Силикатные бетоны: виды,свойства фото,изготовление,применение

О материале

Силикатный бетон представляет собой бесцветное вещество. Вяжущим элементом выступает известняк, смешанный кремнеземнистым материалом (помол должен быть тонким). Материалы вступают в химическую реакцию между собой, из чего получается гидросиликат кальция, который скрепляет монолит с наполнителем. Подобными процессами силикатные материалы выделяют себя среди прочих бетонов.

Как уже оговаривалось, свойства силикатных веществ схожи с цементными. Есть несколько значительных отличий:

• Водоотталкивающий состав. Смесь пропитывают, карбонизируют, покрывают кремниевыми составами, отторгающими влагу.
• Устойчивость агрессивным внешним факторам.
• Большее количество соединений оксида кальция (из-за шлаковых добавок).
• Наличие искусственных пор, заполненных газом, водой, пеной.
• Наличие алюминиевой пудры, перекиси водорода в составе (выступают в роли газообразователей).

Следует помнить о возможности развития коррозии. Она зависит от плотности вещества, условий эксплуатации. Арматура не корродирует при адекватных условиях службы, минимальном уходе. Коррозия обеспечена в случаях:

• повышенной влажности помещения;
• отсутствия антикоррозионных добавок;
• переменный климатический режим здания.
  Читайте также:  Прозрачный бетон: технология производства

ПРЕИМУЩЕСТВА СИЛИКАТНЫХ БЛОКОВ

К преимуществам блоков относятся:

• стойкость к циклам холода (рассчитаны на 50 – 100 циклов);
• отличные звукоизоляционные характеристики;
• термостойкость;
• продолжительный эксплуатационный период.

В рамках реализации государственной программы «Доступное жилье», производство бюджетных изделий из силикатного материала неавтоклавного и автоклавного твердения стало перспективным направлением. Песчано – глиняная порода с хорошей химической активностью, применяется для изготовления силикатного автоклавного бетона. В процессе автоклавной обработки подобного материала по ускоренному варианту твердения получают крупнокристаллические фазы разного состава. Именно они играют роль наполнителей для низкоосновных гидросиликатов, которые получают при смешивании песка, извести, глинистых пород.

При затвердевании вяжущего в материале образуется искусственный высокопрочный камень. Кремнеземистый компонент (измельченный песок) влияет на структуру всего материала. С повышением дисперсности крупинок песка повышаются и эксплуатационные характеристики готового состава:

• морозостойкость;
• прочность.

Кремнезёмистым компонентом выступает природный либо искусственный пуццолан: мелкий кварцевый песок, доменный металлургический шлак, зола ТЭЦ.

Важно! В зависимости от тонкости помола песка, в нем содержится разное количество оксида кальция, влияющего на качество получаемого строительного материала.

Результатом реакции между песком и известью, протекающей в автоклаве, станут низкоосновные гидросиликаты кальция, обладающие чешуйчатым либо тонкоигольчатым микрокристаллическим строением, повышающие стойкость изделий.

Силикатный бетон. Технологии получения. Перспективы развития. Свойства

Рассматриваются свойства, области применения и технология производства силикатного бетона.

В настоящее время, в России, в рамках национального проекта «Доступное и комфортное жильё — гражданам России», особую актуальность приобрело направление развития производства недорогих качественных изделий из силикатного бетона автоклавного и неавтоклавного твердения [1–14]. На ряде карьеров техногенное песчано-глинистое сырьё является компонентом вскрышных пород. Именно песчано-глинистая порода с высокой реакционной способностью успешно используется для получения автоклавного силикатного бетона. При автоклавной обработке такого материала по ускоренному режиму твердения образуются крупнокристаллические фазы различного состава. Они играют роль микронаполнителя в гелевидной фазе низкоосновных гидросиликатов, образующихся при взаимодействии извести и породообразующих минералов песчано-глинистых пород. [3–5].

Технологии получения силикатных бетонов являются одним из ведущих направлений развития техники, включённых в «Приоритетные направления развития науки и техники и критические технологии федерального уровня» и отвечают «Основным направлениям Российской Федерации в области развития науки и технологий на период до 2010 г. и дальнейшую перспективу», утвержденным президентом РФ в феврале 2002 г.

На постсоветском пространстве наиболее активно работают [8, 9, 11, 12, 14] над совершенствованием технологии силикатных бетонов в Белоруссии и Украине. Дефицит цемента наиболее сильно изменил ход развития данного направления научно-практических работ в этих странах.

Вяжущим в силикатном бетоне является известково-кремнезёмистое вяжущее или известково-песчано-глинистое вяжущее, способное, после затворения водой, в процессе запаривания в автоклаве образовывать высокопрочный искусственный камень.

