// //
Дом arrow Научная литература arrow arrow Силикатный бетон
Силикатный бетон

Силикатный бетон

 

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.

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.

 

Материалы для силикатных бетонов

Вяжущие. В качестве основного компонента вяжущего для приготовления силикатного бетона применяют гидратную известь (пушонку) или тонкомолотую негашеную. Согласно действующему ГОСТу на строительную известь содержание активных CaO+MgO в гидратной извести должно быть не менее 67% для 1-го сорта и не менее 55% для 2-го сорта, в молотой негашеной извести соответственно – не менее 85 и 70%. Однако в извести для силикатных бетонов содержание MgO должно быть ограничено 5%. Это ограничение обусловлено замедленными сроками гашения магнезиальной извести и появлением трещин в изделиях из нее.

Тонкость помола извести должна соответствовать остатку На сите № 063 не более 2%, а на сите № 009 – не более 10%.

При кипелочной схеме производства силикатного бетона необходимо регулировать сроки схватывания молотой извести и интенсифицировать протекание этого процесса, с тем чтобы процесс гидратации извести проходил достаточно полно и равномерно по всему сечению изделия и заканчивался до потери смесью пластических свойств. В противном случае при наступлении начала схваты-звания до укладки смеси в формы за счет бурного выделения тепла смесь быстро разогревается до 100° и обезвоживается. При значительном же запаздывании начала схватывания и медленном протекании его не удается в достаточной мере использовать выделяющееся гидратационное тепло для ускорения твердения бетона.

С целью обеспечения нормального протекания гидратного твердения негашеной извести для каждого ее вида и тонкости помола необходимо подбирать оптимальное содержание воды в смеси, которое обычно составляет 100 – 150% от веса извести. Кроме того, в случае необходимости в смесь вводят замедлители схватывания: двуводный гипс, ССБ, замедлитель БС и др. Молотый двуводный гипс вводят в количестве 3 – 5% от веса извести, а ССБ – от 0,2 до 0,5% от веса извести (в пересчете на сухое вещество). Хорошие результаты дает комбинированная добавка, состоящая из гипса и ССБ; при этом гипс в указанном выше количестве вводят при помоле извести, а ССБ в заданном количестве растворяют в воде, предназначенной для затворения известково-песчаной смеси.

В том случае, когда для приготовления силикатного бетона применяют комовую известь, основным требованием, предъявляемым к ее качеству, является скорость гашения (ограниченная 30 мин), которая замедляется из-за повышенного содержания в ней MgO, а также присутствия глинистых частиц. Для ускорения гашения комовую известь рекомендуется подвергать более тонкому помолу; кроме того, для гашения вместо воды следует использовать пар.

Активными добавками в смешанном вяжущем могут служить тонкомолотые природные и искусственные кремнеземистые мате­риалы (например, трепел, опока, кварцевый песок, маршалит, диатомит, шлаки, золы от сжигания угля, торфа и сланца). Тонкость помола добавок должна характеризоваться удельной поверхностью не менее 3000—4000 см/г.

Смешанное вяжущее, состоящее из извести (пушонки или молотой кипелки) и активных добавок, целесообразно получать совместным помолом компонентов. Можно также раздельно измельчать эти материалы при условии последующего тщательного смешивания.

При помоле в шаровой мельнице негашеной извести вместе с песком карьерной влажности известь частично гасится, при этом уменьшается деформация бетона в отформованных изделиях и в процессе автоклавной обработки. Полученную измельченную смесь вяжущего (с не полностью загашенной известью) целесообразно подвергать дополнительному гашению.

Для приготовления силикатных бетонов с успехом можно, использовать следующие виды бесклинкерных вяжущих: известково-шлаковые, известково-пуццолановые и известково-зольные цементы.

Заполнители. В качестве заполнителей силикатных бетонов применяют средние, мелкие и очень мелкие кварцевые пески, содержащие не менее 80 % кремнезема, не более 10% глинистых примесей и не более 0,5% слюды. В песке не должно содержаться крупных включений глины, которые обычно снижают прочность и морозостойкость бетона. В том случае, когда глина находится в тонкодисперсном состоянии и равномерно распределена в песке, наличие ее в количестве 10—15% даже желательно, так как при этом улучшается удобоукладываемость и уплотнение смеси при формовании изделий, увеличивается реагирующая поверхность кремнеземистого компонента, в результате чего повышается плотность и прочность силикатного бетона.

