено использовать полистиролбетон как теплый и легкий. Выбран был беспесчаный состав и в качестве заполнителя насыпались только полистирольные шарики.

По выбранной рецептуре и замешивали легкий бетон и утепляли чердак. Процесс можно увидеть дальше.

Но этот состав подойдет только для утепления в местах с небольшой нагрузкой. Если вам нужна стяжка с теплоизоляционными характеристиками на пол, берете традиционную рецептуру с песком, а заполнитель заменяете на полистирольные шарики. Для повышения прочностных характеристик можно добавить армирующие волокна, например волокна фибры. Для улучшения пластичности можно добавить, как в видео-фрагменте, некоторое количество моющего средства для посуды или жидкого мыла. В общем, оптимальный состав надо определять экспериментально.

Пример заливки стяжки из полистиролбетона можно увидеть в следующем видео. Новостей никаких, кроме другого состава: есть песок. В результате получится более однородная структура с полостями, заполненными бетонным раствором и небольшими воздушными пузырьками.

Что еще надо знать, что для производства полистиролбетона крошку лучше не использовать. Для нормальных характеристик нужны шарики, причем не любые, а те, которые будут хорошо сцепляться с раствором. Они имеют прочную пленку на поверхности и не впитывают цементное молочко, благодаря чему и имеют хорошие теплоизоляционные свойства. Крошка, полученная измельчением бракованных плит, имеет неравномерную и рваную структуру. В результате пропитывается цементным молочком. Естественно, такой бетон будет теплее чем обычный, но не такой, как с гранулированным.

Керамзитобетон в частном домостроении

Еще один популярный заполнитель для производства легкого бетона в домашних условиях — керамзит. Он сделан из глины, в которую добавлены вещества, увеличивающиеся в объеме при нагревании. Этот состав загружают в печи, где и происходит вспучивание и с последующим обжигом. Но, как показали исследования, многие глины фонят, в результате керамзит тоже имеет радиационный фон, порой даже небезопасный для здоровья. Так что к его выбору надо быть готовым — иметь дозиметр.

Порядок подбора состава тут аналогичен описанному выше. Только еще добавляется возможность изменять пропорции крупной и средней фракции. Также можно добавлять или нет песок и получать разные по структуре и характеристикам результаты.

Керамзитобетон используют для заливки в формы и получение строительных блоков, а также возможно возведение стен с переставной опалубкой. В отличие от керамзитобетонных блоков такую технологию можно использовать для возведения несущих стен.

А в этом видео — опыт проживания в доме из монолитного керамзитобетона.

Дома из опилкобетона — арболита

Еще один натуральный заполнитель, который стоит сущие копейки и может использоваться для частного домостроения — опилки, вернее стружки с опилками. Совсем мелкая фракция для этого материала непригодна, нужны отходы из-под оцилиндровки среднего или крупного размера.

Состав в этом случае беспесчаный, но пропорции сохраняются: на 1 часть бетона берут 6-7 частей заполнителя. В данном случае — опилок. Для повышения гидрофобности состава добавляют жидкое стекло или хлористый кальций.

Второй вариант замеса и пропорций

Тут — отзывы жильцов

Классификация легких бетонов: рассмотрим подробно

ШАГ 1. План дома

Расчет общей длины стен

Добавить параллельные оси между А-Г 012

Добавить перпендик. оси между Б-Г 012

Добавить перпендик. оси между В-Г 012

Добавить перпендик. оси между Б-В 012

Добавить перпендик. оси между А-Б 012

Размеры дома

Внимание! Наружные стены по осям А и Г являются несущими (нагрузки от крыши и плит перекрытия).

Длина А-Г, м

Длина 1-2, м

Колличество этажей 1 + чердачное помещение2 + чердачное помещение3 + чердачное помещение

ШАГ 2. Сбор нагрузок

Крыша

Форма крыши ДвускатнаяПлоская

Материал кровли ОндулинМеталлочерепицаПрофнастил, листовая стальШифер (асбестоцементная кровля)Керамическая черепицаЦементно-песчанная черепицаРубероидное покрытиеГибкая (мягкая) черепицаБитумный листКомпозитная черепица

Снеговой район РФ 1 район — 80 кгс/м22 район — 120 кгс/м23 район — 180 кгс/м24 район — 240 кгс/м25 район — 320 кгс/м26 район — 400 кгс/м27 район — 480 кгс/м28 район — 560 кгс/м2

Наведите курсор на нужный участок карты для увеличения.

Чердачное помещение (мансарда)

Отделка фасадов Не учитыватьКирпич лицевой 250х120х65Кирпич лицевой фактурный 250х60х65Клинкерная фасадная плиткаДоски из фиброцементаИскуственный каменьПриродный каменьДекоративная штукатуркаВиниловый сайдингФасадные панели

Материал наружних стен (фронтонов) Оцилиндрованное бревно, 220ммОцилиндрованное бревно, 240ммОцилиндрованное бревно, 260ммОцилиндрованное бревно, 280ммБрус 150х150, 150ммБрус 200х200, 200ммКаркасные стены, 150ммСИП-панели, 174ммЛСТК, 200ммКирпич полнотелый, 250ммКирпич полнотелый, 380ммКирпич полнотелый, 510ммКирпич пустотелый (30%), 250ммКирпич пустотелый (30%), 380ммКирпич пустотелый (30%), 510ммПоризованные блоки (теплая керамика), 250ммПоризованные блоки (теплая керамика), 380ммПоризованные блоки (теплая керамика), 440ммПоризованные блоки (теплая керамика), 510ммГазобетон D300, 300ммГазобетон, пенобетон D400, 200ммГазобетон, пенобетон D400, 300ммГазобетон, пенобетон D400, 400ммГазобетон, пенобетон D500, 200ммГазобетон, пенобетон D500, 300ммГазобетон, пенобетон D500, 400ммГазобетон, пенобетон D600, 200ммГазобетон, пенобетон D600, 300ммГазобетон, пенобетон D600, 400ммПенобетон D800, 200ммПенобетон D800, 300ммПенобетон D800, 400ммАрболит D600, 300ммАрболит D600, 400ммКерамзитобетонный блок полнотелый, 200ммКерамзитобетонный блок полнотелый, 300ммКерамзитобетонный блок полнотелый, 400ммКерамзитобетонный блок полнотелый, 500ммКерамзитобетонный блок полнотелый, 600ммКерамзитобетонный блок пустотелый, 100ммКерамзитобетонный блок пустотелый, 200ммКерамзитобетонный блок пустотелый, 300ммКерамзитобетонный блок пустотелый, 400ммКерамзитобетонный блок пустотелый, 500ммКерамзитобетонный блок пустотелый, 600ммМонолитная стена, 150ммМонолитная стена, 200мм

Материал внутренних стен Не учитыватьОцилиндрованное бревно, 220ммОцилиндрованное бревно, 240ммОцилиндрованное бревно, 260ммОцилиндрованное бревно, 280ммБрус 150х150, 150ммБрус 200х200, 200ммКаркасные стены, 150ммСИП-панели, 174ммЛСТК, 200ммКирпич полнотелый, 250ммКирпич полнотелый, 380ммКирпич полнотелый, 510ммКирпич пустотелый (30%), 250ммКирпич пустотелый (30%), 380ммКирпич пустотелый (30%), 510ммПоризованные блоки (теплая керамика), 250ммПоризованные блоки (теплая керамика), 380ммПоризованные блоки (теплая керамика), 440ммПоризованные блоки (теплая керамика), 510ммГазобетон D300, 300ммГазобетон, пенобетон D400, 200ммГазобетон, пенобетон D400, 300ммГазобетон, пенобетон D400, 400ммГазобетон, пенобетон D500, 200ммГазобетон, пенобетон D500, 300ммГазобетон, пенобетон D500, 400ммГазобетон, пенобетон D600, 200ммГазобетон, пенобетон D600, 300ммГазобетон, пенобетон D600, 400ммПенобетон D800, 200ммПенобетон D800, 300ммПенобетон D800, 400ммАрболит D600, 300ммАрболит D600, 400ммКерамзитобетонный блок полнотелый, 200ммКерамзитобетонный блок полнотелый, 300ммКерамзитобетонный блок полнотелый, 400ммКерамзитобетонный блок полнотелый, 500ммКерамзитобетонный блок полнотелый, 600ммКерамзитобетонный блок пустотелый, 100ммКерамзитобетонный блок пустотелый, 200ммКерамзитобетонный блок пустотелый, 300ммКерамзитобетонный блок пустотелый, 400ммКерамзитобетонный блок пустотелый, 500ммКерамзитобетонный блок пустотелый, 600ммМонолитная стена, 150ммМонолитная стена, 200ммМонолитная стена, 150ммМонолитная стена, 200мм

Материал перекрытия Железобетонное монолитное, 200ммЖелезобетонное монолитное, 150ммПлиты перекрытия бетонные многопустотные, 220ммПлиты перекрытия бетонные многопустотные (облегченные), 160ммПлиты перекрытия бетонные сплошные, 160ммЧердачное по деревяным балкам с утеплителем до 200 кг/м3Чердачное по деревяным балкам с утеплителем до 500 кг/м3Цокольное по деревянным балкам с утеплителем до 200 кг/м3Цокольное по деревянным балкам с утеплителем до 500 кг/м3

Эксплуатационная нагрузка, кг/м² 90 кг/м2 — для холодного чердака195 кг/м2 — для жилой мансарды

3 этаж

Высота 3-го этажа, м м

Материал наружних стен Оцилиндрованное бревно, 220ммОцилиндрованное бревно, 240ммОцилиндрованное бревно, 260ммОцилиндрованное бревно, 280ммБрус 150х150, 150ммБрус 200х200, 200ммКаркасные стены, 150ммСИП-панели, 174ммЛСТК, 200ммКирпич полнотелый, 250ммКирпич полнотелый, 380ммКирпич полнотелый, 510ммКирпич пустотелый (30%), 250ммКирпич пустотелый (30%), 380ммКирпич пустотелый (30%), 510ммПоризованные блоки (теплая керамика), 250ммПоризованные блоки (теплая керамика), 380ммПоризованные блоки (теплая керамика), 440ммПоризованные блоки (теплая керамика), 510ммГазобетон D300, 300ммГазобетон, пенобетон D400, 200ммГазобетон, пенобетон D400, 300ммГазобетон, пенобетон D400, 400ммГазобетон, пенобетон D500, 200ммГазобетон, пенобетон D500, 300ммГазобетон, пенобетон D500, 400ммГазобетон, пенобетон D600, 200ммГазобетон, пенобетон D600, 300ммГазобетон, пенобетон D600, 400ммПенобетон D800, 200ммПенобетон D800, 300ммПенобетон D800, 400ммАрболит D600, 300ммАрболит D600, 400ммКерамзитобетонный блок полнотелый, 200ммКерамзитобетонный блок полнотелый, 300ммКерамзитобетонный блок полнотелый, 400ммКерамзитобетонный блок полнотелый, 500ммКерамзитобетонный блок полнотелый, 600ммКерамзитобетонный блок пустотелый, 100ммКерамзитобетонный блок пустотелый, 200ммКерамзитобетонный блок пустотелый, 300ммКерамзитобетонный блок пустотелый, 400ммКерамзитобетонный блок пустотелый, 500ммКерамзитобетонный блок пустотелый, 600ммМонолитная стена, 150ммМонолитная стена, 200ммМонолитная стена, 150ммМонолитная стена, 200мм

2 этаж

Высота 2-го этажа, м м

1 этаж

Высота 1-го этажа, м м

Материал перекрытия Железобетонное монолитное, 200ммЖелезобетонное монолитное, 150ммПлиты перекрытия бетонные многопустотные, 220ммПлиты перекрытия бетонные многопустотные (облегченные), 160ммПлиты перекрытия бетонные сплошные, 160ммПолы по грунтуЧердачное по деревяным балкам с утеплителем до 200 кг/м3Чердачное по деревяным балкам с утеплителем до 500 кг/м3Цокольное по деревянным балкам с утеплителем до 200 кг/м3Цокольное по деревянным балкам с утеплителем до 500 кг/м3

Цоколь

Высота цоколя, м м

Материал цоколя Не учитыватьКирпич полнотелый, 250ммКирпич полнотелый, 380ммКирпич полнотелый, 510ммКирпич полнотелый, 640ммКирпич полнотелый, 770ммЖелезобетонное монолитное, 200ммЖелезобетонное монолитное, 300ммЖелезобетонное монолитное, 400ммЖелезобетонное монолитное, 500ммЖелезобетонное монолитное, 600ммЖелезобетонное монолитное, 700ммЖелезобетонное монолитное, 800мм

Внутренняя отделка

Общая толщина стяжки, мм Не учитывать50мм100мм150мм200мм250мм300мм

Выравнивание стен Не учитыватьШтукатурка, 10ммШтукатурка, 20ммШтукатурка, 30ммШтукатурка, 40ммШтукатурка, 50ммГипсокартон, 12мм

