Реферат: Керамзит

По насыпной плотности керамзитовый гравий подраз­деляется на 10 марок: от 250 до 800, причем к марке 250 относится керамзитовый гравий с насыпной плотностью до 250 кг/м³ , к марке 300 — до 300 кг/м³ и т. д. Насыпную плотность определяют по фракциям в мерных сосудах. Чем крупнее фракция керамзитового гравия, тем, как правило, меньше насыпная плотность, поскольку крупные фракции содержат наиболее вспученные гранулы.

Для каждой марки по насыпной плотности стандарт устанавливает требования к прочности керамзитового гра­вия при сдавливании в цилиндре и соответствующие им марки по прочности (табл.). Маркировка по прочности позволяет сразу наметить область рационального применения того или иного керам­зита в бетонах соответствующих марок. Более точные дан­ные получают при испытании заполнителя в бетоне

Требования к прочности керамзитового гравия

Прочность пористого заполни­теля - важный показатель его качества. Стандартизована лишь одна методика опреде­ления прочности пористых заполнителей вне бетона — сдавливанием зерен в цилиндре стальным пуансоном на заданную глубину. Фиксируемая при этом величина напряжения принимается за условную прочность заполни­теля. Эта методика имеет принципиальные не­достатки, главный из которых — зависимость показателя прочности от формы зерен и пустотности смеси. Это настолько искажает дей­ствительную прочность заполнителя, что ли­шает возможности сравнивать между собой различные пористые заполнители и даже за­полнители одного вида, но разных заводов. Методика определения прочности керамзи­тового гравия основана на испытании од­ноосным сжатием на прессе отдельных гранул керамзита. Предварительно гранулу стачива­ют с двух сторон для получения параллельных опорных плоскостей. При этом она приобрета­ет вид бочонка высотой 0,6—0,7 диаметра. Чем больше количество испытанных гранул, тем точнее характеристика средней прочности. Чтобы получить более или менее надежную характеристику средней прочности керамзита, достаточно десятка гранул.

Испытание керамзитового гра­вия в цилиндре дает лишь условную относительную харак­теристику его прочности, причем сильно заниженную. Установлено, что дей­ствительная прочность керамзита, определенная при испы­тании в бетоне, в 4-5 раз превышает стандартную харак­теристику. К такому же выводу на основе опытных данных пришли В. Г. Довжик, В. А. Дорф, М. 3. Вайнштейн и дру­гие исследователи.

Стандартная методика предусматривает свободную засыпку керамзитового гравия в цилиндр и за­тем сдавливание его с уменьшением первоначального объе­ма на 20%. Под действием нагрузки прежде всего проис­ходит уплотнение гравия за счет некоторого смещения зе­рен и их более компактной укладки. Основываясь на опыт­ных данных, можно полагать, что за счет более плотной укладки керамзитового гравия достигается уменьшение объема свободной засыпки в среднем на 7%. Следователь­но, остальные 13% уменьшения объема приходятся на смятие зерен (рис.1).Если первоначальная высота зер­на D, то после смятия она уменьшается на 13%.

Рис. 1. Схема сдав­ливания зерен керам­зита при испытанииРис.2. Схема укладки зерен керамзита

Высококачественный керамзит, обладаю­щий высокой прочностью, как правило, харак­теризуется относительно меньшими, замкну­тыми и равномерно распределенными порами. В нем достаточно стекла для связывания час­тичек в плотный и прочный материал, образу­ющий стенки пор. При распиливании гранул сохраняются кромки, хорошо видна корочка. Поверхность распила так как материал мал

Водопоглощение заполнителя выражается в процентах от веса сухого мате­риала. Этот показатель для некоторых видов пористых заполнителей нормируется (напри­мер, в ГОСТ 9759—71). Однако более нагляд­ное представление о структурных особенностях заполнителей дает показатель объемного водопоглощения.