Большое влияние на свойства силикатных бетонов оказывает вид, крупность, зерновой состав и форма зерен песка. Предпочтение следует отдавать разнофракционному песку с минимальным объемом межзерновых пустот, что дает возможность снизить расход вяжущего. Более пригодным является горный песок, зерна которого имеют острые грани и шероховатую поверхность.

Заполнителями силикатных бетонов могут служить также доменные гранулированные шлаки и золы. Техническими условиями предусмотрено использование зол, содержащих по весу не менее 40% SiOz, не более 30% А1Оз и 3% MgO. Потери при прокаливании для зол, образующихся при сжигании бурых углей, не должны превышать 2%, а для зол прочих углей – 3%.

 

Факторы, влияющие на свойства силикатных бетонов

В силикатных бетонах основными факторами, определяющими прочность, долговечность и другие свойства, являются плотность строения, прочность цементирующего вещества и сила сцепления его с зернами заполнителя.

Плотность силикатного бетона прежде всего зависит от зернового состава, крупности и пустотности смеси заполнителей. Для обеспечения оптимального зернового состава смеси заполнителя, обладающей наименьшей пустотностыо, рекомендуется смешивать несколько песков с различной гранулометрией, вводить в состав смеси заполнители недостающих фракций, а также молотый кремнеземистый компонент.

Кроме того, плотность силикатного бетона зависит от содержания смешанного вяжущего вещества в 1 м3 бетона, от начального содержания воды в бетонной смеси, а также от степени ее уплотнения при формовании изделий. Содержание смешанного вяжущего можно увеличить введением тонкомолотых кремнеземистых добавок (песок, зола-унос и др.). Последние в процессе автоклавной обработки вступают во взаимодействие с гидратом окиси кальция, увеличивая содержание цементирующего вещества и способствуя этим повышению плотности и прочности силикатного бетона.

Прочность цементирующего вещества определяется видом применяемой извести, ее содержанием, количеством и тонкостью помола кремнеземистой добавки, величиной водовяжущего отношения, а также режимом автоклавной обработки.

Многочисленными исследованиями установлено, что плотность и прочность цементирующего вещества, а следовательно, и силикатного бетона значительно выше на извести-кипелке, чем на гашеной извести (пушонке). Объясняется это прежде всего тем, что применение молотой негашеной извести снижает начальную водопотребность смеси по сравнению с водопотребностью смеси на весьма дисперсной гашеной извести (пушонке). Кроме того, часть воды затворения при гидратации молотой извести-кипелки переходит из свободной в гидратную, уменьшая тем самым общее количество свободной воды в смеси.

Повышенная плотность и прочность силикатного бетона на молотой извести-кипелке по сравнению с бетоном на извести-пушонке объясняется еще и тем, что при гидратации извести-кипелки и образовании гидрата окиси кальция объем твердой фазы увеличивается и силикатный бетон, уложенный в прочные металлические формы, самоуплотняется.

Содержание извести в силикатной смеси устанавливают в зависимости от ее активности и дисперсности, а также от количества молотых кремнеземистых добавок. Для получения бетона заданной прочности расход извести может колебаться в пределах от 5 до 18%. Содержание в смеси активной окиси кальция называется активностью смеси, с увеличением количества которой повышается плотность и прочность силикатного бетона. Однако расход извести можно увеличить лишь до определенного предела, после которого в бетоне остается несвязанная известь, вследствие чего прочность и долговечность силикатного бетона начнут заметно снижаться.

Прочность силикатного бетона в значительной степени зависит: от дисперсности и равномерности распределения извести в смеси. Чем меньше размер частиц извести и чем равномернее они распределены по поверхности зерен заполнителя, тем полнее протекает при автоклавной обработке процесс взаимодействия гидрата окиси, кальция с кремнеземом тонких фракций заполнителя, тем больше возникает и цементирующих новообразований, соединяющих все зерна заполнителя в единый монолит. Поэтому рекомендуется производить совместный помол в шаровых двухкамерных мельницах извести и части песка, что обеспечивает измельчение извести абразивными частицами  песка, повышая дисперсность ее до 4000—5000 cм2/г, а также теснее смешивает компоненты вяжущего.

