Властивості та класифікація легких та пористого бетону

Властивості пористих бетонів. Класифікація за середньою щільністю легкого та пористого бетону.

Середня щільність легкого бетону залежить від насипної щільності та зернового складу заповнювача, витрати в'яжучого та води. Для зниження щільності треба домагатися меншої витрати в'яжучого та утворення в цементному камені замкнутих пір.

На теплопровідність легкого бетону впливають: щільність бетону, характер пористості (потрібно домагатися замкнутої пористості). Легкий бетон одержують при використанні дуже легких заповнювачів (перліт, вермікуліт).

Міцність залежить від активності цементу, міцності наповнювачів, від характеру пористості, витрати цементу та ступеня ущільнення бетону.

Морозостійкість залежить від виду та кількості в'яжучого, від морозостійкості та виду заповнювача.

Пористі великі заповнювачі поділяються на

природні (пемза, туф);
штучні (шлаки, керамзит).

На вигляд великого заповнювача:

прості (є всі компоненти);
крупнопористі (немає піску);
поризовані (є пороутворювачі).

теплоізоляційні;
конструкційно-теплоізоляційні;
конструкційні.

На вигляд в'яжучого:

Комірчасті бетони - матеріали з комірчастою структурою, до яких відносять піно-і газобетони. Їх механо-фізичні властивості зумовлені такими факторами як: пористість матеріалу, умови твердіння, розташування повітряних бульбашок в обсязі суміші, вид в'яжучого, тип пір (замкнуті, відкриті або сполучені).

Характеристики пористих бетонів знаходяться у прямій залежності один від одного. Наприклад, коефіцієнт теплопровідності (λ) у сухому стані пов'язаний із середнім значеннямгустини. Оскільки межі пір зазвичай складаються з щільного цементного каменю або гідросилікатного каркасу, умови твердіння, вид в'яжучого та ряд інших критеріїв незначно впливають на значення λ. Тому, теплопровідність пористих бетонів, в цілому, визначається їхньою середньою щільністю і пористістю, яку складають макропористість (бульбашки повітря в об'ємі матеріалу) і мікропористість (наявність пір у міжпухирцевих стінках).

На характер комірчастої структури впливають поєднання газових бульбашок різного розміру, їх просторова упаковка, форма, середній та максимальний розмір, товщина міжпорових стінок.

Форма доби дозволяє оцінити ступінь спотворення їх сферичних оболонок у бік правильних багатогранників. Можливість утворення багатогранних пір з'являється, коли величина обсягу комірчастої пористості становить 75-80% і вище. Пори-багатогранники утворюються за рахунок швидкого затвердіння, зниження поверхневого натягу, підвищення стійкості маси та пористої пористості системи. З підвищенням пористості форма багатогранників має наближатися до правильної. Як правило, підбирають умови порізації, що сприяють формуванню гладкою і досить щільною поверхнею пір.

Коли пори мають несферичну форму і різні розміри, пористість підвищується. Найбільший вплив на розмір пір мають вигляд піноутворювача і в'язкість суміші. Полідисперсний розподіл бульбашок за розмірами сприяє найбільш рівномірній порізації бетону.

Коефіцієнт конструкційної якості (А) - один із показників якості, застосовний до пористих бетонів. Він визначається ставленням міцності при стиску (Rсж, МПа) до квадрата середньої щільності (ρ0, кг/м³). Цей коефіцієнт дозволяє проводити порівняльний аналіз пористих.матеріалів, відмінних структурою, і навіть компонентного складу.

Об'єм вологи для замішування значною мірою визначає міцність стін пір. У пористих матеріалах, підготовлених на основі сухого портландцементу, під час твердіння лише невелика частина вологи задіяна на утворення структури. При підвищенні вологості цементу обсяг пов'язаної вологи (у віці 28 діб) зазвичай дорівнює 15-20% від маси та визначається властивостями його мінеральних складових. Надлишок вологи сприяє виникненню капілярної пористості на поверхні та в товщі цементного каменю. Як наслідок, після дегідратації пористого бетону, в перегородках між повітряними бульбашками поряд з гелевими є і капілярні пори.

