Аналіз властивостей заповнювачів

ЗАСТОСУВАННЯ ПОРИСТИХ ЗАПОВНЮВАЧІВ ДЛЯ БЕТОНУ

Проаналізовано властивості та сфери застосування пористих заповнювачів для бетону. Визначено заповнювач,що доцільно використовувати в малоповерховому будівництві.

Ключові слова: бетон, пористі заповнювачі, малоповерхове будівництво.

Постановка проблеми

Виробам і конструкціям із легкого бетону, що ефективно використовують у сучасному малоповерховому й сільськогосподарському будівництві, можна надавати різноманітних властивостей, змінюючи в широких межах їхню міцність, густину, теплопровідність, у тому числі добираючи різні

заповнювачі. На жаль, виробники зазвичай не надають точної інформації щодо властивостей цих матеріалів, що ускладнює їхній добір для конкретної рецептури бетону.

Метою статті є аналіз властивостей пористих заповнювачів для бетону та визначення найдоцільнішого для використання у малоповерховому будівництві.

Аналіз властивостей заповнювачів

Як пористі заповнювачі для бетонів в Україні широко використовують аглопорит, спучений вермикуліт, керамзит, спучений перліт, піноскло, сиопор, склопор і тремоліт (табл. 1).

Аглопорит – це штучний матеріал пористої структури, одержуваний термічним обробленням із глинистих порід чи відходів видобутку, збагачення і спалювання вугілля агломерацією шихти з подальшим

розсіюванням чи подрібненням на фракції [1]. Шихта має містити 4…10 % умовного палива й бути газопроникною. Аглопорит одержують у вигляді щебеню чи гравію (зерна 5…40 мм) і піску (зерна менше 5 мм). На утворення пористої структури аглопориту впливають ступені видалення вільної й фізично

зв’язаної води; вигоряння палива та органічних домішок, наявних у вихідній сировині чи спеціально введених у неї; просочування повітря й газів крізь шар розм’якшеної шихти; спікання частинок за наявності

рідкої фази в окремому елементі шихти (зерні, гранулі); контактного спікання елементів у шарі шихти.

Особливістю аглопориту, як і більшості інших заповнювачів, є те, що із зменшенням розмірів фракції щебеню чи піску, його насипна густина зростає. Міжзернова пустотність щебеню становить 50…60 %, отже густина зерен приблизно вдвічі більша, аніж насипна густина щебеню.

Спучений вермикуліт – це сипкий пористий матеріал у вигляді луски сріблястого, золотистого чи

жовтого кольору, яку одержують прискореним випалом вермикулітового концентрату – гідрослюди, що

містить зв’язану воду між елементарними шарами [3].

Унікальні властивості вермикуліту пов’язано з його здатністю до спучування після нагрівання до 50

разів. За розміром зерен вирізняють три фракції: крупну – 10…5 мм, середню – 5,0…0,6 мм, дрібну –

менше 0,6 мм. Міцність зерен є вищою в напрямку, паралельному площині спайності. Крупнозернистий

вермикуліт краще спучується під час випалу, тому має меншу об’ємну вагу й більшу пористість, аніж

дрібнозернистий. Спучений вермикуліт здатен частково відновлювати розміри зерен після зняття

навантаження. Характеризується високим водопоглиненням. Нетоксичний, хімічно інертний, біологічно

стійкий, не виділяє шкідливих елементів за підвищеної температури. Висока температуростійкість дає

можливість використання вермикуліту для виготовлення термостійкої й вогнезахисної ізоляції.

Керамзит – пористий будівельний матеріал у вигляді червоно-коричневих, на зламі – чорних частинок

округлої форми з оправленою поверхнею зовні й пористою всередині [4]. Керамзит одержують із

легкоплавкої глини, яку випалюють у барабанних печах за температури до 1200 °С сухим, мокрим,

порошково-пластичним і пластичним способами. Як заповнювач має ряд переваг: екологічно та біологічно

чистий; ідеально поєднує конструкційні й теплоізоляційні властивості; не взаємодіє з агресивними

середовищами; за високих температур не горить і не утворює шкідливих газів; має звукоізоляційні

властивості. Недоліком є низький коефіцієнт спучення сировини (2...4). Його підвищують, додаючи

солярову оливу, мазут, піритні недогарки, нафтобітумні породи, хоч це ускладнює виробництво.

Спучений перліт – штучний пористий матеріал, що одержують спучуванням перліту, вітроміру,

пехштейну та обсидіану за температури 800…1050 °С. За структурою є пористозернистим теплоізоляційним

матеріалом; сипким, неорганічним, мало- чи середньотеплопровідним. Вирізняють щебінь, гравій, пісок,

порошок і пудру. Спучений перліт є вогне- та біостійким, хімічно інертним. Відрізняється високим

водопоглиненням, яке зростає із збільшенням коефіцієнта спучення.

Гранулюване піноскло – пористий заповнювач, що виготовляють спінюванням в обертових печах гранул

із бою тарного та будівельного скла, подрібненого в кульових млинах і змішаного з невеликою кількістю

(1…3 %) деревного вугілля, вапняку чи інших матеріалів, що виділяють газ за температури розм’якшення

скла. Для виробництва 1 м3 піноскла потрібно 60 кг умовного палива, що майже вдвічі менше, аніж для

керамзиту. Гранульоване піноскло характеризується морозо-, водо- й біостійкістю.

Сиопор – неорганічний силікатний матеріал у вигляді пористих сферичних гранул жовтого кольору.

Виготовляють шляхом низькотемпературного термічного оброблення подрібненого напівфабрикату з

кремнеземистої природної сировини (у вигляді трепелу, опоки) та каустичної соди. Сиопор широко

використовують у будівництві. Завдяки високій пористості (понад 95 %) і кулеподібній формі гранул,

сиопор має малу насипну густину (60…80 кг/м3), теплопровідність і високі звукоізоляційні властивості [5].

На відміну від деревно-волоконних матеріалів він є довговічним, водостійким, не містить волокон, не

пошкоджується комахами, гризунами та пліснявою, не накопичує статичну електрику. Сиопор має малу

усадку в засипці, не виділяє шкідливих речовин, є вогнестійким (клас НГ ДБН В.1.1-7-2002), має стабільну

форму й високу міцність, завдяки чому гранули сиопору не пошкоджуються під час формування виробів.

Склопор – пористий матеріал на основі рідкого натрієвого скла з добавками для надання гідрофобності

та міцності, одержуваний частковим зневодненням за температури 80...90 °С із гранулюванням і

спучуванням продукту за температури до 400 °С. Технологія склопору є перспективною завдяки низьким

температурам оброблення й попередньому зневодненню, що зменшує енергетичні витрати. Склопор

використовують як легкий теплоізоляційний матеріал, але його недоліком є неводостійкість (руйнування

гранул після контакту з водою відбувається вже за годину). Щоб збільшити водостійкість, зовнішню

оболонку гранули слід формувати більш щільною й твердою, що ускладнює технологічний процес.

Термоліт – штучний пористий заповнювач у вигляді щебеню, гравію чи піску, що одержують

випалюванням діатомітів, трепелів, опок без спучування або за незначного спучування [6]. Технологічно

можливо одержати термолітовий гравій чи щебінь спучуванням сировини з лужними добавками, що

ускладнює технологію виробництва, але покращує їх якісні характеристики (зменшує насипну густину до

250...600 кг/м3 і збільшує міцність під час стискання в циліндрі до 0,5...2 МПа).