Поверхностные оплавленные корочки на зернах керамзита в начальный период (даже при меньшей объемной массе в зерне и большей пористости) имеют почти в два раза ниже объемное водопоглощение, чем зерна щебня. Поэтому необходима технология гравиеподобных заполнителей с поверхностной оплавленной корочкой из перлитового сырья, шлаковых расплавов и других попутных про­дуктов промышленности (золы ТЭС, отходы углеобогащения). Поверхностная корочка керамзита в первое время способна задержать проникновение во­ды вглубь зерна (это время соизмеримо со временем от изготовления легкобетонной сме­си до ее укладки). Заполнители, лишенные корочки, поглоща­ют воду сразу, и в дальнейшем количество ее мало изменяется..

Между водопоглощением и прочностью зе­рен в ряде случаев существует тесная корре­ляционная связь. Чем больше водопоглощение, тем ниже прочность пористых заполнителей. В этом проявляется дефектность структуры ма­териала. Например, для керамзитового гра­вия коэффициент корреля­ции составляет 0,46. Эта связь выявляется более отчетливо, чем связь прочности и объем­ной массы керамзита (коэффициент корреля­ции 0,29).

Для снижения водопоглощения предпринимаются попытки предварительной гидрофоби-зации пористых заполнителей. Пока они не привели к существенным положительным ре­зультатам из-за невозможности получить не­расслаивающуюся бетонную смесь при одно­временном сохранении эффекта гидрофобизации.

Особенности деформативных свойств предопределяются пористой структурой заполнителей. Это, прежде всего, отно­сится к модулю упругости, который существен­но ниже, чем у плотных заполнителей Собственные деформации (усадка, набуха­ние ) искусственных пористых заполнителей, как правило, невелики. Они на один порядок ниже деформаций цементного камня. При исследованиях деформаций керамзита все образцы при насыщении водой дают набу­хание, а при высушивании — усадку, но вели­чина деформаций разная. После первого цик­ла половина образцов показывает остаточное расширение, после второго — три четверти, что свидетельствует об изменении структуры ке­рамзита. Средняя величина усадки после пер­вого цикла 0,14 мм/м, после второго — 0,15 мм/м. Учитывая, что гравий в бетоне на­сыщается и высушивается в меньшей степени, реальные деформации керамзита в бетоне со­ставляют лишь часть этих величин. Пористые заполнители оказывают сдержи­вающее влияние на деформации усадки (и ползучести) цементного камня в бетоне, в ре­зультате чего легкий бетон имеет меньшую деформативность , чем цементный камень.

Другие важные свойства пористых заполни­телей, влияющие на качество легкого бетона— морозостойкость и стойкость против распада (силикатного и железистого), а также содер­жание водорастворимых сернистых и серно­кислых соединений . Эти показатели регламен­тированы стандартами.

Искусственные пористые заполнители, как правило, морозостойки в пределах требований стандартов. Недостаточная морозостой­кость некоторых видов заполнителей вне бетона не всегда свидетельствует о том, что легкий бетон на их основе также неморозо­стоек, особенно если речь идет о требуемом количестве циклов 25—35. Заполнители лег­ких бетонов, предназначенных для тяжелых условий эксплуатации, не всегда удовлетворя­ют требованиям по морозостойкости и потому должны тщательно исследоваться.

На теплопроводность пористых за­полнителей, как и других пористых тел, влия­ют количество и качество (размеры) воздуш­ных пор , а также влажность . Заметное влия­ние оказывает фазовый состав материала. Аномалия в коэффициенте теплопроводности связана с наличием стекло­видной фазы. Чем больше стекла, тем коэффи­циент теплопроводности для заполнителя од­ной и той же плотности ниже. С целью стиму­лирования выпуска заполнителей с лучшими теплоизоляционными свойствами для бетонов ограждающих конструкций предлагают нор­мировать содержание шлакового стекла (на­пример, для высококачественной шлаковой пемзы 60—80%) .

Искусственные пористые пески — это в ос­новном продукты дробления пористых куско­вых материалов (шлаковая пемза, аглопорит) и гранул (керамзит). Специально изготовлен­ные вспученные пески (перлитовый, керамзи­товый) пока не занимают доминирующего по­ложения.