Водотверде відношення (В/Т) - коефіцієнт, який визначають для пористих бетонів, що містять у своєму складі, поряд з терпким, різні тонкодисперсні добавки. При зростанні В/Т показники міцності пористих бетонів погіршуються, незалежно від типу в'яжучого.

На теплоізолюючі властивості пористих бетонів помітно впливає їхня вологість. Гідрофільність бетону, своєю чергою, визначається характером розподілу пір і типом в'яжучого компонента. Підвищення вологості пінобетону на 1% веде до зростання його теплопровідності на 6-8%. Крім того, теплопровідність знаходиться у прямій залежності від пористості. Розмір зниження теплопровідності пористого бетону при зниженні середньої щільності на 100 кг/м3 становить 20%. Таким чином, можна досягти значення показника теплопровідності 0,06 Вт/(м град), що можна порівняти з теплоізоляційними характеристиками сучасних високоефективних матеріалів (наприклад, пористі пластмаси та мінеральна вата).

Міцність таких пористих матеріалів, як пористі бетони, обумовлена набором факторів:типом та характеристиками використовуваних компонентів, їх вологістю, способом теплової обробки, щільністю та деякими іншими. ГОСТ 25485-89 для пористих бетонів, що мають конструкційно-теплоізоляційне функціональне призначення, передбачає низку класів за міцністю на стиск (Кп.с.): B0,5; B0,75; B1; B1,5; B2,5. Так, пористий автоклавний теплоізоляційний бетон, що відповідає марці D350, повинен мати КП. B0,75 чи B1. Для пористих неавтоклавних бетонів, що мають марки D300 та D350, клас (Кп.с.) та марка за морозостійкістю стандартом не нормуються.

Насправді показано, що з зростанні водотвердого відношення (B/T) з 0,3 до 1,0 спостерігається приріст капілярної пористості приблизно 1,5 разу. До того ж, на показники міцності найбільший вплив мають розмір мікропор у суміші і розподіл їх за обсягом. Очевидно, чим більше повітряних мікропор міститься в об'ємі матеріалу, тим кращою міцністю він має при одночасному зниженні теплопровідності.

Стійкість конструкційно-теплоізоляційних пористих бетонів в умовах низьких температур (морозостійкість) залежить від виду в'яжучого і структури стінок між порами, і становить не менше 25 циклів.

Одним з основних недоліків газобетону, зважаючи на його пористу структуру, є розпушування стінок мікропор і поверхні, що їх утворює. За рахунок гідростатичного тиску стовпа маси, пори набувають форми еліпса. Це спричиняє виникнення в газобетонах анізотропії (неоднорідності) властивостей, величина якої за міцністю в середньому становить 18-22%. Інший недолік пов'язаний з різним розподілом газоутворювача за обсягом суміші. Перепад тисків між найближчими порами веде до утворення тріщин у міжпухирцевих перегородках. Реологічні показникимаси ускладнюють природне усунення дефекту на момент закінчення спучування. Ушкодження замкнутих пористих структур значно погіршує характеристики газобетону. При пінному способі виробництва структура мікропор пористих бетонів має низку переваг щодо газобетону і позбавлена описаних вище недоліків.

Цементний пінобетон проводиться переважно за неавтоклавною схемою. Це дозволяє досягти хорошої тріщиностійкості пористих бетонів при незначному зниженні показників міцності в порівнянні з автоклавним способом обробки. На стадії пропарювання пінобетону в обсязі суміші утворюється розгалужена мережа капілярних пір. Це сприяє зростанню показників водопоглинання та проникності, виникненню термічного та вологого градієнтів та внутрішніх напруг.

Сьогодні сучасні технології виробництва пінобетону за неавтоклавною схемою описані у багатьох робіт. Даний спосіб не вимагає операцій пропарювання бетону та його автоклавування, і дозволяє досягти якості продукції, яка б задовольняла більшості вимог у сфері професійного будівництва.