На прочность, долговечность и другие свойства силикатного бетона большое влияние оказывает вид, количество и тонкость помола дисперсной кремнеземистой добавки. С этой целью обычно применяют тонкомолотый кварцевый песок, количество которого устанавливают с учетом активности силикатной смеси и гранулометрического состава заполнителя.

Для повышения прочности бетона следует вводить при приготовлении смеси 10 – 20% тонкомолотого песка. Однако количество его можно увеличивать только до тех пор, пока содержание активной СаО в смеси обеспечивает связывание всего гидрата окиси, кальция в низкоосновные гидросиликаты кальция.

На величину, оптимального соотношения активной СаО и молотого песка оказывает большое влияние удельная поверхность последнего. Увеличение ее, как правило, приводит к повышению прочности силикатного бетона. Однако, принимая во внимание значительные дополнительные затраты электроэнергии на измельчение песка, оптимальная тонкость его помола должна иметь пределы 2000 – 3000 см/г.

Существенно влияет на свойства силикатного бетона водовяжущее отношение. Минимально допустимое количество воды в смеси определяется расходом ее на гашение извести и количеством воды, которое требуется для обеспечения заданной подвижности смеси. Так же как и в легких бетонах, каждому виду и расходу извести, зерновому составу заполнителей и методу уплотнения соответствует оптимальный расход воды, при котором силикатный бетон будет иметь наибольшую прочность.

При производстве крупноразмерных вибрированных изделий из силикатного бетона влажность смеси составляет 14—16%.

На свойства силикатного бетона существенно влияет также режим автоклавной обработки, определяющей степень и полноту завершения процесса образования в цементирующем веществе гидросиликатов кальция и их фазовый состав.

 

Подбор состава плотного силикатного бетона

Состав плотного силикатного бетона подбирают по общей схеме, принятой для цементных бетонов. Предварительно определяют по имеющимся графикам и таблицам расход материалов для пробных замесов, а затем уточняют состав бетона для них по результатам испытания контрольных образцов.

Расчет расхода материалов для пробных замесов производят в следующей последовательности:

1) определяют по таблицам и графикам расход смешанного вяжущего и содержание в нем извести в пересчете на СаО, обеспечивающее получение силикатного бетона заданной прочности, учитывая при этом фактическую тонкость помола кварцевого песка;

2) определяют оптимальный расход воды на 1 м3 смеси с учетом принятого метода формования и режима уплотнения. При изготовлении изделий с вибрационным уплотнением количество воды может быть принято из расчета 10 – 15% от веса сухих компонентов;

3) определяют расход немолотого песка, исходя из предполагаемого объемного веса уплотненной бетонной смеси.

Состав силикатного бетона уточняют на серии пробных замесов следующим образом:

1. Определяют оптимальный состав смешанного вяжущего по наибольшей прочности, полученной при испытании образцов из бетона с различным соотношением молотого песка и извести. Для этого изготовляют три состава на принятых материалах, один из которых принимают по табличным данным, а два других должны отличаться от него на ±10 – 15%.

2. Определяют необходимый расход смешанного вяжущего и воды. Для этого на ранее выбранном оптимальном составе смешанного вяжущего изготовляют три пробных замеса с различными расходами его, один из которых берут по таблице, а два других, отличающихся от него на ±10%. Затем для каждого состава определяют оптимальное по условиям уплотнения содержание воды, которое устанавливают по трем пробным замесам с различным расходом воды.

По результатам испытания контрольных образцов, изготовленных в условиях, близких к производственным, строят кривые зависимости прочности силикатного бетона от расхода вяжущего, содержания тонкомолотого песка и водосодержания бетонной смеси, Анализируя эти кривые, устанавливают оптимальный состав силикатобетонной смеси

 

Контакты

115419, г. Москва, ул. Шаболовка, д. 34, стр. 3.



Просьба заранее предупредить о приезде, т.к. специалисты распределены по объектам




info@masterbetonov.ru




ООО «Стройсервис» работает на рынке строительного производства c 1992 года.
Основной ценностью для нашей компании являются клиенты, поскольку единственный реальный актив компании — это люди, удовлетворенные нашей работой, которые еще раз захотят воспользоваться нашими услугами. Мы стремимся сделать своих клиентов своими партнерами.