Большое преимущество дробленых песков — возможность их производства в комплексе с производством щебня. Однако это обстоятель­ство обусловливает и существенные недостат­ки в качестве песка. Являясь попутным про­дуктом при дроблении материала на щебень, песок в ряде случаев не соответствует требуе­мому гранулометрическому составу для про­изводства легкого бетона. Очень часто песок излишне крупный, не содержит в достаточном количестве наиболее ценной для обеспечения связности и подвижности бетонной смеси фрак­ции размером менее 0,6 мм

Насыпная объемная масса пористых песков еще в меньшей степени, чем крупных заполни­телей, характеризует их истинную «легкость». Малая объемная масса песка часто достига­ется за счет не внутризерновой, а междузер­новой пористости вследствие специфики зернового состава (преобладание зерен одинакового размера). При введении в бетонную смесь та­кой песок не облегчает бетон, а лишь повы­шает его водопотребность . Очевидно, для улуч­шения качества пористого песка необходим специальный технологический передел дробле­ния материала на песок заданной грануломет­рии, а не попутное получение песка при дроб­лении на щебень.

Производство дробленого керамзитового песка, особенно при преобладании в нем круп­ных фракций, нельзя признать рациональным. Крупные фракции (размером 1,2—5 мм) дроб­леного песка мало улучшают удобоукладываемость смеси, но вызывают повышение ее объ­емной массы из-за наличия открытых пор и повышенной пустотности . Вспученный (в печах «кипящего слоя») керамзитовый песок про­изводится пока в небольшом количестве. По физико-техническим показателям он лучше дробленого песка. Прежде всего меньше его водопоглощение.

Характеристика вспученных и дробленых песков по фракциям:

50% составляет фракция 1,2—5 мм. Поэтому в легком бетоне приходится снижать расход ке­рамзитового гравия, что нерационально (заме­нять гравий песком).

С уменьшением объемной массы пористых заполнителей (насыпной и в зерне) их пори­стость и водопоглощение увеличиваются. Однако водопоглощение, отнесенное к пористости зерен, уменьшается, что указывает на увеличе­ние «закрытой» пористости у более легких ма- териалов.

Свойства легкого бетона.

Удобоукладываемость легких бетонных смесей оценивают теми же методами, которые применяют для бетон­ных смесей на плотных заполнителях.

Подбор количества воды затворения по заданному показателю удобоукладываемости затруднен тем, что последний зависит от характера применяемого пористого заполнителя.

Основы теории легких бетонов, а также общий метод подбора оптимального количества воды затворения для легкобетонной смеси разработаны Н. А. Поповым. Этот метод основан на зависимости прочности и коэффициента выхода легкого бетона от расхода воды

Кривая зависимости прочности от расхода воды имеет две ветви. Левая (восходящая) показывает, что прочность бетона при повышении расхода воды постепенно возрастает. Это объясняется увели­чением удобоукладываемости бетонной смеси и плотности бетона. Правая (нисходящая) ветвь кривой свидетельствует о том, что после достижения наибольшего уплотнения смеси (т. е. минимального коэффициента выхода) увеличение расхода воды приводит к возра­станию объема пор, образованных не связанной цементом водой, и к понижению прочности бетона. В легком бетоне отчетливо проявляется вредное влияние как недостатка, так и избытка воды затворения.

Наиболее важной (наряду с прочностью) характеристикой лег­кого бетона является объемная масса . В зависимости от объемной массы и назначения легкие бетоны подразделяют на сле­дующие группы: теплоизоля­ционные с объемной массой 500 кг/м3 и менее; конструк­ционно - теплоизоляционные (для ограждающих конструк­ций — стен, покрытий зда­ний) с объемной массой до 1400 кг/м3; конструкционные с объемной массой 1400— 1800 кг/м3. Объемная масса легкого бетона в значительной степе­ни определяется объемной массой пористого заполни­теля.

Установлены следующие проектные марки легкого бетона по прочности на сжатие: М25, 35, 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350 и 400. Легкобетонные камни для стен обычно имеют марку 25 и 35, крупные стеновые панели и блоки изготовляют из легкого бетона марок М50, 75 и 100.