Научный руководитель: канд. тех. наук, доц.
Белгородский государственный технологический
университет им.
БЕТОНЫ С МЕЛКИМ ПЕРЛИТОВЫМ ЗАПОЛНИТЕЛЕМ
Большее применение вспученный перлитовый песок нашел в качестве мелкого заполнителя совместно с различными видами крупных пористых заполнителей — перлитовым щебнем, керамзитовым гравием, шлаковой пемзой и др. в конструктивно-теплоизоляционных бетонах для панелей наружных стен жилых и промышленных зданий.
Из конструктивно-теплоизоляционных бетонов шире других используются перлитобетон и керамзитоперлитобетон.
Перлитобетон широко применяют при изготовлении двухслойных перлитобетонных и однослойных панелей самонесущих наружных стен.
Плотность перлитобетона 600 кг/м3, прочность на сжатие 25 кгс/см2.
В результате исследования влияния гранулометрического состава и насыпной плотности перлита на прочность и плотность перлитобетона установлено, что для теплоизоляционно-конструктивных бетонов предельная крупность зерен должна быть равна 20 мм при насыпной плотности щебня и перлитового песка порядка 300 кг/м3.
Водопотребность перлитобетонной смеси зависит от гранулометрического состава заполнителя. Так, водопотребность крупнопористого бетона меньше, чем плотного, а мелкозернистого больше, чем крупнозернистого. При изменении расхода цемента от 150 до 500 кг/м3 oптимальныи расход воды затворения перлитобетона практически не изменяется. Рекомендуется применять портландцемент марок 400 и выше.
Поверхностно-активные добавки (мылонафт, смоляная канифоль, порошок ЦНИПС-1). улучшают удобоукладываемость перлитобетонной смеси, сокращают расход воды затворения и уменьшают остаточную влажность. Наибольший эффект получен при применении порошка ЦНИПС-1 в количестве 0,3% веса цемента, что повышает прочность перлитобетона на 30%.
Предельная растяжимость перлитобетона при изгибе 3,15 мм/м, предел прочности на растяжение при изгибе равен в среднем 8,5 кгс/см2 для перлитобетона марки 50 и 13,2 кгс/см2 для марки 75. Относительная прочность на растяжение при изгибе –Rизг / Rкуб для балок длиной 120 см составила 0,170, для балок длиной 155 см —0,176.
Требуемая морозостойкость перлитобетона (F 15) обеспечивается плотной его структурой и расходом портландцемента марки 400 не менее 180 кг/м3. Установлено, что попеременное увлажнение и высушивание перлитобетона в течение 25 циклов не снижает его прочности, длительное же увлажнение (90 суток) даже способствует ее повышению.
Состав перлитобетона следующий:
Перлитовый щебень в л:
фракции 20—10 мм…………………………….680
» 10—5 » …………………………….375
Перлитовый песок фракции 0 – 5 мм в л……...450
Цемент марки 400 в кг………………………..260
Вода в л ................................................................240
Результаты исследований позволили рекомендовать перлитобетонные панели для гражданского и промышленного строительства прежде всего там, где перлит является местным сырьевым материалом.
Начиная с 1960 г. в массовом строительстве применяют керамзитоперлитобетон.
В качестве вяжущего для изготовления керамзитоперлитобетона используют портландцемент или шлакопортландцемент марки 400 и выше, которые удовлетворяют требованиям ГОСТ 970—61. В случае применения низкомарочных цементов (марки 300 и ниже) необходима их активация путем мокрого домола непосредственно перед использованием. Содержание щелочей в цементе не должно быть более 0,6%.
В качестве мелкого заполнителя применяют вспученный перлитовый песок. Он должен обладать следующими показателями: насыпная плотность его и марка не ниже 200; гранулометрический состав должен соответствовать кривой просеивания; модуль крупности не менее предпочтительно применение песка с модулем крупной 2,5 и более; содержание пылевидной фракции (часто менее 0,15 мм) не более 15% (по объему).
Крупный заполнитель — керамзитовый гравий (ГОСТ 9759—65) должен удовлетворять следующим требованиям: должен быть в пределах марки 300—600; прочность при сжатии в цилиндре 8—30 кгс/см2, а применение гравия с более низкими показателями прочности допускается только при наличии специальных технико-экономических обоснований; гранулометрический состав представлен фракциями 5—10 и 10—20 мм, количественное содержание которых должно соответствовать кривой просеивания ; предельная крупность гравия для бетона стеновых панелей должна быть не более 40 мм, а пустотность смеси заполнителя доля, быть не более 45%; он должен выдерживать не менее 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания потерей в весе не более 8%.
Для изготовления однослойных панелей применяют плотный конструктивно-теплоизоляционный бетон марок 50, 75, 100 и плотностью (в высушенном состоянии) соответственно 1050, 1100 и 1150 кг/м3.
Морозостойкость легкого бетона на перлитовом песке не должна быть ниже 25 циклов попеременного замораживания и оттаивания. Усадка бетона в возрасте 28 суток не должна превышать 0,5 мм на 1 пог. м. Керамзитоперлитобетонную смесь рекомендуют приготовлять в бетономешалке принудительного действия типа С-356, С-355 или С-371 с емкостью соответственно 1000, 500 и 250 л. При приготовлении бетона на мелком щебне (фракция до 20 мм) можно использовать обычные растворомешалки с горизонтальным валом и лопастями.