Распределение нагрузок на стены

Коэффициент запаса 11.11.21.31.41.5

Новые конструкционно-теплоизоляционные легкие бетоны на основе пористых стекловидных заполнителей

При правильном назначении состава бетона обеспечивается первичная защита арматуры от коррозии без дополнительных затрат, апористость таких бетонов регулируется как на уровне заполнителя, так и на уровне растворной составляющей, что позволяет получать структуры, обладающие благоприятной для формирования микроклимата сорбционной влажностью. В связи с этим такие бетоны весьма перспективны для применения в наружных ограждающих конструкциях.
В связи с этим внимание исследователей давно акцентировано на возможности расширения сырьевой базы и производства новых пористых заполнителей, в частности, гравиеподобных, имеющих сплошную оболочку с закрытой пористостью, твердая фаза которых более чем на 90% находится в аморфизированном стекловидном состоянии (в дальнейшем – стекловидных). Большое содержание стеклофазы, полученной от введения в шихту искусственного или природного стекла, и равномерное распределение мелких пор правильной формы является общей особенностью заполнителей такого типа. По данным исследований прочностных показателей стеклофазы заполнителей, проведенных в НИИСМ им. С.А. Дадашева, фактическая прочность материала стенок пор в пористых заполнителях увеличивается в 2 – 2,5 раза при наличии в исходном сырье стеклофазы. Согласно теории, разработанной Онацким С.П. и Петровым Л. К.,повышенная прочность и низкаяплотность стекловидных заполнителей обеспечивается в период поризации и вспучивания кристаллических фаз, имеющихся в исходном сырье и в пиропластической массе. Кристаллические фазы в стеклофазе стенок пор заполнителей армируют их, создают жесткий каркас и повышают прочность заполнителей. Таким образом, стекловидные заполнители имеют повышенные прочностные и теплозащитные свойства и обеспечивают получение эффективных легких конструкционно-теплоизоляционных бетонов с улучшенными показателями деформативно-прочностных и теплозащитных характеристик в сравнении с известными легкими бетонами на обжиговых заполнителях.
К стекловидным заполнителям с частично или полностью аморфизированной структурой зерна относятся: азерит, диолит, пеностеклогранулят (ПСГ), баротелит, пеностекло, вспученный туфоаргелитовый гравий (ВТГ), вспученный витрозитовый гравий (ВВГ) и многие другие заполнители. Все большее распространение получают разработанные в настоящее время новые виды заполнителей этого класса — пеностекло и ПСГ.
Бетоны на гранулированном пеностекле, ПСГ из продуктов переработки стеклобоя и перлитовых пород, вспученном обсидиановом щебне изученыв работах Минского НИИСП, МИСИ им.В.В.Куйбышева, ГИСИ им. В.П.Чкалова, Донецкого ПромстройНИИпроекта,Армянского НИИСА, НИИЖБа и других. Полученные бетоны имели среднюю плотность 500 — 1300кг/м3 при прочности на сжатие от 2 до 15 МПа и коэффициентом теплопроводности 0,126–0,383 Вт/м0С
Подробно исследованы заполнители с аморфизированной структурой – стеклогрануляты (СГ),изготавливаемые на основе кремнесодержащих пород, такие как вспученный туфоаргеллитовый гравий (ВТГ), пеностеклогрануляты из отходов перлитового производства (ПСГ), вспученный витрозитовый гравий (ВВГ). В общем, суть технологии производства перечисленных заполнителей заключается в расплавлении исходного минерального сырья, вспучивании расплава и быстром охлаждении в течение 30 – 60 мин. В качестве сырья могут быть использованы как искусственное, так и природное стекло, содержащиеся в кремнеземистых породах, таких как туфоаргеллиты, витрозиты, витрофиры, отходы перлитового производства и другие.

Основные свойства заполнителей по данным исследований Таблица 1.

Основные свойства	Заполнитель
Основные свойства	ПСГ	ВВГ	ВТГ
Насыпная плотность, кг/м³	170 – 300	350 – 450	300 – 450
Прочность при сдавливании в цилиндре, МПа	0,3 – 1,7	1,4 – 2,4	1,2 – 2,8
Водопоглощение, % по массе	60 — 19	12 – 16,5	8 – 14
Морозостойкость, не менее циклов	15	15	50

Легкие бетоны, полученные на основе ПСГ и ВТГ, характеризуются наилучшими показателями «прочность–плотность» и превосходят, в частности керамзитобетон, особенно в области низких (до 700 кг/м3) и более высоких (свыше 1000 кг/м3) значений средней плотности бетона, на 10 — 20%. Прочность таких бетонов при марках по плотности D600 – D1000 составляет: на основе ПСГ – 3,2 — 14,2 МПа; на ВТГ – 3,1 — 13,9 МПа; на ВВГ – 1,7 — 14,0 МПа.
Использование бетонов на основе СГдает преимущества перед традиционными бетонами на обжиговых заполнителях (табл. 2). В соответствии с данными исследований, теплозащитная эффективность бетонов на стекловидных заполнителях в сравнении с керамзитобетоном составляет в зависимости от условий эксплуатации и средней плотности составляет: до 19% — для бетона на ПСГ; до 23% — для бетона на ВВГ и до 27% — длябетона на ВТГ, что объясняется высокой пористостью заполнителей и низкой сорбционной влажностью бетонов на их основе (см. рис. 1). По результатам исследований установлено, что бетоны на основе ПСГ, ВТГ и ВВГ обеспечивают защитныесвойства по отношению к арматуре.
Рис. 1 Зависимость коэффициента теплопроводности в сухом состоянии от средней плотности бетона (керамзитобетон, полистиролбетон, ячеистый бетон – по СП 23-101-2003).
Следует отметить, что производство стекловидных заполнителей может быть легко организовано на заводах по производству керамзитового гравия, насчитываемых в стране порядка 200, которые после реконструкции будут способны выпускать до 15 млн. м3 заполнителей в год.
В последние годы получены некоторые новые разновидности стекловидных заполнителей из осадочных кремнеземистых пород, стеклобоя и их смесей различного состава по технологии оплавления с щелочами, такие как порогран (контур), пороглас, неопорм и многие другие. Технологические особенности получения таких пеностеклогранулятов под общим названием «стеклопор» (СП) позволили получить заполнители с насыпной плотностью от 100 до 350 кг/м3 и прочностью при сжатии в цилиндре от 0,7 до 3 МПа.
В настоящее время открыто производство стеновых блоков теплоизоляционного и конструкционно-теплоизоляционного легкого бетона марки «Неопормбетон» на основепеностеклогранулята с насыпной плотностью 120 — 200кг/м3 и прочностью в цилиндре 0,7-3,0МПа. По данным исследований полученные конструкционно-теплоизоляционные бетоны плотностью D 400 — 1200 имеют класс по прочности на сжатие до В1,5 -В12,5, а коэффициент теплопроводности λ0 для бетона плотностью ρ 990, 750, 450кг/м3 составил 0,22, 0,19, 0,12Вт/м0С.
В результате применения легких конструкционно-теплоизоляционных бетонов на основе стекловидных заполнителей для ряда регионов страны возможно проектирование более технологичных однослойных наружных стенбез применения эффективных плитных утеплителей, обладающих высокими теплозащитными свойствами. При этом теплофизическая и гигрофизическая эффективность рассмотренных бетонов, в случае необходимости, обеспечит принятие рациональных проектных решений многослойных ограждающих конструкций в различных климатических условиях, например с применением пеностекол в качестве дополнительного утепления.

Таблица 1.5.2. Сводные тепло- и гидрофизические характеристики легкого бетона на основе ПСГ, ВТГ, ВВГ по данным и керамзитобетонапо данным.

Вид легкого бетона	Коэффициент теплопроводности в сухом состоянии		Расчетные значения коэффициентов теплопроводности			Сорбционная влажность, %, для условий эксплуатации А и Б		Коэффициент паропроница-емости		Водопоглощение, %			Морозостойкость
Вид легкого бетона	ρ (кг/м³)	λ₀ (Вт/м ^оС)	ρ (кг/м³)	λ_А (Вт/м ^оС)	λ_Б (Вт/м ^оС)	«А»	«Б»	ρ (кг/м³)	μ, мг/мчПа	ρ (кг/м³)	по массе	по объему	класс бетона	Марка по морозостойкости
на основе ПСГ	600	0,16	600	0,18	0,21	3,0	8,0	600	0,175	700	26	18,2	В3,5	F75
	800	0,22	700	0,21	0,25			800	0,115	800	21	16,8	В5	F75
	1000	0,28	800	0,25	0,29			1000	0,085	900	17	15,3	В7,5	F75
	1000	0,28	900	0,28	0,33			1000	0,085	900	17	15,3	В7,5	F75
на основе ВТГ	600	0,14	600	0,16	0,19	3,5	8,0	600	0,175	750	20,5	13,9	В3,5	F35
	800	0,18	700	0,18	0,21			800	0,115	850	18,5	12,0	В5	F150
	1000	0,22	800	0,21	0,24			1000	0,085	950	17,0	11,7	В7,5	F150
	1000	0,22	900	0,23	0,26			1000	0,085	950	17,0	11,7	В7,5	F150
на основе ВВГ	600	0,14	600	0,17	0,20	5,0	10,0	600	0,175	750	18,5	15,4	В3,5	F75
	800	0,20	700	0,20	0,24			800	0,115	800	15,0	15,7	В5	F75
	1000	0,25	800	0,24	0,28			1000	0,085	900	13,0	16,2	В7,5	F75
	1000	0,25	900	0,28	0,32			1000	0,085	900	13,0	16,2	В7,5	F75
керам- зитобетон	600	0,16	600	0,20	0,26	—	—	600	0,247	—	—	—	В3,5	F35-F100
	800	0,21	800	0,24	0,31	—	—	800	0,174	—	—	—	В5	F50-F150
	1000	0,27	800	0,24	0,31	—	—	1000	0,133	—	—	—	В7,5	F50-F200

Бетон легкий на пористых заполнителях

Сравнительно большая теплопроводность ( X =1,1—1,3) обыкновенного бетона не позволяет делать из него ограждающие конструкции отапливаемых зданий без применения дополнительных теплоизоляционных слоев, что сильно усложняет возведение подобных конструкций.

Виды и технические характеристики

Чем менее теплопроводен бетон, тем меньшую толщину будут иметь ограждающие конструкции наружные стены или теплые (бесчердачные) верхние покрытия зданий. Кроме того, чем меньше объемный вес бетона, тем большую площадь может иметь сборный элемент стены или перекрытия при той же грузоподъемности крана, монтирующего сооружение.

Поэтому применение легких бетонов выгодно в ряде конструкций, когда необходимо достигнуть уменьшения веса, например: в междуэтажных перекрытиях зданий, в проезжей части мостов и т. п. Использование легких бетонов в ряде случаев существенно уменьшает и стоимость сооружений.

В зависимости от вида применяемого крупного заполнителя различают следующие разновидности легкого бетона с пористыми заполнителями:

керамзитобетон,
аглопорито-бетон,
шлакопемзобетон,
туфобетон и т. п.

По структуре легкие бетоны подразделяют на:

обычные (плотные),
малопесчаные (неплотные, с межзерновой пористостью),
беспесчаные (крупнопористые) и поризованные.

Структура легкого бетона зависит от степени заполнения раствором межзерновых пустот крупного заполнителя. Обычные, или плотные легкие бетоны содержат избыток плотного цементо-песчаного раствора по отношению к объему пустот в крупном заполнителе. При уплотнении такой смеси образуется плотная структура ее (объем межзерновых пустот менее 3%).

Неплотная структура малопесчаных бетонов образуется при частичном заполнении межзерновых пустот крупного заполнителя раствором (при меньшем содержании мелкого заполнителя).

Крупнопористую структуру бетона получают, когда в его составе нет мелкого заполнителя, а зерна крупного заполнителя только покрыты цементным тестом.

Поризованная структура легкого бетона образуется, если содержание ячеистой бетонной массы или поризованного цементно-песчаного раствора превышает объем пустот в крупном заполнителе.

По области применения легкие бетоны на пористых заполнителях подразделяют на следующие группы:

конструктивные и высокопрочные, применяемые в несущих железобетонных конструкциях с обычной или предварительно напряженной арматурой; к таким бетонам предъявляют повышенные требования по их механическим свойствам и долговечности, а также нормируется предельный объемный вес;
конструктивно-теплоизоляционные, применяемые в ограждающих конструкциях, которые, кроме выполнения теплозащитных функций, воспринимают определенную нагрузку и поэтому должны обладать заданными показателями теплопроводности, объемного веса и прочности;
теплоизоляционные, используемые в качестве изоляции в ограждающих конструкциях зданий и оборудования, для которых решающими являются объемный вес и зависящий от него показатель теплопроводности.

Примерные значения технических характеристик легких бетонов приведены в табл. 1.

