Бетоны легкие
Основным сырьем для изготовления легких бетонов является портландцемент. Заполнителями для них служат вспученный перлит, керамзит и т. п. Плотность подобных пористых материалов не превышает 1200 кг/м3, а средние показатели данного параметра составляют от 500 до 1800 кг/м3.
Главной отличительной особенностью легких бетонов считается шершавая поверхность. Кроме того, к характерным признакам данных материалов относится их высокая пористость.
Процесс теплопередачи в легких бетонах происходит в результате теплопроводности и конвекции. Тепловая энергия передается с помощью большого количества пор, в которых имеется воздух.
Теплоизолирующие свойства легких бетонов определяются величиной составляющих их пор. Высококачественными признаются те, которые имеют поры маленького размера. Благодаря этому достигается более стремительное перемещение накапливающегося в них воздуха, что, в свою очередь, приводит к повышению степени теплоизоляционных характеристик материала.
В настоящее время на рынке представлен широкий ассортимент легких бетонов. Они различаются на основе заполняющего компонента, входящего в состав сырья. Например, существуют перлитобетон, керамзитобетон и т. п.
Следует заметить, что керамзит – один из наиболее распространенных заполняющих компонентов, который применяют в качестве материала, обладающего высокими звуко– и теплоизолирующими свойствами. Он отличается легкостью и особой прочностью. Его плотность составляет от 250 до 800 кг/м3.
Помимо этого, достоинствами керамзита являются его инертность по отношению к химическим веществам и устойчивость к воздействию кислот. Этот материал относится к группе экологически чистых и обладающих продолжительным сроком эксплуатации. Его применяют главным образом для устройства теплоизоляции ограждающих конструкционных элементов. С его помощью также утепляют подвальные помещения и конструкции фундамента. Керамзит можно по праву назвать эффективным утеплителем, поскольку при его применении термопотери удается снизить на 75 %.
В продажу он поступает в 3 формах. Ниже приведено краткое описание каждой из них:
1. Щебень. Отличается угловатой формой. Его изготавливают путем дробления вспученного керамзитового сырья. В результате получают частицы, величина которых составляет от 5 до 40 мм.
2. Гравий. Его получают из легкоплавких вспученных глин, которые подвергают термической обработке при температуре 1200° C. Он имеет вид гранул величиной от 5 до 40 мм. Их поверхность защищена твердой оболочкой, а внутри имеются многочисленные поры. Главной характеристикой керамзитового гравия является его устойчивость к действию высокой и низкой температуры. Кроме того, он относится к категории огнеустойчивых материалов.
3. Песок. Он состоит из зерен величиной не более 5 мм и представляет собой остаточный продукт переработки сырья при изготовлении керамзитового гравия.
Другим довольно распространенным заполняющим материалом является шлаковая пена. По структуре она пористая. Ее получают из остаточных продуктов промышленного производства, чаще всего из доменных шлаков, которые обладают способностью вспучиваться при стремительном охлаждении. Путем дробления исходного материала – шлаковой пены – получают песок и щебень.
Продуктом переработки отходов промышленного производства является также другой заполнитель – гранулированный шлак. Это пористый материал, состоящий из частиц величиной 5–7 мм.
Кроме того, в строительстве при теплоизоляции сооружений различного назначения применяют вспученный перлит. Его изготавливают посредством обжига вулканических пород (перлита), которые имеют стеклообразную структуру с содержанием 3–5 % гидратной воды.
При производстве строительного материала перлит подвергают обработке в условиях высокой (900– 1200° C) температуры, вследствие чего происходит преобразование содержащейся в породе воды в пар, который, в свою очередь, вспучивает расплавленную массу. Такой процесс сопровождается образованием твердых зерен, имеющих белый цвет. В процессе расплавления исходная масса увеличивается в объеме почти в 2 раза.
Плотность используемого в строительстве перлита достигает 90 %. При этом коэффициент его теплопроводности составляет от 0,04 до 0,08 Вт/(м°С).
При утеплении жилых домов часто применяется материал, представляющий собой смесь перлита и компонента минерального происхождения. В результате получается масса, которая отличается довольно высокой устойчивостью к воздействию факторов окружающей среды и тугоплавкостью. Чаще всего ее применяют как теплоизолирующую засыпку для термозащиты конструкций, температура которых при эксплуатации может достигать 800° C.