Тонкомолотый песок, кремнезёмистый компонент, в составе вяжущего оказывает большое влияние на формирование структуры силикатного бетона.

Эксплуатационные свойства (прочность, морозостойкость и др.) силикатных изделий возрастают с увеличением дисперсности частиц молотого песка. В качестве кремнезёмистого компонента применяют природные или искусственные пуццоланы, такие, как молотый кварцевый песок, трепел, металлургические доменные шлаки, золы ТЭЦ. Чем выше тонкость помола песка, тем выше относительное содержание CaO в рабочей смеси силикатного бетона. Эта закономерность в соотношении извести и песка (пуццоланы) поддерживается до того соотношения, при котором вся известь может вступить в реакцию с кремнезёмистым компонентом при автоклавной обработке в заданном режиме. В результате реакции образуются низкоосновные гидросиликаты кальция, имеющие тонкоигольчатое или чешуйчатое микрокристаллическое строение типа CSH(B), и тоберморит. Однако, наряду с низкоосновными, могут образовываться и более крупнокристаллические высокоосновные гидросиликаты кальция типа C2SH(A). Реакция идёт только при повышенных температуре и давлении.

Для силикатных изделий с прочностью до 10–15 МПа можно применять песок в немолотом виде в смеси с известью 6–10 % в расчете на активную CaO.

Изделия из молотой негашёной извести можно получить с повышенной прочностью и морозостойкостью. Для этой цели регулируют сроки гидратации извести путём введения гипса, поверхностно-активных веществ и т. д. Молотую негашёную известь целесообразно применять для изделий, изготовленных из пластичной бетонной смеси. В таких свежеотформованных изделиях гашение молотой извести не вызывает образования трещин, а увеличение объёма способствует большому уплотнению изделия. Кроме того, при последующей гидратации негашёной извести гидрат оксида кальция, возникающий в уже отформованных изделиях, более активно взаимодействует с кремнезёмом, чем ранее образовавшийся в гашёной извести гидрат оксида кальция.

В сильно уплотнённых прессованием изделиях из жёстких смесей гашение молотой негашёной извести может повлечь образование трещин. С увеличением степени уплотнения изделий из известково-кремнезёмистой смеси целесообразно проводить частичное гашение извести путём её совместного помола с влажным песком или предварительное выдерживание, как, например, при производстве силикатного кирпича.

Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность получения модифицированных силикатных материалов безавтоклавного твердения [11] с повышенными тепло- и гидроизоляционными свойствами способом модификации структуры за счёт механической активации известково-цементно-кремнезёмистой смеси за счёт аморфизации поверхности кристаллического кварца (удельная поверхность выше 4000 см2/г), а также химической активации за счёт введения минеральной добавки трепела. Оптимизированы режимы твердения изделий с заданным комплексом эксплуатационных свойств.

Новым, патентно-лицензионным направлением работ является получение силикатных бетонов и штукатурных составов из механоактивированной извести [7].

Гашение кальциевой, магнезиальной или доломитовой извести осуществляется в процессе дробления, измельчения и механоактивации (комовая известь — известь-кипелка — специальная гидратная известь с остатком <=2,5 на сите 0,045). Для облегчения процесса гашения извести способом механоактивации в непрерывном потоке её можно смешать с кварцевым белым песком.

В процессе активации извести тонкого помола в виброцентробежных мельницах на образование новой поверхности расходуется только часть всей подведенной энергии, остальная часть энергии аккумулируется в виде напряжённых структурных дефектов извести. Эта накопленная энергия впоследствии оказывает значительное влияние на скорость протекания различных технологических процессов и образование гидросиликатов кальция повышенной основности, а также на основные физико-механические свойства силикатных изделий. Применение механоактивированной извести в сочетании с активными минеральными добавками стало новым этапом развития производства изделий (безавтоклавного твердения или при снижении затрат на их запаривание в автоклаве) из силикатного бетона повышенного качества.

Технология изготовления силикатобетонных изделий состоит из следующих основных операций: добыча песка и отделение крупных фракций; добыча и обжиг известняка (если известь производят на силикатном заводе); дробление извести; приготовление известково-песчаного вяжущего путём дозирования извести, песка и гипса и помол их в шаровых мельницах; приготовление силикатобетонной смеси путём смешения немолотого песка с тонкомолотой известково-песчаной смесью и водой в бетоносмесителях с принудительным перемешиванием; формования изделий и их выдерживания; твердения отформованных изделий в автоклавах при температуре 174–200 °C и давлении насыщенного пара до 0,8–1,5 МПа. Для получения плотных силикатных изделий применяют известь с удельной поверхностью 4000–5000 см2/г, а песок — 2000–2500 см2/г и до 4000 см2/г.