Таблица 1. Основные характеристики легких бетонов на пористых заполнителях

Вид бетона	Объемный вес в сухом состоянии, кг/м3	Проектная марка, кг/см2	Морозо-стойкость Мрз	Коэффициент теплопроводности , ккал/м х ч•град	Структура
Конструктивный и высокопрочный	1400-1800	75-400	Не менее 15	—	Плотная
Конструктивно — теплоизоляционный	500-1400	35-75	10-25	0,15-0,45	Любая
Теплоизоляционный	400—500	(5-8)	—	0,12-0,15	Крупнопористая, поризованная

Значительный диапазон требований к легким бетонам различных видов объясняется большим разнообразием их структуры и характеристик применяемых материалов, от которых зависят свойства легкобетонных смесей и затвердевшего бетона.

Свойства легкобетонной смеси принято характеризовать ее объемным весом, удобоукладываемостью (подвижностью и жесткостью) или рассливаемостью и структурой (объемом межзерновых пустот).

Объемный вес бетонной смеси является одной из важных характеристик, определяющих ее однородность, а следовательно, и постоянство свойств затвердевшего бетона —его объемный вес и прочность. На объемный вес смеси оказывают влияние относительное содержание и свойства крупного и мелкого заполнителей, объем межзерновых пустот смеси, степень последующего уплотнения бетона. Эти факторы влияют и на расход вяжущего в бетонной смеси.

Удобоукладываемость легкобетонных смесей зависит от структуры и состава бетона. Смеси с межзерновой пористостью (малопесчаные и крупнопористые) могут быть только жесткими. Смеси плотной структуры могут быть жесткими и подвижными, а поризо-ванной — подвижными и малоподвижными. При этом большую подвижность назначают для поризованной беспесчаной смеси. Ориентировочные значения подвижности или жесткости легкобетонной смеси приведены в табл. 2.

Таблица 2. Показатели жесткости или подвижности легкобетонной смеси к началу формирования конструкций

Вид конструкций и способ формования	Плотная смесь		Поризованная смесь
	осадка, конуса, см	жесткость, сек	песчаная		беспесчаная
	осадка, конуса, см	жесткость, сек	осадка конуса, см	жесткость, сек	осадка конуса, см	жесткость, сек
Тонкостенные железобетонные изделия, бетонируемые в кассетных виброформах	5—10	—	6-8	—	8-10	—
Плоские панели и плиты, бетонируемые на виброплощадках	—	20-50	—	30-60	2-4	—
Те же изделия с уплотнением вибронасадками	—	10-30	—	20—40	1-3	—
Те же изделия, формуемые на виброплощадках с пригрузом и вибровкладышами с немедленной распалубкой	—	60—100	—	—		—

В легкобетонных смесях как недостаточное, так и избыточное содержание воды (по сравнению с оптимальным для заданных условий уплотнения) приводит к уменьшению плотности, а следовательно, и прочности бетона.

Подвижность и жесткость плотной бетонной смеси определяют такими же методами, как у обычных тяжелых бетонов.

Смеси неплотной структуры, в которых объем межзерновых пустот превышает 3%, могут в процессе уплотнения вибрированием расслаиваться. Это свойство чаще проявляется в смесях, приготовленных с избыточным количеством воды и содержащих мелкий и крупный заполнители с большой разницей значений объемного веса или из-за недостаточного количества мелких фракций в песке.

Такие смеси характеризуются не жесткостью, а расслаиваемо-стью. Показатель расслаиваемости определяют по ГОСТ , выявляя величину изменения объемного веса в верхних и нижних частях образцов уплотненной бетонной смеси.

Качество смеси признают удовлетворительным, если величина показателя расслаиваемости не превышает 10%.

Введение в малопесчаную смесь микропенообразующей (воздухововлекающей) добавки увеличивает объем поризованной растворной составляющей до полного заполнения межзерновых яустот в крупном заполнителе. Такая бетонная смесь приобретает псевдо-плотную (поризованную) структуру; она становится менее жесткой и нерасслаиваемой в процессе ее уплотнения вибрированием.

Из свойств легкого бетона основными являются объемный вес и прочность при сжатии, контролируемые при производстве изделий. Эти свойства для легкого бетона также взаимозависимы.

Большое влияние на объемный вес и прочность легких бетонов оказывают зерновой состав и свойства заполнителей. При увеличении относительного содержания крупного заполнителя в составе бетона его объемный вес и прочность уменьшаются. Яркой иллюстрацией этой зависимости являются свойства крупнопористого бетона, объемный вес и прочность которого при прочих равных условиях наименьшие.

С увеличением расхода вяжущего прочность и объемный вес легкого бетона возрастают вследствие повышенного содержания в бетоне более прочного и тяжелого цементного камня.

С повышением активности цемента прочность цементного камня увеличивается; поэтому при неизменном объемном весе легкого бетона прочность его возрастает, хотя и в меньшей степени, чем у тяжелого бетона. Это увеличение прочности носит затухающий характер, и в зависимости от свойств заполнителя она может оказаться предельной, несмотря на повышение активности и расхода цемента. Однако применение цементов несколько более высокой активности позволяет уменьшить их расход и этим снизить объемный вес бетона.

Объем применения легких бетонов с каждым годом увеличивается в связи с развитием индустриальных методов строительства, переходом к монтажу стен, перекрытий и перегородок из крупноразмерных бетонных и железобетонных готовых деталей, изготовляемых на специальных заводах.

Состав легких бетонов на пористых заполнителях

Легкие бетоны с пористыми заполнителями изготовляемые из вяжущих, воды и легких заполнителей; такие бетоны в зависимости от веса примененных заполнителей имеют объемный вес от 800 до 1800 кг/м3, а чаще всего 1300—1500 кг/м3;

легкие крупнопористые бетоны («беспесчаные»), изготовляемые из цемента, воды и гравия (или щебня), одинаковой по возможности крупности; отсутствие в таких бетонах песка придает им — при ограниченном количестве цемента крупнопористое строение; объемный вес таких бетонов составляет от 600 до 2000 кг/м3 в зависимости от объемного веса примененного заполнителя и состава бетона;
особо легкие ячеистые бетоны, изготовляемые в основном из вяжущих (большей частью с добавками, уменьшающими их расход), воды и пенообразующих (пенобетоны) или газообразующих (газобетоны) веществ; такие бетоны имеют объемный вес от 300 до 1200 кг/м3, чаще же всего 500—800 кг/м3.

В области изучения и применения легких- бетонов советские исследователи и инженеры достигли значительных успехов.
В 1929—1933 гг. была впервые разработана теория легких бетонов (проф. Н. А. Поповым и др.) и легкого железобетона. На основе этих и ряда других работ легкие бетоны с пориогыми заполнителями были широко внедрены в строительство.

Области применения бетонов на местных пористых заполнителях по мере изучения их свойств расширяются. Так, например для элементов гидротехнических сооружений получили применение бетоны на литоидной пемзе (несколько более плотной, чем обычная пемза).

Определение состава легких бетонов

Так как объемный вес пористых заполнителей легкого бетона изменяется в больших пределах, состав легкого бетона удобнее выражать в объемных показателях.
Для определения состава легкого бетона задается проектная марка бетона или его прочность к определенному сроку и с учетом режима твердения, объемный вес и структура бетона, а для бетона с плотной и поризованной структурой — жесткость или подвижность бетонной смеси.
Многообразие видов легких бетонов, пористых заполнителей и их свойств затрудняет разработку единой методики определения их состава. Однако некоторые зависимости, рассмотренные при определении состава тяжелого бетона, сохраняются и для легкого бетона.

Прочность легкого бетона не находится в строгой зависимости от водоцементного отношения. Это объясняется большим влиянием на ее изменение вида и прочности заполнителя, расхода и активности цемента, выраженных в прочности растворной части бетона (рис. 5) и структуры легкого бетона (рис. 6).
Рост прочности бетона с увеличением прочности раствора постепенно уменьшается, и для определенной прочности пористого заполнителя устанавливается предельное ее значение.

https://www.masterovoi.ru/image-19-7/prochnost-legkogo-betona.jpg» />

Для приготовления высокопрочных легких бетонов, в зависимости от их марки, рекомендуется применять пористые заполнители, прочность которых не ниже указанной в табл. 1.

Для достижения заданного объемного веса легкого бетона, кроме применения соответствующего крупного пористого заполнителя, уменьшают относительный объем и объемный вес растворной части бетона применением более легкого мелкого заполнителя, ограничением расхода цемента (путем повышения его активности) или изменяют структуру бетона. При этом расход цемента в неармированных легких бетонах должен быть не менее 120 кг/м3, в армированных конструктивно-теплоизоляционных — не менее 200 кг/м3, а в конструктивных бетонах — не менее 220 кг/м3.

Минимальная прочность при сжатии крупного пористого заполнителя для приготовления высокопрочных легких бетонов различных марок

Марка бетона	Прочность крупного заполнителя по ГОСТ при применении в кг/см2
	керамзитового гравия	щебня из аглопорита	щебня из шлаковой пемзы	щебня из природных пористых заполнителей
	керамзитового гравия	щебня из аглопорита	щебня из шлаковой пемзы	пемзы	туфов
200	20	8	10	10	12
250	25	9	11	12	15
300	35	10	12	15	17
350	40	12	13	17	20
400	50	14	15	20	25
500	70	16	20	25	30

В отличие от тяжелых в легких бетонах даже низких марок рекомендуется использовать высокопрочные цементы. Ниже приведены марки цемента, которые целесообразно применять в зависимости от требуемой марки легкого бетона.

Марка легкого бетона	50—150	200—250	300	350—400
Марка цемента	400	400, 500	500	550 ОБТЦ
		БТЦ	550

Зерновой состав смеси заполнителя влияет на расход цемента в легком бетоне. При использовании фракционированных заполнителей, их соотношение рекомендуется принимать по табл. 3.
Таблица 3. Зерновой состав смеси пористых заполнителей для виброуплотняемых легких бетонов

Вид простого заполнителя	Предельная крупность заполнителя. мм	Содержание фракции в % по объему
Вид простого заполнителя	Предельная крупность заполнителя. мм	менее 1,2 мм	1,2—5 мм	более 5 мм
Щебень	10	45-65	0-20	35-55
	20	30-50	0-20	50-70
	40	20-35	0-20	65-80
Гравий	10	40-60	0-20	40-60
	20	25 — 45	0-20	55-75
	40	15-30	0-20	70-85

При этом необходимо учитывать, чтобы принятый зерновой состав пористого заполнителя имел объемный вес, соответствующий оптимальному для легкого бетона данной марки. Меньшее содержание крупной песчаной фракции (1,2—5 мм) принимают; при использовании пористого песка, полученного дроблением. Сильно развитая поверхность его зерен приводит к повышению расхода цемента и ухудшает формуемость бетонной смеси.

Предельную крупность пористого заполнителя

Предельную крупность пористого заполнителя назначают, исходя из тех же условий, что и для тяжелых бетонов. Поскольку крупные зерна пористого заполнителя имеют обычно наименьший объемный вес, увеличение их содержания в легком бетоне снижает его объемный вес. Уменьшение же предельной крупности улучшает формуемость и связность бетонной смеси, а также повышает прочность бетона ввиду увеличения прочности зерен более мелкой фракции пористого заполнителя.

Предельная крупность пористого гравия обычно составляет 40 мм, а крупность пористого щебня, как правило, не должна превышать 20 мм. При этом для бетонов неплотной структуры целесообразно применять пористый гравий не крупнее 20 мм.

Состав легкого бетона плотной структуры определяют в той же последовательности, что и тяжелого, т. е. после предварительного расчета состава легкого бетона по методу абсолютных объемов или с помощью таблиц и графиков уточняют его по результатам опытных замесов.

Предварительно испытывают материалы, применяемые для легкого бетона, с целью проверки соответствия их свойств требованиям ГОСТа на эти материалы и заданным свойствам бетона (объемному весу и прочности).

Расход цемента принимают по табличным данным, полученным по обобщенным результатам испытания легких бетонов различных марок, приготовленных из материалов с оптимальными свойствами.

Ориентировочные значения расхода цемента для опытных замесов с учетом указаний, приведены в табл. 4.

Таблица 4. Ориентировочный расход цемента марки 400 для приготовления легкого бетона

Заполнитель	Расход цемента в кг/м3 для бетона марки
Заполнитель	50	75	100	150	200	300
Керамзитовый гравий	200-230	210-250	220-270	240-300	320-400	420-550
Аглопорит, шлаковая пемза, туф, пемза природная	250-270	280-300	300-330	300-380	350-420	—

Меньше расходуется цемента в смесях жесткостью 20—30 сек, больше в смесях подвижностью 3—5 см. Прочность пористого крупного заполнителя принята оптимальной для данной марки бетона. Замена пористого песка кварцевым в бетонах марки 200 и более снижает расход цемента на 10—15%.

Водопотребность легкобетонной смеси

Водопотребность легкобетонной смеси определяется в зависимости от заданной удобоукладываемости, с учетом качества применяемых заполнителей и расхода цемента. Ориентировочные значения водопотребности смеси указаны в табл. 5.