При смешивании бетонной массы и перлитового песка образуется материал, который называется перлитобетон. Его плотность достигает 150 кг/м3, а коэффициент теплопроводности варьируется в пределах от 0,075 до 0,04 Вт/(м°С). Перлитобетон достаточно широко используется в жилом строительстве в виде плит, из которых сооружают несущие конструкции. В качестве его облицовки могут применяться фольга, стеклоткань и т. п.
В качестве засыпки при возведении и утеплении жилых построек нередко применяют вспученный вермикулит. Его производят в виде чешуек, имеющих золотистый или серебристый цвет. Этот материал относится к группе гидрослюд. Его получают путем обжига минерала вермикулита при 400–1000° C. Вследствие воздействия высокой температуры первоначальный объем увеличивается более чем в 15 раз, что приводит к образованию пара из воды и увеличению расстояния между частичками слюды.
Вспученный вермикулит весьма огнестоек. Кроме того, он характеризуется отличными показателями устойчивости к воздействию высокой температуры и влаги, а также не подвержен гниению и образованию плесени. Это малотоксичный материал, который пригоден для сооружения жилых зданий.
Вермикулит составляет основу теплоизоляционных плит марок М 300 и М 350, которые производят, смешивая его с портландцементом. Помимо этого, в строительстве для теплоизоляции используют рубероид с вермикулитовой посыпкой. Соединяя вермикулит и бетон, получают вермикулитобетон. Такой материал служит основанием для пластикового покрытия теплозащитной конструкции пола.
Для повышения теплоизоляционных качеств конструкционных элементов рекомендуется выбирать также топливные шлаки. Они представляют собой остаточные продукты, получаемые после сжигания твердого топлива.
К категории легких принадлежат и так называемые ячеистые бетоны. Доля пор в них достигает в среднем 80 %. Их получают путем автоклавного отверждения исходного вспученного состава, в который добавляют воду, вяжущий компонент и кремнезем.
Еще один вид утеплителя – пенобетон. Его основу составляют цементное тесто и пенистая смесь с устойчивой структурой из животного клея и канифольного мыла. В результате отверждения образуется твердый и прочный ячеистый материал.
Из ячеистого пенобетона производят главным образом теплоизолирующие полотна, размер которых составляет 50 ? 50 ? 100 см. Коэффициент его теплопроводности равен 0,1–0,2 Вт/(м°С). Кроме того, в качестве теплосберегающего элемента при сооружении двухслойных ограждающих конструкций может использоваться так называемый конструктивный пенобетон с коэффициентом теплопроводности от 0,4 до 0,6 Вт/(м°С).
В группу ячеистых бетонов входят газосиликат и газобетон. Сырьем для производства первого являются известь и кварцевый песок, второго – портландцемент. Исходную массу подвергают вспучиванию с добавлением газообразователя, а затем отверждают. В зависимости от способа отверждения газобетон делят на неавтоклавный и автоклавный. Газосиликат получают только путем автоклавного отверждения.
Показатели водопоглощения газосиликата и газобетона невысоки: всего лишь 30 и 20 % соответственно. Вследствие этого они не рекомендуются для теплоизоляции помещений с постоянно высоким – более 60 % – уровнем влажности воздуха.
Газосиликат производят в виде блоков, а газобетон – в форме плит. Газосиликатные полотна используются для сооружения жилых построек. Такие материалы позволяют значительно уменьшить трудовые затраты. Кроме того, они относятся к числу достаточно эффективных теплосберегающих материалов. Например, обладая плотностью 600 кг/м3, газосиликат имеет коэффициент теплопроводности 0,15 Вт/(м°С).
В качестве теплоизолирующего материала в жилом строительстве нередко используют беспесчаный бетон. Сырьем для его изготовления служат гравий либо щебень и портландцемент марок М 300 и М 400. В результате соединения указанных компонентов получают материал с пористой структурой. Поры заполняются воздухом, повышающим, как известно, теплозащитные свойства конструкционных элементов.
Довольно высокими теплоизолирующими характеристиками отличается опилкобетон. Его составляющими являются цементно-известковое тесто, древесные опилки и песок. При изготовлении данного материала компоненты берут в пропорции 1 : 3,2 : 1,1.
Новым видом утеплителей является шунгизит. Его производят путем вспучивания шунгитовых пород, относящихся к камнеподобных породам и отличающихся плотной структурой. Исходное сырье подвергают дроблению и обжигу в специальных печах при температуре 1100–1160° C. В результате получается сыпучий материал, используемый как засыпка и утепляющий заполнитель для конструкций из легких и сверхлегких бетонов.