Весь цикл автоклавной обработки условно делится на пять этапов: (1) от начала впуска пара до установления в автоклаве температуры 100 °С, (2) повышение температуры среды и давления пара до назначенного минимума (первый и второй этапы в сумме — 2–6 ч), (3) изотермическая выдержка при максимальном давлении 9–13 кгс/см2 и температуре 175–190 °С (4–8 ч), (4) снижение давления до атмосферного, а температуры — до 100 °С (2–3 ч), (5) период постепенного остывания изделий со 100° до 18–20 °С либо в автоклаве, либо после выгрузки их из автоклава.

Качество силикатных изделий автоклавного твердения зависит не только от состава и структуры новообразований, но и от правильного управления физическими явлениями, возникающими на различных этапах автоклавной обработки. При автоклавной обработке кроме физико-химических процессов, обеспечивающих синтез гидросиликатов кальция, имеют место физические процессы, связанные с температурными и влажностными процессами, определяемыми термодинамическими свойствами водяного пара и изменениями физических характеристик в сырьевой смеси, а затем и в образовавшемся искусственном силикатном камне.

Сырьём для получения силикатных бетонов служит известь.

Известь строительная воздушная комовая.

Известь строительная быстрогасящаяся имеет широкое применение для изготовления известково-песчаного вяжущего, которое используется для производства строительных материалов, таких как: кирпич силикатный, изделия из ячеистого силикатобетона, штукатурные растворы и бетоны.

Известь комовая пользуется широким спросом на предприятиях строительной индустрии, соответствует требованиям ГОСТ 9179-77. Содержание активных CaO + MgO — 70–79 % (3 сорт). Содержание активной MgO — до 2%. Время гашения — до 8 мин.

Известь строительная молотая, ГОСТ 9179-77

. Высокое качество извести обеспечивается стабильной технологией и качественным исходным сырьём.

Известь строительная молотая широко применяется для получения вяжущих материалов, используется для производства силикатных изделий из ячеистого и плотного силикатобетона, штукатурных и кладочных растворов и бетонов.

Содержание активных CaO + MgO — не менее 55 % (2 сорт). Содержание активной MgO — до 2 %.

В мешках: содержание активных CaO + MgO — не менее 40 %; содержание активной MgO — до 2 %; степень гидратации — 80 %.

При производстве цветных силикатных изделий для окраски известково-кремнезёмистых вяжущих в процессе их смешения с песком целесообразно применять не порошкообразные пигменты, как делается на многих производствах, а колеровочные пасты. Колеровочные пасты для собственного употребления нетрудно изготовить в краскотёрках типа «СО». Пасты представляют собой густую массу пигментов, перетёртых на водном растворе диспергаторов и стабилизаторов. В случае загустевания при хранении колеровочную пасту разводят водой до требуемой консистенции. После разведения водой необходимо применить колеровочную пасту в течение 1 ч во избежание выпадения пигмента в осадок. Колеровочные пасты следует хранить в отапливаемом помещении при температуре не ниже 0 °С.

Колеровочные пасты вводят в силикатную массу или штукатурный раствор после полного смешения всех компонентов в стержневых или других смесителях, затем массу перемешивают до получения равномерного окрашивания.

Дозировка колеровочной пасты определяется требуемым оттенком цвета готового изделия после затвердевания силикатного бетона. Рекомендуемая дозировка, под которой подразумевается процентное содержание пигмента к массе сухой известково-кремнезёмистой смеси (песок-заполнитель не считается) при изготовлении изделий полусухим вибропрессованием, следующая: красный цвет — 1,5; жёлтый — 2,2; чёрный — 0,7; коричневый — 1,5; зелёный цвет — 0,2; голубой — 0,2.

Возможен другой способ окрашивания силикатной бетонной массы, который заключается в использовании предварительно окрашенной извести.

Окрашивание и гашение извести осуществляется в виброцентробежных мельницах с помощью любых щёлочестойких красящих веществ в процессе механоактивации. Введение диоксида титана в количестве до 5 % от веса извести увеличивает коэффициент преломления готового продукта на 10 %. Использование такой специальной гидратной цветной механоактивированной извести белого цвета в составе малярной штукатурки позволило получить высокохудожественные свойства отделочных работ на фасадах храмов.

Для получения цветной извести других цветов следует ввести цветные щёлочестойкие пигменты взамен части рецептурного диоксида титана. Присутствие диоксида титана позволяет получить непрозрачные тонкие слои искусственного камня, в противном случае оштукатуренная стена просматривается насквозь, видны восстановления утраченных слоёв штукатурки и другие дефекты фасада.