Таблица 5. Ориентировочный расход воды для приготовления смесей на пористых заполнителях предельной крупностью 20 мм при расходе портландцемента до 400 кг/м2.

Осадка конуса, см	Жесткость, сек	Расход воды в л/м3 при использовании
Осадка конуса, см	Жесткость, сек	керамзитового гравия и тяжелого песка	щебня из аглопорита или шлаковой пемзы и пористого песка	природных пористых заполнителей
5—10	—	220	280	260
1—3	10-20	210	260	240
—	20-30	200	230	220
—	30-60	180	210	200
—	60-120	160	190	180

Примечания.

При предельной крупности заполнителя до 10 мм расход воды увеличивается на 15—20 л, а до 40 мм — уменьшается на 10—15 л.
При замене пористого песка плотным расход воды понижается, а при замене плотного песка пористым повышается на 30—50 л.
При повышении расхода цемента свыше 400 кг/мг расход воды увеличивается на 10—15 л на каждые 100 кг/м3 цемента.

Таблица 6. Расход заполнителей для приготовления легкого бетона

Заполнитель	Суммарный расход песка и крупного заполнителя, в м3/м3
Керамзит	1,35-1,5
Аглопирит	1,45- 1,6
Шлаковая пемза	1,4 -1,6
Топливный шлак	1,4 -1,6
Пемза природная	1,45 -1,6
Туф	1,3 -1,5

При использование в качестве мелкого заполнителя перлитового песка объемным весом 150-200 кг/м2 суммарный расход заполнителей повышается на 0,2-0,4 м3/м3.

состав, виды и свойства. Особенности легкого бетона в Воскресенске

В соответствии со своим названием легкий бетон в Воскресенске обладает малым весом. К этому виду относят материал, плотность которых не превышает 1800 кг/м. Подобная плотность достигается с помощью использования более легких крупных заполнителей либо поризацией вяжущего вещества.

Основные требования, которым должен отвечать легкий бетон — нужная средняя плотность, достижение определенной прочности к моменту твердения и долгий срок службы. Главные особенности таких бетонов — небольшая средняя плотность и низкая теплопроводность.

Применение материала

Использование легких растворов основывается на их свойствах. Благодаря такому материалу можно значительно улучшить тепло- и звукоизоляцию помещений, а также снизить общий вест строения. Помимо этого, применение легких бетонов в большинстве случаев приводит к заметной экономии и снижению трудоемкости строительства. Можно купить бетон в Воскресенске следующих видов:

Конструкционные. Их применяют для возведения стен, устройства перекрытий, а также иных конструкций. Плотность материала находится в пределах 1600-1800 кг/м3.
Теплоизоляционные. Применяются для повышения тепло- и звукоизоляционных свойств. Средняя плотность ниже 500 кг/м3.
Конструкционно-теплоизоляционные. Можно применять для всех вышеназванных задач. Плотность определяется подбором крупного заполнителя.

Все подобные материалы делятся на ячеистые, поризованные и крупнопористые.

Ячеистый бетон

Этот материал имеет очень широкое распространение и популярность его со временем постоянно растет. Применяется он, главным образом, для кладки стен и обустройства ограждающих конструкций. Его структура отличается наличие ячеек, заполненных воздухом. Эти пустоты равномерно распределены по всему объему. Существует несколько видов подобного бетона.

Очень востребован пенобетон. Для его производства используется цемент, песок, вода, а также добавки. Это пенообразователи, увеличивающие содержание воздуха. Также очень популярен газобетон, представляющий собой автоклавный материал. Сначала цемент, песок, известь и вода тщательно перемешиваются между собой, после чего полученная масса проходит обработку в автоклаве.

В результате состав вспучивается, его объем увеличивается в пять раз. После этого происходит твердение бетона. Основные плюсы такого материала: огнестойкость, прекрасные теплоизоляционные качества.

Поризованный и крупнопористый бетон

Подобный материал используют сравнительно редко по причине сложности изготовления. Спецификой является применение пенообразователя, который, действуя на цемент, приводит к образованию замкнутых пор. Последние наполнены воздухом. Благодаря этому материал отличается прекрасными теплоизоляционные качествами.

Крупнопористый. Купить бетон с доставкой в Воскресенск подобного вида можно для возведения стен. Отличается тем, что в его составе отсутствует песок. Самым популярным из всех подобных бетонов считается керамзитобетон.

Свойства легких бетонов на различных пористых заполнителях

Легкими бетонами принято называть бетоны объемной массой в сухом состоянии не более 1800 кг/м3. Граница между тяжелыми и легкими бетонами весьма условна, так как высокопрочные бетоны на тяжелых пористых заполнителях могут иметь и более высокие значения объемной массы. В связи с этим проф. М.З. Симонов предложил отличать легкие бетоны от тяжелых по пористости использованных в нем заполнителей. Бетоны на заполнителях пористостью более 10% он относит к категории «легких», а бетоны на плотных заполнителях (с меньшей пористостью) — к категории «тяжелых».
Пористость заполнителей существенно влияет на процессы структурообразования и формирования физических свойств бетона, в значительной степени определяет объемную массу бетона, его прочность, деформативность и теплопроводность. Таким образом, замена плотных заполнителей пористыми существенно расширяет пределы изменения указанных свойств бетона. Поэтому тяжелый бетон можно рассматривать как частный случай универсального бетона на заполнителях с различной пористостью.

Внутризерновая пористость различных видов заполнителей имеет широкий диапазон — от нескольких процентов (у плотных заполнителей) до 80% (табл. 1).
Свойства легких бетонов, как теплоизоляционных, так и конструктивных, в основном зависят от свойств пористых заполнителей. Различные виды легкого бетона получили наименование по заполнителю: керамзитобетон, шлакобетон, туфобетон, пемзобетон, аглопоритобетон и т. д. Однако пористые заполнители и одноименные легкие бетоны, полученные на их основе, могут существенно отличаться друг от друга по своим свойствам, и наоборот, иногда некоторые бетоны на различных видах заполнителей очень близки по своим свойствам.
Плотность заполнителей не всегда определяет их прочность. Большое влияние на прочность заполнителей и на их свойства, проявляющиеся в бетонной смеси, оказывают характер пористости и структура материала. Чем меньше открытых пор и чем мельче внутризерновые поры, тем выше качество заполнителя. Открытая поверхностная пористость заполнителей увеличивает межзерновое пространство и требует повышенного расхода вяжущего.
Важной особенностью большинства видов пористых заполнителей является увеличение их плотности и прочности при уменьшении размеров гранул. Это особенно четко проявляется у керамзита: во время обжига крупные гранулы вспучиваются значительно больше, чем мелкие; кроме того, в больших гранулах меньше сказывается влияние веса плотной оплавленной корки, чем в мелких.
Увеличение плотности с уменьшением размера гранул наблюдается также и у заполнителей, получаемых дроблением пористой глыбы. Зерна заполнителей при дроблении проходят «силовую калибровку». Разрушение происходит по наиболее крупным порам, в результате чего гранулы меньших размеров получаются более прочными и плотными.
Основным показателем, характеризующим пористые заполнители, является их насыпная масса (табл. 2).

Однако плотность гранул различна в зависимости от их размера. Поэтому сопоставление объемной массы различных видов пористых заполнителей в насыпном состоянии возможно лишь при определенном гранулометрическом составе. В качестве стандартной смеси, удобной для такого сопоставления, Н.Я. Спивак предлагает гранулометрический состав с содержанием (по объему) 40% фракции 5—10 мм и 60% фракции 10—20 мм.
Важным показателем качества пористых заполнителей является межзерновая пустотность как отдельных фракций, так и их смесей.
Межзерновая пустотность отдельных фракций крупного заполнителя и их смесей зависит от формы и характера поверхности гранул. Чем больше форма гранул приближается к шару, тем меньше объем межзерновой пористости и, следовательно, меньше требуется мелких фракций заполнителя и цемента для получения заданных удобоукладываемости смеси и прочности бетона. Наличие крупных открытых пор и каверн на поверхности гранул требует дополнительного расхода цемента, мало влияющего на прочность бетона, но повышающего его объемную массу. Поэтому следует предпочитать заполнители с гладкой или мелкопористой поверхностью зерен.
Данные табл. 2 показывают, что наибольшее увеличение насыпной массы заполнителей наблюдается при переходе от фракции пористого щебня или гравия (с крупностью зерен 5—10 мм) к фракции пористого песка (0—5 мм). Относительно высокая объемная масса пористого песка объясняется тем, что он представляет собой смесь зерен, сильно отличающихся по своим размерам. Поэтому пористый песок, хотя и состоит, как правило, из частиц неправильной формы, может иметь меньшую межзерновую пустотность, чем отдельные фракции крупного заполнителя.
Для контроля качества пористого песка с точки зрения гранулометрического состава его рассеивают на шесть фракций: 5—2,5 мм; 2,5—1,2 мм; 1,2—0,6 мм; 0,6—0,3 мм; 0,3—0,15 мм; менее 0,15 мм. Таким образом, пористый песок представляет собой смесь фракций, из которых каждая последующая имеет более высокую насыпную массу, чем предыдущая.
Смеси, составленные из двух или трех фракций крупного заполнителя, имеют меньшую межзерновую пустотность, чем каждая фракция в отдельности.
По данным НИИЖБ, межзерновая пустотность отдельных видов керамзита по фракциям колеблется от 42 до 60%. Межзерновая пустотность однофракционного щебня, как правило, превышает 50%.
При смешивании двух-трех фракций крупного заполнителя коэффициент выхода смеси обычно составляет 0,95—0,85. При смешивании мелких и крупных фракций заполнителей коэффициент выхода смеси может доходить до 0,7.
Гранулометрический состав смеси заполнителя для легких бетонов должен, как и в тяжелом бетоне, обеспечивать минимальный объем межзерновых пустот. Однако для достижения наибольшей прочности легких бетонов при наименьшей объемной массе приходится учитывать изменения плотности и прочности гранул в зависимости от размера частиц.
Щебень и крупные частицы пористого песка легких заполнителей обычно имеют ноздреватую поверхность. Для заполнения открытых пустот на поверхности этих гранул требуется мелкозернистая растворная часть с пылевидными зернами заполнителя.
Увеличение содержания в смеси заполнителя пылевидных частиц размерами менее 0,15 мм до оптимального предела приводит к соответствующему уменьшению расхода цемента. При этом важную роль играет гидравлическая активность большинства пористых заполнителей. На поверхности зерен заполнителя происходят процессы химического и механического взаимного проникновения и связывания составных веществ цемента и заполнителя. Основное влияние на развитие этих процессов оказывают пылевидные частицы, имеющие наибольшее отношение поверхности к объему, а следовательно, и наибольшую долю в суммарной поверхности всех зерен смеси. Поэтому содержание в пористом песке фракции 0—0,15 мм имеет важное практическое значение. Многие исследователи легких бетонов подчеркивают эту характерную особенность пористых заполнителей.
Большое влияние на свойства легкого бетона оказывает прочность пористых заполнителей при сжатии и растяжении. Поиском методики для изучения этого вопроса занимались многие исследователи легких бетонов: Н.А. Попов, М.З. Симонов, Н.Я. Спивак, А. А. Евдокимов, А.В. Талисман и др.
Прочность пористых заполнителей определяют следующими способами:
— испытанием на сжатие выпиленных или отшлифованных кубов и призм различного размера;
— испытанием на сжатие кубов и цилиндров из гипсового или цементного раствора с щелью шириной до 2 мм посредине образца в месте заделки испытуемой гранулы заполнителя;
— раздавливанием отдельных гранул в специальных клещах;
— испытанием на растяжение стандартных «восьмерок» с заделанными в шейку призмами сечением 2х2 см из испытуемого пористого материала.
Исследования показали, что для искусственных пористых заполнителей характерна большая изменчивость показателей прочности, чем объемной массы. Прочность отдельных зерен в одной партии заполнителей оказалась мало связанной с их плотностью. Большую изменчивость показателей прочности отдельных зерен можно объяснить неоднородностью материала.
Полученные результаты во многом зависели и от методики испытания. Так, прочность при сжатии (в кгс/см2) кубов, выпиленных из керамзита, с размером ребра 50 мм вдвое превосходила прочность, полученную при испытании кубов с размерами 20—30 мм.
В опытах проф. Н.А. Попова прочность керамзита плотностью 0,72—1,02 г/см3 на сжатие составляла от 40 до 200 кгс/см2 (кубы 5х5х5 см).
При средней прочности керамзита на сжатие 70—75 кгс/см2 прочность при осевом растяжении оказалась равной 7—10 кгс/см2.
Проф. М.З. Симонов получил в опытах более близкие значения прочности при сжатии и растяжении:
— для керамзита (γкус=0,52—0,59 г/см3) Rcж=25—35 кгс/см2, Rp=6—9,5 кгс/см2;
— для анийской пемзы (γкус=0,56—0,59 г/см3) Rcm=9—18,4 кгс/см2, Rp=4,75—9,05 кгс/см2;
— для артикской туфовой лавы (γкyc=1,28 г/см3) Rсж=64 кгс/см2, Rp—9,3 кгс/см2.
По данным Ю.Е. Корниловнча и М.Г. Вержбицкой, прочность керамзита из киевских глин на растяжение (при испытании в «восьмерках» из цементного теста) не превышает 45 кгс/см2 и в среднем составляет 20 кгс/см2.
Предел прочности при сжатии отдельных зерен керамзита (плотность 0,9—1,2 г/см3, насыпная масса — 600—700 кг/м3) при их подливке цементным тестом колебался от 100 до 250 кгс/см2.
По данным проф. Н.А. Попова, в результате изменения плотности вулканической пемзы от 0,5 до 0,7 г/см3 прочность ее на растяжение при изгибе возрастает от 10 до 19 кгс/см2; в результате изменения плотности керамзита от 0,5 до 1,2 г/см3 прочность при изгибе возрастает от 7 до 35 кгс/см2; в результате изменения плотности туфа от 1 до 1,3 г/см3 прочность его при изгибе возрастает от 10 до 28 кгс/см2.
Большой интерес представляют опыты проф. Н.А. Попова по определению модуля упругости керамзита. По данным этих опытов, величина начального модуля упругости керамзита E0 в известной степени может быть связана с его призменной прочностью при сжатии Rпр линейной зависимостью: E0 = 1000 Rпр.
Приведенные результаты исследований пористых заполнителей дают весьма относительное представление о свойствах этих материалов. В опытах, проведенных на больших образцах из пористой массы и крупных гранулах, не учитывалась зависимость свойств пористых заполнителей от размеров зерен и не моделировались условия работы этих зерен в бетоне. Между тем средние размеры гранул крупного пористого заполнителя в бетоне обычно не превышают 10 мм, поэтому влияние условий на их поверхности очень значительно. Кубы и призмы из керамзита лишены плотной и прочной корки, масса которой составляет около 50% массы средней гранулы (10 мм), что является существенной особенностью этого вида заполнителя.
Исследования показали зависимость прочности заполнителей от их плотности, хотя для разных видов пористых заполнителей с равной плотностью прочность различна.
Наиболее полное представление о механических свойствах заполнителя могут дать испытания его в различных модификациях легкого бетона.
Для относительной и весьма условной оценки прочности пористых заполнителей ГОСТ 9758—69 предусматривает испытание их сжатием в стальном цилиндре диаметром 120 мм на глубину 20 мм (при высоте слоя зерен 100 мм).
Усилие, при котором смесь керамзитовых зерен сжимается на 20 мм, относят к площади цилиндра (113 см2) и таким образом получают нормируемую прочность.
Проведенные В. Г. Довжиком опыты показали, что в ряде случаев прочность керамзитового гравия Rц, определенная сжатием в цилиндре, характеризует предельную прочность керамзитобетона: R=8Rц.
При испытании керамзитового щебня такой закономерности не обнаружено. Следовательно, относительная прочность, определенная сжатием в цилиндре, по-разному характеризует пористый гравий и пористый щебень. Это объясняется различными межзерновой пустотностью щебня и гравия и характером контактов между зернами. Пористый щебень хуже сопротивляется сжатию в цилиндре, чем гравий, хотя прочности их в бетоне могут быть и равны. Размеры гранул также оказывают большое влияние на показатели прочности, определяемой в цилиндре.