Бетонную смесь приготовляют в две стадии. При этом в барабан бетономешалки материал загружают в такой последовательности; вначале поступает цемент и вода в количестве 50% ее объема, предназначенного для замеса; в воду затворения предварительно вводят поверхностно-активные, добавки; после перемешивания в течение 1—2 мин загружают заполнитель и добавляют остальную часть воды, после чего смесь перемешивают еще 3—4 мин. В зимнее время легкий бетон приготовляют на воде, имеющей температуру 15—80° С.
Промежуток времени между изготовлением бетонной смеси и укладкой ее в форму, а также между укладкой облицовочного слоя и слоя конструктивного бетона не должен быть более 30 мин, высота падения бетонной смеси при укладке в форму не более 80 см.
Увеличение расхода цемента до определенного предела резко повышает прочность бетона. Например, с увеличением расхода цемента на 35 - 40% прочность бетона повышается в 2—2,5 раз При расходе цемента в пределах 390—420 кг/м 3 может быть получен конструктивный керамзитоперлитобетон марки при относительно плотности 1100 - 1250 кг/м3 в высушенном состоянии. Значительный интерес представляет влияние соотношения количества керамзитового гравия и перлитового песка на прочность и плотность бетона; для максимального снижения объемного веса бетона желательно вводить возможно больше перлитового песка, что, однако, неизбежно снижает прочность бетона, а также увеличивает его влажность и деформативность.
Исследования бетона при соотношении перлитового песка и керамзитового гравия в пределах от 40— 60 до 80—20 показали, что при расходе цемента марки 400 в пределах от 210 до 300 кг/м3 могут быть получены керамзитоперлитобетоны марок 50—100 с плотностью 800—1000 кг/м3 в сухом состоянии. При этом оптимальное содержание перлитового песка должно быть в пределах 50—60% для более низких марок бетона и 45—50% для более высоких. Для получения удобоукладываемой смеси керамзитоперлитобетона (в зависимости от ее состава) необходимо добавлять воду в количестве 75—110% массы цемента.
Исследования различных видов пластификаторов, которые понижают водопотребность бетонной смеси и повышают ее удобоукладываемость, показали, что оптимальной поверхностно - активной добавкой является мылонафт.
Несмотря на присутствие перлитового песка в керамзитоперлитобетоне, влажность его после тепловой обработки составляет 12—15% по весу, что всего на 1—2% выше влажности керамзитобетона. Повышение подвижности бетонных смесей может быть достигнуто без увеличения расхода цемента — за счет введения, в бетон пластификаторов. Использований этих добавок целесообразно при изготовлении керамзитоперлитобетона марок 50, 75 и 100.
Применение пластифицирующих добавок для керамзитоперлитобетона более высоких марок (150, 200), где расход цемента составляет 350 кг/м3 и выше, эффекта не дает. При использовании керамзитового песка в бетоне марки 150 расход цемента составляет 385 кг/м3, а объемный вес увеличивается примерно до 1350 кг/м3
По литературным данным, водопоглощение керамзитобетона после 7 суток хранения в воде составляло: для керамзитобетона прочностью 50 кгс/см2—19,9%, а прочностью 120—7,5%. Из этого следует, что водопоглощение керамзитоперлитобетона мало отличается от водопоглощения плотного керамзитобетона. Коэффициент размягчения образцов керамзитоперлитобетона марок 50, 100 и 150 в воздушно-сухом состоянии находится в пределах 0,82—0,89, что близко к коэффициентам размягчения керамзитобетона.
Основные характеристики панелей из керамзитоперлитобетона и керамзитобетона, по данным двух домостроительных предприятий, приведены в табл.
Показатели | Панель | |
Керамзито- бетонная | Керамзито- перлито- бетонная | |
Толщина панели в см………… Средний вес 1 м3 глухой панели после пропаривания в кг……… Вес одной панели в кг………… Влажность после пропаривания в %………………………………….. Расход цемента на 1 м3панели в кг То же, на 1 м3 бетона марки 50 в кг | 35 – 38 525 3360 12 – 15 84 210 | 26 –28 335 2150 15 – 18 62 210 |
Эти данные позволяют установить степень эффективности применения перлитового песка в легком бетоне, в частности в керамзитобетоне.
Результаты исследований и длительный опыт применения вспученного перлитового песка в качестве мелкого заполнителя в керамзитоперлитобетоне для ограждающих конструкций позволяют считать такое использование песка в техническом отношении целесообразным и, экономически выгодным. Ряд исследований легких бетонов с аглопоритом, шлаковой пемзой и перлитовым песком показал, что опыт производства керамзитоперлитобетона может быть использован при изготовлении легких, бетонов-других видов на пористых заполнителях.
Керамзитоперлитобетон можно применять: в наружных однослойных стеновых панелях (самонесущих и несущих) размером на одну и две комнаты для жилых зданий; в наружных стеновых однослойных панелях для жилых и промышленных зданий длиной до 6 м, в том числе изготовляемых способом вибропроката; в однослойных совмещенных плитах покрытий жилых и промышленных зданий длиной до 6 м; в наружных стеновых крупных блоках для жилых и промышленных зданий.