Известь гашёная механоактивированная порошкообразная цветная соответствует эталону цвета, согласованному с заказчиком, готова к непосредственному применению. Применение извести гашёной механоактивированной цветной позволяет значительно расширить объёмы и номенклатуру архитектурно-отделочных работ по фасадам и интерьерам зданий с применением сухих строительных смесей [6, 7], повысить качество внешнего облика зданий городской и сельской застройки.

Известь гашёная механоактивированная цветная должна применяться в соответствии со строительными нормами и правилами.

Разработка прошла промышленное опробование в городе Коломна Московской области на производственных мощностях ОАО «Щуровский цемент» и готова к внедрению.

Силикатные бетоны

классифицируются по объёмной массе.

Тяжёлые силикатные бетоны: заполнители плотные — щебень, песок или песчано-гравийная смесь.

Лёгкие силикатные бетоны: заполнители пористые — керамзит, вспученный перлит, вермикулит, аглопорит и др.

Ячеистые силикатные бетоны: заполнители — пузырьки воздуха, равномерно распределённые в объёме изделия.

Технические требования к силикатному бетону плотной структуры для сборных бетонных и железобетонных изделий и конструкций заводского изготовления приведены в национальном стандарте ГОСТ 25214-82 «Бетон силикатный плотный. Технические условия». Требования данного стандарта обязательны к применению, если в договоре на изготовление или поставку силикатного бетона и изделий из него в разделе «Технические характеристики продукции» указан данный ГОСТ.

Из плотных силикатных бетонов изготовляют несущие конструкции для жилищного, промышленного и сельского строительства: панели внутренних стен и перекрытий, лестничные марши и площадки, балки, прогоны и колонны, карнизные плиты и т. д. (рис. 1

).

В последнее время тяжёлые силикатные бетоны применяют для изготовления таких высокопрочных изделий, как прессованный безасбестовый шифер, напряженно-армированные силикатобетонные железнодорожные шпалы, армированные силикатобетонные тюбинги для щитовой проходки туннелей метро и для шахтного строительства (прочность 60 МПа и более).

Коррозия арматуры в силикатном бетоне зависит от плотности бетона и условий службы конструкций; при нормальном режиме эксплуатации сооружений арматура в плотном силикатном бетоне не подвержена коррозии. При влажном и переменном режимах эксплуатации в конструкциях из плотного силикатного бетона арматуру необходимо защищать антикоррозионными обмазками, как это делают на КЖБИ № 211 в Сертолово Ленинградской области (рис. 2

).

Для изготовления автоклавных силикатных изделий расход извести составляет 175–250 кг на 1 м3 изделия. Крупноразмерные изделия формуют на виброплощадках, иногда с пригрузом или с вибропригрузом. Отформованные силикатные изделия подвергают запариванию в автоклавах диаметром 2,6 и 3,6 м.

Виброуплотнённые крупноразмерные, силикатные изделия имеют прочность при сжатии 15–40 МПа, плотность — 1800–2100 кг/м3, морозостойкость — 50 циклов и более. При силовом вибропрокате силикатные изделия имеют прочность до 60 МПа и плотность до 2300 кг/м3. Применяют плотные силикатобетонные изделия для строительства жилых, промышленных и общественных зданий; не рекомендуется использовать их для фундаментов и других конструкций, работающих в условиях высокой влажности.

Свойства изделий из силикатного бетона аналогичны свойствам изделий из цементного бетона. Силикатные бетоны по ГОСТ 25214 характеризуются следующими показателями и свойствами.

Предел прочности на сжатие — В5 (М75), В7,5 (М100), В10 (М150), В12,5 (М150), В15 (М200), В20 (М250), В25 (М350), В30 (М400), В35 (М450), В40 (М500), В45 (М600), В50 (М700), В55 (М700), В60 (М800).

По морозостойкости, водонепроницаемости и средней плотности (объёмной массе) устанавливаются следующие марки:

по морозостойкости: Мрз 35, Мрз 50, Мрз 75, Мрз 100, Мрз 150, Мрз 200, Мрз 300, Мрз 400, Мрз 500, Мрз 600;

по водонепроницаемости: В2, В4, В6, В8, В10;

по средней плотности (объёмной массе): Пл1000, Пл1100, Пл1200, Пл1300, Пл1400, Пл1500, Пл1600, Пл1700, Пл1800, Пл1900, Пл2000, Пл2100, Пл2200, Пл2300, Пл2400.

Предел прочности на осевое растяжение — от R 10 до R 40.

Предел прочности на растяжение при изгибе — от Rи 25 до Rи 70.

Из силикатного бетона могут быть изготовлены многие сборные изделия, применяемые в жилищном, гражданском, промышленном и сельском строительстве, в том числе и специализированные изделия сложных форм. Наиболее эффективно изготовление из силикатного бетона пустотных изделий, т. к. пустоты улучшают условия прогрева и охлаждения изделий, снижают массу изделий и расход материалов.