Свойства легкого бетона для строительных работ

Свойства легкого бетона

Самым важным свойством легкого бетона является уменьшенный вес без потери прочности. Конструкционный легкий бетон, доступный сегодня, представляет собой керамзит, глина или сланец (примерно 80% использования в конструкциях) и спеченный керамзит или глина (20%).

Легкий бетон обеспечивает такую же прочность на сжатие, как и заполнители нормального веса с примерно таким же содержанием цемента. Типичная диаграмма характеристик данного заполнителя показывает различную прочность, достижимую с различным количеством цемента как для 7-дневных, так и для 28-дневных испытаний (рис. 1).

Рис.1: Влияние содержания цемента на прочность на сжатие

Композитная конструкция, , за исключением случаев, когда балки заключены в ограждение, не предполагает скрепления между бетоном и сталью, даже при наличии значительного количества скрепления в большинстве условий нагрузки и использования здания.

Взаимодействие между сталью и бетоном достигается через соединители, работающие на сдвиг, а нагрузка на бетон в основном является несущей, что напрямую связано с прочностью бетона на сжатие.

Если легкий бетон сопоставим по прочности на сжатие с бетоном с нормальным весом, прочность на сдвиг (или, точнее, несущая способность) соединителей должна быть сопоставимой. Испытания на выталкивание соединителей на сдвиг в легком бетоне показали сопоставимые значения.

Однако из-за некоторой неопределенности материалов и отсутствия полных данных испытаний, подтверждающих эту точку зрения, многие инженеры и большинство производителей соединителей рекомендуют некоторое снижение допустимой нагрузки на соединитель при использовании легкого бетона.

Обычно используется от 80% до 90% нормальной массы бетона. С другой стороны, многие инженеры не нуждаются в сокращении своих проектов.

Модуль упругости легкого бетона отличается от обычного бетона. Оно может составлять от половины до трех четвертей значения E для бетона с нормальным весом при заданном уровне прочности, в зависимости от веса бетона. Строительный кодекс ACI использует эту формулу для оценки значения E для обоих типов бетона:

В составной конструкции важно модульное соотношение: n = Es / Ec . Для 3000 фунтов на квадратный дюйм значение n для бетона нормального веса составляет 9; для легкого бетона массой 100 pcf значение n равно 15; а при 115 фунтах на фут значение n равно 12.

При проектировании из легкого бетона в композитном исполнении рекомендуется не делать различий в значениях n только для предварительного проектирования. Используя n = 9 для легкого бетона мощностью 3000 фунтов на квадратный дюйм, можно использовать таблицы составных расчетов в AISC Manual и других источниках.

Однако при проверке фактических напряжений в бетоне и при расчете прогибов рекомендуется определять применимое значение n по приведенным выше формулам.

Более высокие значения n означают меньшие области преобразования; следовательно, меньшие меньшие моменты инерции и, теоретически, большие отклонения. Этот эффект компенсируется уменьшением статической нагрузки из-за меньшего веса бетона.

Другими характеристиками легкого бетона, которые могут быть интересны при проектировании композитов, являются характеристики ползучести и усадки . Многие инженеры считают, что легкий бетон имеет гораздо более высокую ползучесть и усадку.

На самом деле, очень обширное исследование этих свойств — Монография NBS 74, Ползучесть и усадка при высыхании легких и нормальных бетонов — показывает, что ползучесть сравнима с большинством обычных бетонов, а в среднем усадка составляет только умеренно больше .

В некоторых областях указывается легкий конструкционный бетон, потому что имеет на меньше потенциала растрескивания при усадке, чем на нормальный бетон.

Хотя точных значений нет, некоторые исследователи считают, что тестируемый легкий бетон лучше работает в композитной конструкции, возможно, потому, что немного более высокая ползучесть и усадка может иметь тенденцию распределять нагрузку Vn на большее количество соединителей, чем при нормальных условиях. весовые составные балки испытаны.

Другое свойство — лучшие характеристики легкого бетона при испытаниях на огнестойкость, — из-за его улучшенных изоляционных характеристик.

Подробнее:

Легкий бетон — типы, классификация, применение и преимущества

Факторы, влияющие на долговечность легкого бетона и средств его защиты

Нормальный бетон и высокопрочный бетон Свойства и разница

Ячеистые легкие бетонные материалы, применение и преимущества

Что такое легкий бетон? типы, применение, свойства, преимущества

Что такое легкий бетон

Легкий бетон: — Бетон с пористыми заполнителями в настоящее время является наиболее часто используемым типом легкого бетона.Его плотность не превышает 180 кН / м² за счет использования легкого и пористого заполнителя.

Легкий бетон не только снижает собственный вес конструкции, но и имеет лучшую изоляцию от тепла и звука. Однако прочность такого бетона меньше, но все же он пригоден для использования в сборных железобетонных и железобетонных элементах.

Легкий заполнитель — относительно новый материал. При той же прочности на раздавливание плотность бетона, изготовленного из такого заполнителя, может быть на 35% ниже, чем у бетона с нормальным весом.

В дополнение к уменьшенному собственному весу более низкий модуль упругости и адекватная пластичность легкого бетона могут быть полезными при сейсмическом проектировании конструкций.

Другими преимуществами этого материала являются его повышенная огнестойкость, низкая теплопроводность, низкий коэффициент теплового расширения, а также более низкие затраты на монтаж и транспортировку сборных элементов.

Для сборных конструкций требуется кран меньшего размера, или тот же кран может работать с более крупными агрегатами за счет уменьшения собственного веса.Для дорогостоящих конструкций, устанавливаемых на месте, собственный вес образца делает фундаменты менее дорогими.

Типы легкого бетона

Бетон из легких заполнителей

Бетон из легких заполнителей называется LWA. В начале 1950-х годов в Великобритании было принято решение использовать легкие бетонные блоки в качестве несущего внутреннего листа полых стен. Вскоре после этого разработка и производство искусственного LWA нового типа позволили внедрить LWC высокой прочности, пригодную для строительных работ.

Эти достижения стимулируют конструктивное использование бетона LWA. В частности, когда необходимость уменьшения веса конструкции была важным соображением с точки зрения дизайна или экономии.

Газобетон

Газобетон имеет самую низкую плотность, теплопроводность и прочность. Как и брус, его можно распилить, прикрутить и прибить гвоздями, но есть негорючие. Для работы на месте обычно используются методы аэрации путем смешивания в стабилизированной форме или путем вбивания воздуха с помощью воздухововлекающего агента.

Бетон без мелких частиц

Термин бетон без мелких частиц обычно означает бетон, состоящий только из цемента и крупных (9-19) заполнителей, и продукт, образованный таким образом, имеет множество равномерно распределенных пустот по всей своей массе.

Обычный легкий бетон, приготовленный из связующего, водяного мелкого и крупного заполнителя с полным заполнением пустот между крупными частицами.
Низкий Песчаный бетон, в котором пустоты между крупным заполнителем лишь частично заполнены пастой.Он также называется бетоном с гранулированным зазором и рассматривается отдельно.
В данном случае используется мелкий заполнитель. Крупные частицы заполнителя покрываются тонким слоем цемента, пасты и пустоты между ними остаются пустыми. Это называется не конкретным.
Газобетон, изготовленный из вяжущего, воды, мелкого и крупного заполнителя и вспенивателя, уменьшающего плотность бетона.

Свойства легкого бетона

Низкая плотность
Огнестойкость
Звукоизоляция
Долговечность
Теплоизоляция
Контроль качества

Низкая плотность

Плотность бетона 1200 кг / м3 варьируется от 300 до 300 ³ .Самая легкая марка подходит для предлагаемых изоляционных материалов, в то время как более тяжелые марки с достаточной прочностью подходят для структурных применений. Низкая плотность ячеистого бетона делает его пригодным для изготовления сборных перекрытий и кровельных элементов, которые легко перемещать и транспортировать с завода на стройплощадку.

Огнестойкость

Легкий бетон имеет отличные огнестойкие свойства. Его низкая теплопроводность делает его пригодным для защиты других структурных форм от воздействия пихты.

Звукоизоляция

Звукоизоляция в ячеистом бетоне обычно не так хороша, как в плотном бетоне.

Прочность

Пенобетон слабо щелочной. Благодаря пористости и низкой щелочности. Он не защищает сталь от ржавчины, которую обеспечивает плотный бетон.

Теплоизоляция

Изоляционная способность легкого бетона примерно в три-шесть раз выше, чем у кирпича и примерно в десять раз больше, чем у бетона. При толщине стены 200 мм из газобетона плотностью 800 кг / м ³ имеет ту же степень теплоизоляции, что и стена толщиной 400 мм плотностью 1600 кг / м ³.

Контроль качества

Улучшенный контроль качества при строительстве конструкции из легких бетонных изделий благодаря использованию заводских элементов.

Легкий бетон

Конструкционный легкий бетон может использоваться для строительства жилых и нежилых зданий в сейсмоопасных зонах.
Этот бетон также может использоваться для строительства подземных бункеров.
Конструкционный легкий бетон может использоваться в опорах и балках, плитах и стеновых элементах в стальных и бетонных каркасных зданиях, парковочных сооружениях.откидные стены, перекрытия и композитные плиты поверх металлических настилов.
Легкий бетон можно использовать для изготовления таких конструкций, как сборные стеновые блоки и панели, дома на слабом фундаменте, крыши и перроны зданий, перегородки, лодки, судостроение, легкие блоки / кирпичи, конструкции крыш с тонкими оболочками, секции крыши с высокими потолками подъемные конструкции, двери, настилы мостов, балки и т. д.
Литая конструкционная сталь для защиты от огня и коррозии или в качестве покрытия в архитектурных целях.
Теплоизоляция крыш.
Изоляция водопроводных труб.
Устройство перегородок и панельных стен в каркасных конструкциях.
Крепежные кирпичи для крепления столярных гвоздей, в основном, в домашнем или домашнем строительстве.
Общая изоляция стен.
Поверхность для наружных стен небольших домов.
Используется также для железобетона.

