Что такое легкие виды бетонов?

Потребность в использовании легких бетонов возникает при необходимости снижения нагрузки на основание зданий, заливке теплоизоляционных прослоек и улучшении огнестойкости конструкций. Уменьшение удельного веса достигается за счет применения пористых наполнителей, ввода в состав пенообразователей, гранул вермикулита, пенополистирольной крошки и аналогичных компонентов. В качестве товарных чаще всего реализуются марки на основе керамзита или шлака, остальные выпускаются под заказ или изготавливаются своими руками.

С учетом требований ГОСТ 25192-2012 бетон называется легким при его марке плотности в пределах D800-D1200 и особо легким – менее D800. К характерным свойствам этой разновидности относят низкую теплопроводность и отсутствие в составе тяжелых фракций. Стандартный размер зерен заполнителя варьируется в пределах 20 мм, (реже – до 40), однородность и формирование нужной структуры после застывания обеспечивается вводом пластифицирующих и порообразующих примесей. Уступая тяжелым маркам в прочности они выигрывают в огнестойкости, способности к энергосбережению и шумопоглощению и оказывают меньшую нагрузку на фундамент.

В зависимости от целевого назначения разделяются на теплоизоляционные (с классом от В0.35 до В2) и конструкционные (от В2.5 до В40). Структура материала может быть разной, к этой разновидности относятся обыкновенные марки с полностью заполненными раствором пустотами между частицами заполнителя, беспесчаные крупнопористые смеси и ячеистый бетон с объемом вовлекаемого газа или воздуха до 85 %.

Состав, характеристики и свойства

При изготовлении облегченных растворов в качестве вяжущего подбирают цемент, известь, гипс, шлаки, полимеры и их комбинации. Ячеистые и поризованные разновидности практически не содержат крупных фракций, основным наполнителем для них является песок. В остальных случаях засыпаются керамзит, шунгизит, доменные отвальные шлаки, туф, пемза, вермикулит или перлит и аналогичные породы. Большинство крупнопористых составов содержат минимум песка, его заменяет мраморная крошка, помолы доломитов, пемзы и вулканического туфа. При приготовлении арболита и его аналогов используются органические вещества – опилки хвойных пород или продукты чесания льна или пеньки.

Несмотря на разную основу легкие виды бетонов имеют общие свойства и особенности:

1. Низкий коэффициент теплопроводности. Значение этого показателя зависит от пористости заполнителя или самой структуры и сухости материала и варьируется от 0,055 до 0,75 Вт/м·°C. Теплоизоляционные параметры ухудшаются при увеличении объемной влажности (коэффициент возрастает на 0,01-0,03 при изменении насыщенности влагой на 1%). Лучшие показатели в этом плане имеют марки на основе вспученного вермикулита.

2. Зависимость итоговой прочности материала от вида вяжущего и качества заполнителя (причем в большей степени от второго фактора). Рабочие характеристики во многом определяются долей цемента в составе (чем она выше, тем долговечнее бетон, но тем хуже его теплоизоляционные свойства), пористостью и насыпной плотностью крупных фракций, и методами уплотнения при замесе и заливке.

3. Достаточно высокую для применения снаружи морозостойкость, ее стандартное значение варьируется от 15 до 200 циклов и при необходимости доводится до 400, лучшие показатели наблюдаются при использовании в качестве заполнителей керамзита, пемзы и аглопорита (от F100 и выше).

4. Хорошую огнестойкость у большинства смесей за исключением пенополисторолбетонов.

Сфера и особенности применения

Характеристики этой разновидности позволяют:

• Возводить легкие конструкции, включая армируемые стены и перекрытия. Для их усиления выбираются обычные металлические стержни, балки, швеллеры, армопояса, колонны и ригели из более тяжелых строительных смесей. Максимальный эффект энергосбережения наблюдается при закладке элементов, разделяющих разнотемпературные зоны: наружных стен, перекрытий первого и последнего этажа.
• Использовать материал в качестве промышленного утеплителя: обеспечивая минимальную нагрузку на фундамент, бетон хорошо выдерживает высокую температуру и не боится воздействия агрессивных сред.
• Изготавливать кладочные изделия: блоки, панели, элементы перекрытий.
• Закладывать пролеты, фермы и проезжие плиты мостов при условии их напряженного армирования.
• Проводить реставрационные работы, включая ремонт тоннелей, крупноблочных МКД, колонн и мостов.
• Класть и футеровать печи (для жаростойких растворов).