Проектирование изделий из силикатного бетона производится по СНиП 2.03.01-84 и СНиП 2.03.02-86 «Бетонные и железобетонные конструкции из плотного силикатного бетона». Настоящие нормы и правила распространяются на проектирование бетонных и железобетонных конструкций, изготовляемых из плотного силикатного бетона на плотных заполнителях по ГОСТ 25214-82 и предназначенных для работы в условиях систематического воздействия температуры не выше 50° и не ниже 70 °С.

Свойства силикатного кирпича регламентируются ГОСТ 379-79 «Кирпич и камни силикатные. Технические условия». Основные характеристики силикатного кирпича:

марка по прочности — М 125, М150;

марка по морозостойкости — F15, F25, F35;

теплопроводность — 0,38–0,70 Вт/м2K.

Силикатный кирпич — это автоклавный материал, разновидность силикатного бетона на мелком заполнителе, имеющий форму и размеры кирпича. Он состоит примерно из 90 % извести, 10 % песка и небольшой доли добавок. Добавляя некоторое количество пигментов, можно получать силикатный кирпич любого цвета. Стандартные размеры силикатного кирпича (одинарного, полуторного, двойного) аналогичны стандартным размерам керамического кирпича. Требования к качеству, геометрии и внешнему виду силикатного кирпича аналогичны требованиям, предъявляемым к керамическому кирпичу.

Камни силикатные с колотой фактурой

(
рис. 3
) применяются для отделки фасадов зданий и для декоративных элементов ограждений индивидуальных садовых домов и коттеджей. Соответствуют стандарту СТБ 1008-95. Предприятия выпускают кирпич и камни широкой цветовой гаммы, а также с колотой поверхностью. Размеры (мм): 250 x 120 x 44; 250 x 60 x 88; 250 x 90 x 88; F25, F35, F50.

Камни силикатные с колотой фактурой иной формы

(
рис. 4
) — ещё одна разновидность декоративных камней. Применяются для отделки фасадов зданий и для декоративных элементов ограждений индивидуальных садовых домов и коттеджей. Соответствуют стандарту СТБ 1008-95. Предприятия выпускают кирпич и камни широкой цветовой гаммы, а также с колотой поверхностью.

Силикатный бетон на пористых заполнителях

— новый вид лёгкого бетона. Твердение его происходит в автоклавах. Вяжущие для этих бетонов применяют те же, что и для плотных силикатных бетонов, а заполнителями служат пористые заполнители: керамзит, вспученный перлит, аглопорит, шлаковая пемза и другие пористые материалы в виде гравия и щебня. В настоящее время промышленность предлагает широкую номенклатуру крупноразмерных изделий из силикатного бетона, такие, как крупные стеновые блоки внутренних несущих стен, панели перекрытий и несущих перегородок, ступени, плиты, балки. Элементы, работающие на изгиб, армируют стержнями и сетками.

Номенклатура стеновых материалов из ячеистого бетона.

Ячеистый бетон по многим своим характеристикам значительно превосходит традиционные стройматериалы, имеет диффузионные характеристики, благодаря которым в жилом помещении поддерживается постоянная влажность воздуха, и поэтому в домах никогда не будет сыро, даже осенью. Ячеистый бетон несгораемый материал, надёжно поглощает звук.

Блоки стеновые мелкие из ячеистого бетона

(
рис. 5
) применяют для кладки перегородок внутри жилых зданий и хозяйственных построек с относительной влажностью воздуха не более 75 %. Размеры (мм): 588 x 150 (200, 400) x 288; 500 x 200 (300, 400) x 288; 588 x 200 x 250 (400); D500; М25; F35. Теплопроводность — 0,125 Вт/м2K при W = 0 %; D600; М35; F35. Теплопроводность — 0,145 Вт/м2K.

Блоки из ячеистого бетона для перегородок зданий

(
рис. 6
) применяют для кладки перегородок внутри жилых зданий и хозяйственных построек с относительной влажностью воздуха в помещениях не более 75 %. Соответствует TУ 21-00010257-380-92. Размеры (мм): 588 x 100 (120, 150) x 288; D700; M35, F35. Теплопроводность — 0,182 Вт/м2K при W = 0 %.

Плиты теплоизоляционные из ячеистого бетона (рис. 7

) предназначены для утепления строительных конструкций и тепловой изоляции промышленного оборудования при температуре изолируемой поверхности до 400 °С. Стандарт — CTБ 1034-96. Размеры (мм): 588 x 100 x 288 (576); D350, D400. Теплопроводность — 0.185 Вт/м2K при W = 0 %. Марка по прочности (МПа) — 10.

Итак, прочность силикатного бетона при сжатии, изгибе и растяжении, его деформативные свойства, сцепление с арматурой обеспечивают одинаковую несущую способность конструкций из силикатного и цементного бетона при одинаковых их размерах и степени армирования. Поэтому силикатный бетон можно использовать для армированных и предварительно напряжённых конструкций, что ставит его в один ряд с цементным бетоном.

Данное направление работ получило развитие в связи с удорожанием высокомарочных, быстротвердеющих цементов и энергоносителей на тепловую обработку при изготовлении железобетонных конструкций.

Литература:

1. Авакумов Е. Г. Механические методы активации химических процессов. — Новосибирск: Наука, 1986.

2. Бойнтон Р.С. Химия и технология извести. — М.: Стройиздат, 1972.

3. Володченко А. Н., Жуков Р. В., Лесовик В. С., Дороганов Е. А. Оптимизация свойств силикатных материалов на основе известково-песчано-глинистого вяжущего // Строительные материалы. — 2007. — № 4. — С. 66–68.

4. Володченко А. Н., Жуков Р. В., Фоменко Ю. В., Алфимов С. И. Силикатный бетон на нетрадиционном сырье // Бетон и железобетон. — 2006. — № 6. — С. 16–19.

5. Жуков Р. В. Автоклавные строительные материалы с использованием попутно-добываемых пород Архангельской алмазоносной провинции: Автореферат диссертации. — Белгород: БГТУ им. В. Г. Шухова, 2007.

6. Кузьмина В. П. Состояние и перспективы развития российского рынка сухих строительных смесей // 5-ая Международная строительная выставка 12–15 сентября 2001 года «Batimat» Санкт-Петербург.

7. Кузьмина В. П. Применение строительных смесей в отделке коттеджных фасадов // Популярное бетоноведение. 2005. — № 5 (7). — С. 128–135.

8. Луцкин Е. С. Возможности использования экспериментально-статистического моделирования для корреляционного анализа между свойствами и параметрами структуры силикатных материалов // Сборник семинара МОК-43. — Одесса.

9. Олейнік О. М. Шлаколужні в’яжучі та бетони з використанням лужних силікатних суспензій: Автореферат диссертации. — Сiмферополь: Крим. акад. природоохорон. та курорт. буд-ва, 2002.

10. Ратинов В. Б., Розенберг Т. И. Добавки в бетон. — М.: Стройиздат, 1989.

11. Садовский Г. П., Гара А. А., Ткаченко Г. Г. Безавтоклавные силикатные бетоны // Сборник семинара МОК-43. — Одесса.

12. Сидорова Н. В. Модифіковані силікатні матеріали безавтоклавного твердіння. Структура, властивості: Автореферат диссертации. — Одесса: Одес. держ. акад. буд-ва та архіт, 2004.

13. Технология вяжущих веществ / Под ред. проф. В. Н. Юнга. — М: Стройиздат, 1947. — С. 71.

14. Шинкевич Е. С., Политкин С. И., Бондаренко Г. Г. Вычислительный эксперимент при анализе влияния составов и режимов твердения на структуру и свойства силикатных материалов безавтоклавного твердения // Сборник семинара МОК-43. — Одесса, Николаев.

Свойства силикатных бетонов

Основные свойства силикатных бетонов представлены следующими показателями:

1. Водопоглощение силикатных изделий, в зависимости от способа уплотнения бетонной смеси, равно 10–18%.
2. Морозостойкость высокопрочного силикатного бетона доходит до 100 циклов и более.
3. Высокая коррозийная стойкость – эти параметры незначительно отличаются от показателей цементного бетона.
4. Термостойкость.
5. Устойчивость к температурным и атмосферным воздействиям.
6. Низкая себестоимость производства готовых изделий.
7. Долговечность (до 70 лет).

Особенности

В силикатном бетоне совместили наилучшие качественные характеристики веществ, которые входят в его состав. К ним относятся:

морозостойкость (до 100 циклов);термостойкость;устойчивость к перепадам температур;низкая себестоимость;прочность/устойчивость;длительный период эксплуатации (свыше 70 лет).

Силикатным бетоном пользуются как бюджетный материал для возведения жилых домов. Государственные программы считают подобную отрасль перспективной, инвестируют деньги в использование силикатных составов. Обратите внимание, что после затвердевания смеси внутри образуется искусственный камень (является очень прочным). Подобный кремниевый элемент имеет огромное влияние на структуру вещества. Камень передает смеси морозостойкие, прочные показатели, наделяет ними материал.

Важно: качество материала зависит от уровня оксида кальция. Его уровень зависит от степени помола песка. Песок соединяется с известью, образует оксид кальция, укрепляет, наделяет особенными функциями смесь.