Также прочтите
Бетон против цемента
Дистанционное зондирование

Механические и термические свойства легкого бетона с активированным углем в качестве крупного заполнителя

Зеленый бетон, полученный путем включения промышленных или сельскохозяйственных побочных продуктов в виде зола (топливная зола масличной пальмы, летучая зола, зольный остаток и т. д.) и гранулированная (стальной шлак, скорлупа ядер масличной пальмы, отходы стекла и т. д.) были тщательно изучены.Использование отходов способствует развитию устойчивой отрасли производства бетона, решая проблемы утилизации отходов и минимизируя потребность в природных ресурсах. Предыдущие исследования показали, что биоуголь и активированный уголь продемонстрировали многообещающий потенциал в качестве добавок, замены цемента и заполнителей в производстве бетона.

Биоуглерод признан эффективным материалом для связывания углекислого газа. Биоуглерод производится посредством процесса пиролиза, который может снизить выбросы CO ₂ и метана, связанного с утилизацией биомассы.Недавние исследования показали, что биоуглерод, полученный из кофейного порошка, скорлупы фундука, рисовой шелухи и жмыха, остаточной биомассы производства биоэтанола и смешанных древесных опилок, можно использовать для производства бетона. Важно отметить, что различные источники сырья и температура пиролиза могут влиять на химический состав биоугля. Biochar можно использовать в качестве замены цемента из-за пуццолановых свойств biochar. Сообщалось о другом оптимальном процентном соотношении замещения, где он составлял 5% для биоугля из рисовой шелухи и жмыха [1], тогда как он был равен 0.1% для птичьего помета и биоугля из рисовой шелухи [2]. Biochar можно было использовать для производства легкого бетона, где плотность около 1400 кг / м ³ была получена путем замены заполнителя на 15% по весу. Кроме того, бетон, изготовленный с использованием биоугля, увеличивает коэффициент звукопоглощения и снижает теплопроводность за счет пористой структуры биоугля [3]. Было обнаружено, что biochar не оказывает отрицательного влияния на прочность на сжатие при использовании в качестве замены заполнителей, когда приготовленный бетон имеет низкую прочность, около 20 МПа.Прочность бетона на сжатие можно улучшить, заменив скорлупу персика и оболочку абрикоса карбонизированной скорлупой персика и карбонизированной оболочкой абрикоса [4].

Biochar был добавлен в качестве добавки для изменения свойств бетона. Вода, удерживаемая в пористой структуре биоугля, может способствовать процессу гидратации и, таким образом, улучшать прочность на сжатие цементных композитов при добавлении небольшого процента биоугля (менее 2% в пересчете на массу цемента) [[5], [6], [7] ]]. Повышение прочности на сжатие также можно отнести к эффектам микронаполнителя и хорошей связи между частицами биоугля с цементной матрицей [5].Добавление Biochar снижает проникновение воды и мало влияет на прочность на изгиб, усадку при высыхании и модуль упругости [7]. Тем не менее, другое исследование показало, что прочность на сжатие значительно снижается даже при включении небольшого количества биоугля до 2% цемента, поскольку хрупкая структура биоугля может вызвать микротрещины на границе раздела, когда он использовался в производстве различных конструкций на основе отложений. материалы, использующие метод стабилизации цемента. Biochar может использоваться в качестве носителя для спор бактерий, осаждающих карбонат, в цементном растворе для заделки трещин в сочетании со сверхабсорбирующим полимером и полипропиленовыми микроволокнами [8].Кроме того, было обнаружено, что свежее покрытие из биоугля на полипропиленовых волокнах обеспечивает значительное улучшение прочности на сжатие и прочности на изгиб строительного раствора [9].

Активированные угли — это органические материалы, широко используемые для удаления опасных веществ, таких как ртуть, оксиды азота и летучие органические соединения (ЛОС). Его можно производить из biochar с использованием различных процессов активации. Активированный уголь может быть добавлен в бетон для удаления токсичных газообразных загрязнителей и улучшения качества воздуха в автодорожных туннелях и гаражах.Было обнаружено, что бетон с 0,5% -ным содержанием активированного угля можно использовать в качестве дезинфицирующего средства за счет поглощения вредных газов, таких как NO ₂ [10,11]. Адсорбция ЛОС бетоном с активированным углем была исследована, и десорбция толуола не наблюдалась даже после того, как бетон был нагрет до 50 ° C [12].

Подобно biochar, были проведены исследования по изучению жизнеспособности активированного угля в качестве замены цемента и заполнителей. Активированный уголь (АУ), полученный из отходов угледобычи, использовался для производства цементной смеси с 20–50% АУ в виде пуццолана.Включение AC привело к снижению прочности на сжатие по сравнению с OPC, но разница уменьшалась по мере увеличения времени отверждения [13]. Смешанный цемент, содержащий до 20% отходов добычи активированного угля, удовлетворял физическим, химическим и механическим требованиям европейского стандарта. Смешанный цемент увеличил водопотребность, немного сократил время схватывания и обеспечил более высокую раннюю прочность [14]. Использование порошка насыщенного активированного угля (SAC) в качестве органической добавки дает более плотную микроструктуру, заполняя поры и улучшая процесс гидратации.Оптимальное процентное содержание ПАВ было определено как 0,5% [15]. Порошкообразный AC добавляли в качестве добавки до 10% от веса золы-уноса. Было показано, что добавление ПАУ привело к уменьшению содержания воздушных пустот и, таким образом, к значительному увеличению прочности на сжатие [16].

Были проведены исследования по изучению возможности применения активированного угля в качестве замены заполнителя. Сообщалось, что легкий бетон с плотностью 1400 кг / м ³ может быть получен путем замены 30 мас.% Заполнителя с использованием активированного угля [1].Однако о механических свойствах не сообщалось. Было обнаружено, что оптимальная замена активированного угля составляла 2%, где прочность на сжатие увеличивалась на 10%, а прочность снижалась с увеличением процента [17]. Замена 1% массы мелкозернистого заполнителя гранулированными частицами AC, которые были предварительно обработаны в азотной кислоте, может улучшить прочность на сжатие и удобоукладываемость цементного раствора [18].

Из обзора было обнаружено, что были проведены ограниченные исследования для оценки термических свойств и проницаемости бетона, изготовленного с использованием активированного угля в качестве крупных заполнителей.В этом исследовании изучалась возможность применения активированного угля, полученного из скорлупы косточек масличной пальмы (OPKS), в качестве замены грубого заполнителя. OPKS — широко доступные отходы в Малайзии, и предыдущие исследования показали, что OPKS можно использовать в качестве замены грубых заполнителей для производства легкого бетона [[19], [20], [21], [22], [23], [ 24], [25], [26]]. Однако при воздействии повышенной температуры ОПКС в бетоне разлагается [27]. Производство биоугля и активированного угля может потенциально привести к более здоровому экологическому, социальному и экономическому росту индустрии масличных пальм и повысить устойчивость [28].В данном исследовании была проведена характеристика активированного угля OPKS для определения физических и химических свойств активированного угля OPKS. Бетон с активированным углем OPKS был приготовлен с использованием четырех смесей бетона OPKS с различным количеством OPKS. Приведены данные об удобоукладываемости, прочности на сжатие, прочности на разрыв, проницаемости и тепловых свойствах бетона с активированным углем ОПКС. Было обнаружено, что замена OPKS активированным углем OPKS может улучшить прочность на сжатие и прочность на разрыв при одновременном снижении проницаемости.Теплопроводность бетона с активированным углем увеличена по сравнению с бетоном с ОПКС.

Свойства легкого заполнителя для производства легкого бетона

Содержание главы
Содержание книги

Труды Международной конференции по достижениям в строительных технологиях 4–6 декабря 2002 г., Гонконг, Китай

Том I, 2002 г., страницы 859 -864

Сводка издателя

Растущие требования к скорости строительства и более широкое использование сборных элементов в строительной индустрии привели к разработке инновационных строительных материалов.Использование легкого заполнителя бетона при сборке структурных панелей для строительных работ может минимизировать нагрузку на фундамент, уменьшить размер конструктивных элементов, ускорить программу строительства и лучше контролировать качество материалов. Все легкие заполнители имеют пористую природу, поэтому водопоглощение намного больше, чем у заполнителей с нормальным весом. Высокая степень абсорбции заполнителя снижает содержание воды на границе раздела заполнитель / цементное тесто и критически влияет на конструкцию смеси и удобоукладываемость свежего легкого бетона.Поскольку характеристики легкого заполнителя варьируются в зависимости от производственных предприятий, операции и сырья, используемого в производственном процессе, характеристики поверхности, размер и структура пор легкого заполнителя отличаются от одного типа к другому. Рельеф поверхности и распределение пор на поверхности заполнителя определяют водопоглощающую способность заполнителя, критически влияют на свойства получаемого легкого бетона из заполнителя и сцепление с цементной матрицей.В этой главе исследуются физические свойства местного легкого заполнителя, изготовленного из керамзита, а также исследуются плотность и прочность легкого заполнителя различных диапазонов плотности, а также их взаимосвязь с характеристиками водопоглощения и внутренней микроскопией.

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Ссылки на статьи

Типы, свойства, достоинства и недостатки

Легкий бетон — это особый бетон, вес которого легче обычного бетона, плотность этого бетона намного ниже плотности {300 кг / м3 до 1850 кг / м3), чем обычный бетон.

Благодаря легкости и высокому соотношению прочности к массе, их использование приводит к меньшему расходу стали.

Здесь мы узнаем о легком бетоне, типах пенобетона, преимуществах и недостатках легкого бетона.

Введение в легкий бетон:

Легкий бетон изготавливается из легкого заполнителя, его также называют пенобетоном.

Поскольку этот цемент состоит из легких заполнителей, он используется в крупных заполнителях, а также в песке, глине, пенистом шлаке, клинкере и щебне, заполнителях органических и неорганических материалов.

Этот бетон экономит от 15 до 20% затрат на устройство перекрытий и корней.

Принцип, лежащий в основе легкого бетона:

Основным принципом изготовления легкого бетона является создание воздуха в бетоне.

Для практического достижения вышеуказанного принципа существует три совершенно разных метода:

Путем замены обычных минеральных заполнителей ячеистыми пористыми заполнителями. (Легкие заполнители бетона).
Путем введения пузырьков воздуха или газа в бетон (пенобетон).
За счет исключения песка из бетона (без мелкодисперсного бетона).

Свойства легкого бетона:

— Этот цемент легче из-за «летучей золы» в качестве заполнителя.

— Огромное количество нестандартных смесей от 1000 фунтов на квадратный дюйм грунтового цемента до 50000 фунтов на квадратный дюйм бетонной башни.

— Есть бетонные парусники (ферроцемент) и каноэ из пенобетона.

— Различные агрегаты имеют разный цвет.

— Проницаемость, прочность, долговечность, эстетика — вот лишь некоторые из требований.

Типы пенобетона:

Пенобетон:

Пенобетон производится из цемента или извести, кварцевого песка, а иногда и пуццолановых материалов и классифицируется как пенобетон.

Газобетон означает наличие большого количества воздушных резервуаров, эти пузырьки воздуха создаются для уменьшения плотности бетона и обеспечения отличной теплоизоляции.

Воздух захватывается искусственно химическими (металлические порошки, такие как Al, Zn, h3O2, используемые в качестве газообразующего агента) или механическими (гидролизованные белковые или смоляные мыла, используемые в качестве пенообразователя).

Воздушные поры в ячеистом бетоне обычно имеют диаметр от 0,1 до 1 мм.

По методу порообразования он подразделяется на три группы:

Метод увлечения (газобетон), метод вспенивания (пенобетон) и комбинированный метод.

Легкий заполнитель:

Этот бетон можно производить с использованием различных заполнителей пенобетона.

Они производятся из природных материалов или сырья, такого как глина, сланец или сланец.

Они производятся из промышленных побочных продуктов, таких как летучая зола или гранулированные вспененные плиты, то есть пелит.

Лучший тип легкого заполнителя повлияет на требуемые свойства.

Если требуются высокие теплоизоляционные свойства, можно использовать легкий и слабый заполнитель, в результате чего получаются бетоны с относительно низкой прочностью.

Нет мелкозернистого бетона:

Это легкий бетон, состоящий из крупного заполнителя, цемента и воды без каких-либо мелких заполнителей.

Плотность бетона составляет примерно 2/3 плотности плотного бетона, изготовленного из того же набора.

Прочность на сжатие бетона без бетона составляет от 5 Н / мм2 до 15 Н / мм2, а прочность сцепления немелкозернистого бетона низкая.

Объемное соотношение цемент / заполнитель составляет от 1: 6 до 1: 8.