В большинстве случаев блоки из облегченных марок легко поддаются обработке и распилу, при их отделке не возникает проблем. Ограничением применения является высокая способность к водопоглощению, при обычных условиях этот материал не подходит для возведения фундаментов и подземных конструкций.

Исключения представляют составы с гидрофобными добавками, имеющие марку водонепроницаемости от W4 и выше. Блоки из такого бетона, используемые для строительства наружных систем, нуждаются в закрытии от внешних воздействий, проще всего это сделать с помощью штукатурки.

Технология производства, нюансы замеса своими руками

Принципиальным отличием приготовления легких смесей в сравнении с тяжелыми является потребность в большей доле воды из-за высокой пористости заполнителя (исключение составляют лишь ячеистые бетоны). При этом при изменении водоцементного соотношения выше оптимального значения отрицательно сказывается на прочности материала. Проблема усугубляется разной способностью к водопоглощению у наполнителя с минимальными отличиями в размере или форме, подобрать правильную дозировку самому можно только опытным путем. Рекомендуемая порция равна объему, впитываемому за полчаса.

К важным требованиям также относят потребность в достижении однородного состояния смеси и ее уплотнения при заливке (при пропускании последнего этапа качество конструкций снижается в разы). С целью увеличения подвижности в состав вводят пластификаторы – вместе с первой дозой воды, в начале затворения компонентов.

Рекомендуемая схема замеса своими силами включает следующие этапы: смачивание крупных фракций → удаление избытка жидкости на фанере с одновременным перемешиванием заполнителя тяпкой (при приготовлении малых порций с этими целями могут использоваться сито и мастерок) → засыпка ингредиентов в бетономешалку, начиная с больших частиц, заканчивая вяжущим → тщательное перемешивание с постепенным добавлением воды → ввод фибры (рекомендуется).

Рецепты для разных видов:

Тип смеси Пропорции основных компонентов при выходе в 1 м3 Ожидаемая плотность материала, кг/м 3 и прочность на сжатие, МПа Нюансы приготовления и применения Керамзитобетон 250 кг цемента, 720 – керамзита средней фракции (или 1,2 м 3 ), от 100 до 150 л воды 1000/50 Заполнитель замачивается заранее, для улучшения подвижности в воду вводят незначительное количество пластификаторов или жидкого мыла Шлакобетон 200 кг цемента, 500 – гранулированного шлака, 540 – кварцевого песка, от 90 до 130 л воды 1250/60-100 В качестве наполнителя могут использоваться любые вид шлака: котельный, доменный, титаново-глиноземистый или куски шамотного кирпича. При необходимости им можно заменить всю долю песка Опилкобетон 280 кг цемента, 100 – опилок, 1350 – кварцевого песка, от 100 до 150 л воды 1750/40-100 Для замеса используются опилки хвойных пород игольчатой формы, обработанные жидким стеклом, сульфатами алюмината или хлоридами кальция Теплоизоляционная смесь на пеностекле цемент – 250 кг, 90 – песка, 170 – гранулированного пеностекла, 0,5 – фибры, 0,5 л и 110 воды 600/от 10 Оптимальное соотношение мелкой и средней фракции пеностекла составляет 2:1, рекомендуется для применения при обустройстве горизонтальных перекрытий Легкий жаростойкий бетон Цемент – 380 кг, 450 – перлитовый песок, 785 – перлит или вспученный вермикулит, до 240 л – вода, 3,2 – воздухововлекающие добавки 1300/45 Перлит нуждается в предварительном замачивании, для равномерного пропитывания его размешивают миксером на малых оборотах с постепенным вводом воды

До 80 % готовых легких бетонов, реализуемых на строительном рынке в жидком виде, представляют керамзитовые смеси с удельным весом в пределах 800-1700 кг/м 3 .