Вернуться к оглавлению

Сейчас читают: Блоки из керамзитобетона

Материалы для производства силикатных бетонов

Основным вяжущим компонентом в силикатном бетоне выступает тонкомолотая известь кипелка или известь-пушонка, которая в сочетании с заполнителями и составляет основное сырье для производства силикатных бетонов. После добавления воды и последующей тепловой обработки в автоклавах, силикатобетонная смесь превращаться в прочное бетонное изделие.

Известь, применяемая для производства силикатных смесей должна отвечать следующим свойствам:

• средняя скорость гидратации;
• умеренный экзотермический эффект;
• вся фракция должна быть одинаково обожженной;
• MgO менее 5%;
• время гашения извести — 20 мин не более.

Недожог известковой массы приводит к повышенному расходу материала. Пережог снижает время гидратации извести, что приводит к вспучиванию, появлению трещин на поверхности изделий и др.

Известь

Известь, применяемая для производства силикатобетона, обычно используется в виде тонкомолотых известковых смесей следующего состава:

• известково-кремнеземистые — соединение извести и кварцевого песка;
• известково-шлаковые (известь и доменный шлак);
• известково-зольные — топливная сланцевая или угольная зола и известь;
• известково-керамзитовые и другие подобные компоненты, получаемые из отходов промышленного производства пористых заполнителей;
• известково-белитовые вяжущие, получаемые при низкотемпературном обжиге известково-кремнеземистой сухой смеси и кварцевого песка.

В качестве кремнеземистых заполнителей используют следующие материалы:

• кварцевый молотый песок;
• металлургические (доменные) шлаки;
• зола ТЭЦ.

Наиболее часто в качестве заполнителей выступают кварцевые пески средней и мелкой фракции, которые по своему составу должны выглядеть следующим образом:

• 80% и более кремнезема;
• менее 10% глинистых включений;
• 0,5% и меньше примесей слюды.

Крупные включения глины в структуре кварцевого песка снижают морозостойкость и прочность силикатного бетона.

Кварцевый песок

Тонкомолотый кварцевый песок оказывает значительное влияние на формирование высоких эксплуатационных свойств силикатных бетонов. Так, с повышением дисперсности частиц песка увеличивается морозостойкость, прочность и другие характеристики силикатных материалов.

При выборе составляющих для изготовления силикатного бетона необходимо знать следующее:

1. Расход вяжущего увеличивается пропорционально увеличению прочности бетона.
2. Снижение расхода вяжущих в составе силикатной смеси наблюдается при повышении дисперсности мелкого кварцевого песка, и увеличивается при повышении формовочной влажности силикатобетонного раствора.
3. Дисперсность молотого кварцевого песка должна быть в 2,5 раза ниже дисперсности молотой извести.

Изделия из силикатных бетонов

На сегодняшний день из силикатно-бетонных смесей производят следующие виды силикатных изделий:

1. Крупные сборные железобетонные конструкции — плиты перекрытий, блоки, силикатные панели для стен фасадов.
2. Из мелкоштучных изделий — рядовой, облицовочный кирпич, силикатные камни (блоки) и газосиликатные блоки для внутренних и наружных стен жилых и промышленных зданий.

Наибольшей популярностью в индивидуальном строительстве по праву пользуются силикатный кирпич и силикатобетонные изделия из пористых бетонов, которые и называют газосиликатными блоками.

Силикатный стеновой материал — кирпич

Вид и структура пустотелого силикатного кирпича

Силикатный кирпич — это стеновой материал, получаемый из смеси гашеной извести и кварцевого песка путем прессования, с последующим твердением в автоклавной установке под действием высоких температур и повышенного давления водяного пара (см. видео в этой статье). Технология изготовления силикатного кирпича состоит из следующих технологических процессов:

• помол компонентов вяжущего (кварцевый песок и известь);
• дозирование компонентов (известь — 15–25%; кварцевый песок — 75–85);
• смешивание составляющих с добавлением воды, в результате которого происходит гашение извести и распределение компонентов смеси;
• прессование изделий под высоким давлением (30–40 Мпа);
• укладка изделий на вагонетку;
• автоклавная термообработка.

Расход компонентов вяжущего зависит от заданной плотности изделия. Смешивание компонентов проходит в двухвальном смесителе. Усреднение состава смеси и гашение извести проводят в агрегатах непрерывного или периодического действия.

Пресс для изготовления кирпича

Прессование кирпича выполняется при помощи револьверного пресса. Это станок карусельного типа, оборудованный зоной заполнения прессформы силикатным раствором, зоной прессования и выпресовки, а также зоной для съема сырца. Оптимальная влажность формовочной смеси — 5–7%.

Затем силикатные изделия, уложенные на вагонетку, отправляют для сушки и твердения в автоклав.

Температура в автоклаве должна быть не ниже 175°С, оптимальное давление пара — 0,8 Мпа. Время автоклавной термообработки, для силикатного кирпича средней плотности, должно составлять 8–12 часов.

Силикатные кирпичи и камни могут быть следующих видов:

• одинарный кирпич полнотелый или пустотелый (250х120х65);
• утолщенный пустотелый кирпич (250х120х88);
• силикатные камни пустотелые (250х120х138).

Цвет рядового силикатного кирпича молочно-белый. Облицовочный кирпич может быть еще и цветным, окрашенным химически стойкими пигментами в различные декоративные цвета.

Виды цветного силикатного кирпича ассортимент

Для силикатного рядового кирпича и силикатных камней установлены следующие марки по прочности: 75, 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300; марки по морозостойкости — F15, F25, F35, F50.

Марка по прочности для облицовочного силикатного кирпича не должна быть ниже 125, а по морозостойкости F35 и более. Водопоглощение силикатных изделий должно быть не более 6%.

Виды и свойства силикатного кирпича

Силикатные мелкоштучные изделия используют наравне с керамическим кирпичом для кладки стен надземной части жилых зданий и сооружений. Из–за недостаточной влагостойкости материала, его запрещается использовать для устройства фундаментов зданий даже с гидроизоляционным слоем.

Не допускается применение силикатных кладочных материалов для возведения зданий с влажным режимом эксплуатации (прачечные, бани и др.), а также использовать силикатные изделия для кладки печей и др.

Помимо известково-песчаных изделий еще производится известково-зольный и известково-шлаковый кирпич. В этих марках, вместо песка используют золы ТЭС или доменные металлургические шлаки. Свойства этих марок аналогичны характеристикам известково-песчаного силикатного кирпича.

Известково-зольные и известково-шлаковые силикатные изделия

Эти стеновые материалы — разновидность силикатного кирпича, в которых кварцевый песок подменен пористым металлургическим шлаком (известково-шлаковый) или топливной золой (известково-зольный).

Доменный шлак

Для изготовления известково-шлакового силикатного кирпича требуется 88–97% доменного шлака и 3–12% гашеной извести, а для производства известково-зольного материала нужно 75–80% топливной золы и 20–25% гашеной извести.

Зола и шлак являются дешевым силикатным сырьем, получаемым при сжигании бурого или каменного угля в котельных ТЭС и т.д. В период сгорания измельченного топлива, в топке остается крупная зола, а мелкие частички вместе с дымовыми газами уходят в дымоход, в котором установлены золоуловители. Полученная таким способом зола отправляется в отвал, а потом используется в производстве силикатных материалов.

Топливная зола-унос

Топливные золы и шлаки имеют в своем составе низкое содержание CaO (<5%), и поэтому, при соединении с водой плохо твердеют. Но при введении извести они активизируются, а последующая термообработка в автоклаве дает возможность получить материалы высокой прочности.

Использование металлургических шлаков и топливных зол экономически выгодно, так как значительно снижается себестоимость готовых силикатных изделий.

Известково-шлаковый кирпич

Производство известково-зольного и известково-шлакового кирпича сравнимо с производством силикатного кирпича, а вот характеристики несколько отличаются от аналогичных свойств силикатного песчаного изделия:

• размер кирпича — 250х120х140;
• плотность материала 1400–1600 кг/м3;
• теплопроводность изделий 0,6 Вт/(м*К);
• прочность на сжатие (марки) — 75, 50 и 25;
• морозостойкость находится в тех же пределах что и у рядового силикатного кирпича.

Известково-зольный кирпич

Применяется известково-зольный и известково-шлаковый кирпич для устройства стен малоэтажных зданий.

Разновидности

Силикатным материалам отведена следующая классификация:

• специальные;
• конструкционные.

Внутри этих двух видов они делятся на:

• бетоны, предел прочности которых варьируется от 7,5 до 70кг/м3;
• материалы с средней силикатной плотностью: 1000-2400 кг/м3;
• вещества, что находятся на силикатном уровне прочности в диапазоне от 1 до 4 кг/м3;
• водонепроницаемые материалы.

Свойства вышеперечисленных веществ варьируются в зависимости от вида, состава, предназначения. Единственная объединяющая черта — свойства аналогичны цементному составу, независимо от типа бетонов.

Разновидности структур силикатных бетонов

Силикатные бетоны могут быть специальными и конструкционными. Внутри данных видов выделяют три основных типа материала: плотные тяжелые, легкие, ячеистые.

Плотные тяжелые бетоны

Данный тип силикатных бетонов производят с кремнеземистыми наполнителями, в зависимости от которых материал может быть мелко/крупнозернистым. Мелкозернистые смеси более популярны, для их создания выбирают кварцевые пески малой фракции. