Общие сведения о силикатных бетонах

Силикатным бетоном называется искусственный бесцементный каменный материал, получаемый в результате автоклавного твердения смеси, состоящей из извести или других вяжущих веществ на ее основе, тонкодисперсных кремнеземистых добавок, песка и воды. При этом основным цементирующим веществом являются гидросиликаты кальция разной основности, образующиеся при химическом взаимодействии гидрата окиси кальция с кремнеземом, содержащимся в дисперсной добавке или кварцевом песке. Это взаимодействие значительно интенсифицируется в условиях автоклавной обработки, когда повышенное давление насыщенного пара обеспечивает сохранность в материале воды в жидкой фазе при температурах, превышающих 100°.

Силикатные бетоны приготовляют преимущественно мелкозернистые, т. е. их заполнителями являются кварцевые и кварцево-полевошпатные пески.

Силикатные бетоны, как и цементные, могут быть тяжелыми (заполнители плотные — песок и щебень или песчано-гравийная смесь), легкими (заполнители пористые — керамзит, вспученный перлит, аглопорит и др.) и ячеистыми (заполнителем служат пузырьки воздуха, равномерно распределенные в объеме изделия).

По структуре силикатные бетоны могут быть плотные тяжелые (только на кварцевом песке) и плотные легкие (с крупным или мелким пористым заполнителем). Разновидностью силикатных бетонов являются поризованные бетоны (газосиликат и пеносиликат), которые относятся к группе ячеистых бетонов.

Мелкозернистые плотные силикатные бетоны по сравнению с обычными цементными характеризуются более однородным строением, а также большей монолитностью структуры благодаря химической природе связи между цементирующим веществом и зернами заполнителя.

Тяжелые силикатные бетоны имеют объемный вес 1800 – 2200 кг/м³. Прочность их при сжатии обычно колеблется от 100 до 600 кг/см² и зависит от состава смеси, режима автоклавной обработки и других факторов. Например, силикатные бетоны автоклавного твердения при расходе извести в 8 – 11% от веса твердых компонентов и при уплотнении вибрированием приобретают прочность 100 – 300 кг/см². При добавке 15 – 30% тонкомолотого кварцевого песка, хорошем уплотнении бетонной смеси и оптимальном режиме автоклавной обработки их прочность при сжатии может быть увеличена в 2 – 3 раза и достигать 400 – 600 кг/см².

Силикатный бетон имеет близкий к стали коэффициент линейного расширения, и величина сцепления его с арматурной практически такая же, как у цементного бетона (30 – 50 кг/см² с гладкой арматурой и 50 – 100 кг/см² с арматурой периодического профиля). В силикатном бетоне повышенной плотности с достаточной толщиной защитного слоя стальная арматура хорошо сохраняется и не подвергается коррозии. Однако в конструкциях внутренних помещений с влажностью воздушной среды более 75 % и в конструкциях, находящихся под систематическим воздействием воды или атмосферных осадков, необходима защита арматуры от коррозии с помощью различных покрытий (цементно-казеиновыми, цементно- полистирольными и другими обмазками).

Недостатком мелкозернистых силикатных бетонов является их повышенная деформативность и как следствие этого более низкий (в 1,5 – 2,5 раза) модуль упругости по сравнению с цементным бетоном на крупном заполнителе. В то же время благодаря значительной степени закристаллизованности цементирующих новообразований, прочной связи их с зернами песка и отсутствию крупных включений доля деформаций ползучести и пластических деформаций оказывается значительно меньшей, чем у цементного бетона. При этом общие деформации, суммирующие упругие и длительные пластичные, в силикатном бетоне мало отличаются от соответствующих деформаций в обычном цементном бетоне.

Водопоглощение силикатных бетонов в значительной мере зависит от способа их уплотнения при формовании изделий (вибрирование, вибропрессование) и колеблется в пределах 10 – 18%.

Морозостойкость силикатного бетона несколько ниже, чем цементного. Она достигает для высокопрочных бетонов 50 – 100 и более циклов, а для бетонов марок 150 – 200, применяемых для изготовления большинства конструкций гражданских и промышленных зданий, составляет 15 – 25 циклов. С целью повышения морозостойкости силикатных изделий, находящихся в условиях систематического воздействия переменных температур и влажности, следует вводить в состав бетона взамен части извести портландцемент из расчета 60 – 90 кг на 1 м³ бетона. Коррозионная стойкость силикатного бетона повышенной плотности (объемный вес 1900 кг/м³ и более) при воздействии агрессивной среды практически мало отличается от коррозионной стойкости тяжелого цементного бетона.

Подобие свойств тяжелого силикатного и цементного бетонов позволяет применять их для изготовления конструкций одинакового назначения.