Для дренажного слоя соотношение слоев должно быть 1:10, его укладывают в течение 20 минут после смешивания, в противном случае снижается удобоукладываемость бетона.

И не подходит для железобетонных конструкций из-за низкой прочности сцепления.

Подходит для фундамента благодаря своим высоким водопоглощающим свойствам.

Конструкционный легкий бетон:

Этот бетон изготавливается с помощью вращающейся печи для образования легких структурных заполнителей, которые решают проблемы с весом и долговечностью в зданиях и уязвимых конструкциях.

Этот конструкционный пенобетон имеет более высокую прочность, чем обычный утяжеленный бетон, он обычно на 25-35% легче.

Преимущества легкого бетона:

Этот бетон снижает статическую нагрузку за счет меньшей плотности.
Отсутствие сегрегации и капиллярного движения воды из-за отсутствия мелкого заполнителя.
Он имеет лучшие изоляционные свойства, чем обычный бетон.
Обладает хорошей звукоизоляцией.
Производство недорогого бетона благодаря более низкому содержанию цемента.
Экологичность за счет клинкера, золы уноса, шлака.
Обладает низкой усадкой при высыхании.
Также обладает отличными дренажными свойствами благодаря открытой текстуре.
Имеет низкое давление опалубки.

Недостатки легкого бетона:

Этот бетон чувствителен к содержанию воды в смеси.
Цементные смеси трудно укладывать и отделывать.
В некоторых комбинациях из-за пористости и угловатости отверстий агрегаты разделяются и всплывают к поверхности.
Время смешивания больше, чем у обычного бетона для достижения надлежащего перемешивания.

Применение пенобетона:

— В несущей кирпичной стене с использованием ячеистых бетонных блоков.

— В сборных перекрытиях и крышах.

— В Перегородка в жилых, институциональных зданиях.

— В изоляционной облицовке наружных стен всех типов строительства.

Легкий бетон и бетон нормального веса:

Бетон нормального веса	Легкий бетон
Бетон нормального веса будет иметь вес примерно от 140 до 150 фунтов на кубический фут	Легкий бетон будет около 90-115 фунтов на кубический фут.
Бетон нормального веса имеет более низкое содержание воды.	Легкий бетон имеет более высокое содержание воды.
Проекты, выполненные из бетона нормального веса, требуют дополнительных материалов для каркаса, облицовки и стальной арматуры, что в конечном итоге увеличивает общие затраты.	LWC остается экономичным строительным материалом, особенно для крупных проектов.

СТАТЬИ ПО ТЕМЕ:

АВТОКЛАВИРОВАННЫЙ ПЕРИОДНЫЙ БЕТОН | ГЕОПОЛИМЕРНЫЙ БЕТОН | ГОТОВЫЙ СМЕШАННЫЙ БЕТОН

Заключение:

Значение прочности на сжатие по сравнению с заменой крупнозернистого бетона и стандартного бетона пемзой с разным процентным содержанием (50%, 60% и 70%).

Максимально достигаемое значение — 60% замена пемзы на крупнозернистый заполнитель.

Этот легкий бетон используется в сборных домах без несущих стеновых секций.

Что такое легкий бетон | Свойства легкого бетона | Использование легкого бетона

Свойства легкого бетона:

Легкие бетоны могут быть произведены с диапазоном плотности по пересуханию от примерно 300 до максимум 2000 кг / м (3), с соответствующей кубической прочностью от примерно 1 до более 60 МПа и теплопроводностью , равной 0.От 2 до 1,0 Вт / мК.

Легкий заполненный бетон:

Легкий заполнитель — это тип крупного заполнителя , который используется в производстве изделий из легкого бетона , таких как бетонный блок , конструкционный бетон и дорожное покрытие. Вспененный материал имеет свойства, аналогичные свойствам природного заполнителя , но менее плотный и, следовательно, дает более легкий продукт из бетона .

Сколько весит бетон?

Сплошная бетонная плита весит 150 фунтов на кубический фут.Кубический фут битого бетона весит 75 фунтов фунтов.

Вес бетона на кубический фут:

Сплошная бетонная плита весит 150 фунтов на кубический фут. Кубический фут битого бетона весит 75 фунтов фунтов.

Также читайте: Что такое торкрет-бетон | Торкрет-бетон и бетон | Технология торкретирования | Виды технологии торкретирования | Преимущества торкретбетона | Недостатки торкрет-бетона

Вес бетона на кубический фут:

Нормальный вес бетона:

Как упоминалось ранее, нормальный бетон может весить от 140 до 150 фунтов / фут3 из-за наличия более плотных заполнителей в их естественном состоянии.

Применение легкого заполненного бетона:

Бетон из легкого заполнителя можно использовать для возведения перегородок и панельных стен в каркасных конструкциях. Может быть использован для создания общей изоляции стен.Также используется для обработки поверхностей внешних стен небольших домов. Это может быть б / у для армированного бетона .

Вес легкого заполнителя:

Вес бетона из легких заполнителей составляет около 115 фунтов на кубический фут, тогда как вес бетона с нормальным весом составляет 145 фунтов на кубический фут.

Также читайте: Сахар в бетоне | Влияние сахара на прочность бетона | Сахар как замедлитель схватывания бетонных поверхностей | Добавление сахара в бетон приводит к увеличению времени схватывания

Преимущества легкого бетона:

Снижение статических нагрузок, позволяющее сэкономить на фундаменте и арматуре.
Улучшенные термические свойства.
Повышенная огнестойкость.
Экономия на транспортировке и погрузке-разгрузке сборных железобетонных изделий на месте.
Уменьшение опалубки и подпорок.

Недостатки легкого бетона:

Единственный недостаток легкого бетона заключается в том, что глубина карбонизации, то есть глубина, на которой может возникнуть коррозия при подходящих условиях, почти в два раза больше, чем у обычного бетона .

Плотность легкого бетона:

Легкий бетон можно классифицировать по его удельному весу или плотности, которая обычно составляет от 320 до 1920 кг / м ³, согласно Руководству Комитета 213 ACI по конструкционным легким заполненным бетоном (ACI 213, 2001).

Разница между легким и обычным бетоном:

Легкий бетон — это смесь, состоящая из легких крупных заполнителей, таких как сланец, глина или сланец, которые придают ему характерную низкую плотность.Конструкционный легкий бетон имеет плотность на месте от 90 до 115 фунтов / фут3, тогда как плотность обычного бетона составляет от 140 до 150 фунтов / фут3.

Механические свойства легких бетонных перегородок с сердцевиной из текстильных отходов

Это исследование сосредоточено на эксперименте по изгибу некоторых призматических перлитных легких бетонов. В этих образцах отходы текстильных волокон заключены в стекловолокно текстильной сетки и внедрены в центральную часть кубических образцов легкого бетона.Эксперименты по изгибу показали, что легкие бетонные панели с сердцевиной из текстильных отходов имеют меньшую плотность, чем вода, и обладают высоким энергопоглощением и пластичностью. Кроме того, эти композитные панели, обладая соответствующими теплоизоляционными характеристиками, могут использоваться для перегородок в зданиях.

1. Введение

В развитых промышленно развитых странах использование волокон в бетоне началось в начале 1960-х годов [1]. Тип и форма волокон, а также конструкция из фибробетона (FRC) значительно улучшились за последние пять десятилетий, и их использование растет [2, 3].Улучшение механических свойств бетона за счет случайного распределения волокон в нем было темой многочисленных исследований [3–7]. В период с 1994 по 2011 год Wang et al. провел несколько исследований по добавлению волокон из отходов ковра в бетон и почву. В этом исследовании старые ковры были преобразованы в волокна. Эти волокна не обязательно были одного и того же размера и фактически использовались в бетоне и почве разных форм и размеров. После экспериментов на сжатие и изгиб результаты показали, что использование отходов волокна оказало значительное влияние на сопротивление разрушению, жесткость и пластичность бетона.Использование этих дешевых отходов в бетоне также повысило его долговечность [8–10].

В последние годы dos Reis et al. исследовали механические свойства FRC с текстильными отходами волокна. В этом исследовании использовались текстильные отходы промышленности Нова Фрибурго, расположенной в Рио-де-Жанейро в Бразилии. Общие цели этого исследования заключались в изучении механических свойств армированного полимербетона и оптимальном использовании волокон из текстильных отходов с учетом увеличения производства этого вида отходов в Бразилии.По общему результату было заявлено, что резка отработанных текстильных волокон, смешанных с полимербетоном, дает уникальный композитный материал, который имеет более низкие характеристики изгиба и сжатия по сравнению с неармированным полимербетоном. Использование этих текстильных отходов в бетоне приводит к более плавному разрушению, в отличие от хрупкого поведения разрушения неармированного полимербетона. Кроме того, использование текстильных отходов может решить такие проблемы, как загрязнение окружающей среды и предоставить альтернативный материал для строительной индустрии [11, 12].Предыдущие исследования случайного распределения волокон в бетоне проводились в основном для предотвращения растрескивания бетона в первые часы или для улучшения механических свойств бетона. Кроме того, процент волокон, используемых в бетоне, был незначительным (от 1 до 5 процентов от объема) [8–13]. Однако настоящее исследование направлено на широкое использование текстильных отходов в качестве сердцевины волокна в центральной части панелей, что привело к большей экологичности и легкости неструктурных элементов зданий.

В этом исследовании отходы текстильных волокон были заключены в текстильную сетку из стекловолокна и использовались в качестве центрального слоя легкого бетона. Текстильная сетка из стекловолокна — это экологически чистый материал, который изготовлен из устойчивых к щелочам волокон и может использоваться для армирования тонких и легких частей бетона [14–19]. Эти свойства были основной причиной использования текстильных сеток в легком бетоне.

2. Значение исследования

Ежегодно в мире в результате производственного процесса производственной деятельности образуется широкий спектр отходов.Это не только представляет угрозу для окружающей среды, но и представляет собой растрату полезных ресурсов. Поэтому в последние десятилетия большая часть усилий была направлена на переработку и повторное использование отходов с целью сокращения количества отходов. Одним из видов отходов являются текстильные отходы. В связи с ростом населения мира и увеличением спроса на текстильные изделия в различных сферах нашей жизни, отходы текстиля, безусловно, составляют значительную часть промышленных отходов. Эти мягкие отходы в дополнение к армирующим свойствам могут использоваться для заполнения цементных композитов и строительных материалов.Использование текстильных отходов волокон для наполнения, что является основной целью этого исследования, не только приводит к устранению этих объемных отходов, но также представляет новую и недорогую альтернативу в строительной отрасли.

3. Экспериментальное исследование

3.1. Материалы

В настоящем расследовании использовались следующие материалы.

3.1.1. Текстильные отходы волокна

Учитывая впечатляющие услуги текстильной промышленности и ее главную роль в нашей жизни, каждый год в этой отрасли образуется огромное количество отходов.Текстильные отходы занимают третье место по сравнению с пластмассами и картоном [1, 20]. В этом исследовании использовались отходы хлопковых волокон самого низкого качества из-за их низкой плотности, теплопроводности и низкой стоимости. Хлопковые волокна классифицируются как натуральные растительные волокна, которые содержат огромное количество отходов на начальных этапах производства текстильной промышленности [20–23]. Сопротивление растяжению и плотность этих волокон незначительны [21–24].

3.1.2. Текстильная сетка из стекловолокна

Плетеные сетки из стекловолокна (текстильная сетка из стекловолокна) использовались для удержания отходов волокон в образцах легкого бетона (см. Рисунок 1).

Упомянутые сетки коммерчески известны как 75-граммовые сетки. Это число указывает его вес на один квадратный метр. Размер проемов мм. Некоторые применения этих сеток — укрепление штукатурных и бетонных деталей, стен, полов и крыш. Они также предотвращают деформацию и расширение трещин в бетоне и улучшают механические свойства полимерных труб. Более подробная информация представлена в таблице 1 [14–19].
Код AFM75 Текстура пряжи Плотность (шт. / 25 мм) Прочность на разрыв (Н / 5 см × 20 м) Обработанная 90p4324 Обработка 90p4324 906 Уток Основа Уток Основа Уток Тканая масса
132 132 6 9065 70036
3.1.3. Легкий бетон
В этом исследовании все образцы были изготовлены из легкого перлитного бетона. Легкий бетон был приготовлен из объемной смеси цемента и легкого перлитового заполнителя. Использовался портландцемент типа II с насыпной плотностью 1160 кг / м 3 ³, соответствующий стандартам ASTM. Кроме того, использовался перлитный заполнитель из-за его насыпной плотности 115 кг / м3 ³ с максимальным размером 9,5 мм [1, 23, 24].
3.2. Смешивание, заливка и отверждение
Для любого смешивания, с волокнистой сердцевиной и без нее, водоцементное соотношение (в / ц) равно 0.45, а количество перлита и цемента оставалось постоянным.
В этом исследовании был испытан ряд образцов бетона, которые определены ниже и в таблице 2. (i) PC2: образцы PC2 были подготовлены с размерами см. При изготовлении PC2s использовался легкий бетон из заполнителя с объемным соотношением 1 цемент, 2 перлита и водоцементным соотношением 0,45 [1, 23, 24]. (Ii) FPC25: FPC25 были такими же, как PC2, но в во внутреннюю часть помещалась сердцевина из волокон хлопковых отходов, заключенная в плетеную сетку из стекловолокна сантиметров.(iii) FPC26: образцы FPC26 были такими же, как FPC25s, но во внутренней части была помещена сердцевина из волокон хлопковых отходов, которые были заключены в тканую сетку из стекловолокон сантиметров.
9044 9044
Образец Объемная доля цемента Объемная доля перлита (в / в) Размеры сердцевины волокна
1 2 0.45 Без центральной оптоволокна
PC25 1 2 0,45 5 × 5 × 40 см
PC26 1 2 408 0,45 64 см 6
На рисунке 2 показан схематический вид образцов FPC.

Процесс смешивания образцов включает следующие этапы. Сначала легкие агрегаты перлита были помещены в смеситель и перемешаны в сухом виде в течение одной минуты при постоянной скорости.Затем в смесь добавляли цемент, и материалы перемешивали в сухом виде еще в течение одной минуты. Наконец, постепенно подали необходимое количество воды и процесс перемешивания продолжался 2 минуты. Для определения прочности на сжатие легкого бетона, который использовался во всех образцах (с образцами с волокнистой сердцевиной и без), были приготовлены кубические образцы размером мм. В формы поместили три слоя легкого бетона и закрепили. Образцы на сжатие были испытаны в соответствии с ASTM C39 [25] в возрасте 28 дней.Это испытание проводилось на цифровой автоматической испытательной машине со скоростью нагрузки 100 кг / с. Прочность на сжатие образцов рассчитывалась путем деления максимальной нагрузки, достигнутой во время испытания, на общую площадь поперечного сечения образца.
Бетонные призмы миллиметровых размеров также использовались для испытаний на изгиб. Для изготовления изгибных образцов с центральной волоконной сердцевиной сначала в форму помещали слой бетона толщиной 2 или 2,5 см (в зависимости от размеров центральной волоконной сердцевины).Затем сердцевина волокна была очень точно помещена в центр формы, в то время как бетон заполнялся вокруг нее. Наконец, верхний слой также залили бетоном. Все образцы выдерживали в течение 10 секунд на внешней вибрационной системе. После процесса формования образцы выдерживали при средней температуре в испытательном отделении в течение 24 часов. Затем все образцы извлекали из формы и хранили в резервуаре для воды при постоянной ° C в течение 28 дней до дня эксперимента.
Были исследованы образцы легкого бетона на изгиб и сжатие.Перлитный легкий бетон с сердцевиной из текстильных отходов волокна использовался только для экспериментов по поведению при изгибе. Для испытаний были подготовлены по три образца из каждого образца.
В соответствии со стандартным тестом ASTM C1018 [26], формованный или распиленные образцы с толстыми секциями должны быть повернуты на их стороне по отношению к положению, как литой, перед размещением на системе поддержки. Поэтому для проведения экспериментов на изгиб все образцы были повернуты на 90 ° и помещены на опорную систему машины для испытаний на изгиб.Расстояние от одного центра к другому в системе поддержки составило 45 см, а расстояние между двумя центрами концентрированной нагрузки составляло 15 см. Точка действующей нагрузки была рассчитана как одна треть среднего пролета балки. Скорость нагрузки, создаваемой в этом эксперименте, была медленной, чтобы получить точные результаты для будущих данных (это происходило со скоростью 2 кг / сек с датчиком отклонения 3 см и точностью 0,01 мм, который был помещен точно в точку центр образцов).После получения результатов были построены кривые нагрузка-прогиб для всех образцов, и были выполнены индексы вязкости, абсолютная вязкость, коэффициент остаточной прочности (RSF) и все другие связанные расчеты в соответствии со стандартным методом испытаний ASTM C1018. Рассчитав площадь под кривой нагрузки-прогиба при определенных прогибах до первой трещины и до заданной конечной точки прогиба, можно получить показатели вязкости образцов на изгиб. Другие результаты кривых нагрузки-прогиба были рассчитаны в соответствии с ASTM C1018-97 [26].
4. Результаты и обсуждение
4.1. Прочность на сжатие и изгиб
Прочность на сжатие перлитного легкого бетона, который использовался во всех образцах, в среднем составляла 91,9 кг / см ², а его удельный вес составлял 1269,8 кг / м ³. Согласно ASTM C331-81 [27], этот вид бетона известен как полуструктурный легкий бетон.
На рисунке 3 показано поведение разрушения образцов PC2 (без образцов сердцевины волокна) после эксперимента на изгиб.Кроме того, на рисунке 4 показано поведение FPC25 при отказе, которое показывает характер отказов FPC после эксперимента по изгибу.

С учетом цифр, общие результаты были получены следующим образом: (i) Разрушение всех образцов в одной трети центра куба происходит по типу разрушения при изгибе. Таким образом, в этом отношении были учтены все стандартные правила ASTM C1018-97. (Ii) Как можно видеть, образцы без сердцевины волокна ломаются хрупко, а образцы с сердцевиной волокна ломаются мягко.Это означает, что образцы ПК2 разрушаются сразу после первой трещины. Другими словами, точка первой трещины совпадает с точкой окончательного разрушения. Поэтому пластичность этих образцов очень низкая. Однако после того, как в образцах с сердцевиной волокна возникла первая трещина, он может выдерживать нагрузку до прогиба на 30 мм без разрушения. Этот образец обладает высокой пластичностью.
Значения прочности первой трещины, прогиба первой трещины, индексов вязкости и коэффициентов остаточной прочности приведены в таблице 3.
. Прочность до первой трещины
Прочность до первой трещины представляет собой поведение фибробетона до первой трещины в цементной матрице [28]. Из результатов таблицы 3 видно, что прочность до первой трещины примерно одинакова для всех 5-сантиметровых образцов сердцевины волокна. Эта величина больше, чем прочность при первой трещине образцов с волоконной сердцевиной 6 см, и ниже, чем прочность при первой трещине у плоских образцов (без волоконной сердцевины). Согласно таблице 3 прогиб всех образцов от первой трещины также составляет около 0.3 мм.
4.3. Индексы ударной вязкости
Область под кривой нагрузки-прогиба указывает количество поглощенной энергии и индексы ударной вязкости.
Определение ASTM C1018 для: определяется как площадь под кривой нагрузка-прогиб до трехкратного прогиба первой трещины, деленная на площадь до первой трещины.
Определение ASTM C1018 для: определяется как площадь под кривой нагрузка-прогиб до прогиба в 5,5 раз от прогиба первой трещины, деленная на площадь до первой трещины.
Определение ASTM C1018 для: определяется как площадь под кривой нагрузка-прогиб до отклонения в 10,5 раз от прогиба первой трещины, деленная на площадь до первой трещины [25].
Из таблицы 3 видно, что легкая панель с волоконной сердцевиной 5 см постоянно имеет более высокие показатели прочности по сравнению с легкой панелью с волоконной сердцевиной 6 см. Этот результат указывает на то, что отношение площади трещины после пика к площади трещины перед выступом относительно выше для образцов FPC25 по сравнению с образцами FPC26s.
Абсолютная прочность — это количество энергии, поглощаемой материалами. Это значение было оценено путем определения площади под кривой прогиба нагрузки до точки полного разрушения. Абсолютная прочность или поглощенная энергия PC2, FPC25 и FPC26 составляет, соответственно, 96,4 кг · мм, 4235,9 кг · мм и 4360 кг · мм. Другими словами, поглощенная энергия образцами FPC25 и FPC26 соответственно в 24 и 25 раз больше, чем у образцов PC2 (см. Рисунок 5). Это значительное увеличение количества поглощенной энергии указывает на большую пластичность и способность к изгибу FPC.Разница в количестве поглощенной энергии FPC по сравнению с простыми образцами может быть связана с использованием и ориентацией стекловолокна текстильной сетки в легкой цементной матрице. Кроме того, текстильные основы сеток из стекловолокна в образцах FPC25 и FPC26 были размещены в том же направлении, что и силы растяжения. Таким образом, было достигнуто более высокое сопротивление прогибу и распространению макротрещин за счет передающих сил в бетонной матрице.

4.4. Коэффициенты остаточной прочности (RSF)
Коэффициенты остаточной прочности представляют собой средний уровень остаточной прочности после трещин по сравнению с определенными прогибами в процентах от прочности первой трещины.Эти факторы, полученные непосредственно из индексов ударной вязкости, были рассчитаны в соответствии со стандартными методами испытаний ASTM C1018 с использованием следующих уравнений [25]: где, и — показатели вязкости, которые определены в разделе 4.3.
Увеличение размеров центральной сердцевины волокна не привело к значительному повышению остаточной прочности панелей. Согласно таблице 3, значение для образцов FPC25 выше, чем FPC26. Этот результат показывает, что постпиковое поведение FPC25s, интервал от 3 до 5.5-кратный прогиб до первой трещины, лучше, чем у FPC26. Как правило, более высокие значения коэффициентов остаточной прочности, близкие к 100, соответствуют идеально пластичному поведению материалов, а более низкие значения показывают худшие характеристики [25].
4.5. Кривая нагружения-прогиба
На рисунке 6 показаны кривые прогиба-нагрузки изгибаемых образцов. Согласно этому рисунку поведение образцов изгиба разделено на два разных типа. Первый тип — это поведение образцов ПК2, которые являются полностью линейными (упругими) и не входят в пластическую область.В этих образцах предельная нагрузка совпадает с точкой максимального прогиба и точкой окончательного разрушения. Кривая нагрузка-прогиб образцов ПК2 полностью на подъеме. Поведение второго типа демонстрируют FPC25s и FPC26s, где за первым пиком следует падение нагрузки, а затем продолжается плато или упрочнение со вторым пиком до полного разрушения. Эти образцы показали упругопластические свойства и высокую пластичность.

Судя по кривым прогиба, поведение всех образцов до появления первых трещин примерно одинаково, а при использовании сердцевины волокна и увеличении его размеров прогибы образцов при первых трещинах незначительны. измененный.Однако прочность первой трещины снижается, и это связано с уменьшением бетонного покрытия вокруг центрального ядра.
5. Облегченный вес
Вес различных образцов определялся на весах с точностью 0,5 г. После взвешивания образцов рассчитывали среднее значение плотности в соответствии с ASTM C138 [29]. На рисунке 7 показан удельный вес различных образцов. Из рисунка 7 видно, что образцы волоконного композита с волоконной сердцевиной 5 см (FPC25) на 15% легче другого образца (PC2).Образцы с волоконной сердцевиной 6 см (FPC26) даже на 22,5% легче, чем образцы PC2. Это снижение плотности положительно сказывается на снижении статической нагрузки зданий, что приводит к уменьшению возникающих сил землетрясения. Это не только повышает коэффициент безопасности здания, но и снижает затраты на строительство. Кроме того, более легкий материал упрощает процесс строительства и снижает транспортные расходы [24, 28, 30].

6. Теплоизоляция
Одним из важных факторов, вызывающих рассеяние тепловой энергии в здании, является неправильная изоляция стен.Можно сказать, что большая часть интерьера и экстерьера здания состоит из стен. Если стены построены идеально с использованием подходящих материалов, они могут эффективно предотвратить утечку энергии. Для этой цели с 1960 года по настоящее время широко используются сборные железобетонные сэндвич-панели [31]. Эти панели состоят из наружных слоев бетона или легкого бетона, окружающих изоляционный слой [32, 33]. Легкий бетон из-за своей пористости заполнителей может быть более эффективным в сохранении тепла, чем обычный бетон [30, 34].Более того, изоляционный слой, который сделан из полистирола или полиуретана и т.д. [35, 36] за счет регулирования теплового КПД панелей, может снизить затраты на отопление и охлаждение зданий [31, 32].
Композитная панель, представленная в данном исследовании, является подходящим изоляционным материалом для предотвращения передачи и потери тепловой энергии из-за присутствия таких элементов, как легкий заполнитель с пористостью перлита и сердцевина из текстильного волокна [37–39].
В соответствии с 19-й частью иранских национальных строительных норм теплопроводность — это количество тепла, передаваемого через единицу толщины в направлении, нормальном к поверхности единицы площади, из-за градиента единицы температуры в условиях устойчивого состояния.Теплопроводность компонентов легкой панели указана в таблице 4 [38, 39].
9037 906
Код образца Возраст при испытании Прочность до первой трещины (кгс) Прогиб до первой трещины Показатели вязкости Фактор остаточной прочности
0,335 — — — — —
FPC25 28 дней 459 0,333 4,23
FPC26 28 дней 373 0,313 3,94 5,94 8,97 40 30,3

9044 9044
Материал / вещество Теплопроводность (Вт / мк)
Хлопковая вата 0,029
Бетон легкий 0,1–0,3
Согласно таблице 4 максимальная теплопроводность легкого бетона равна 0.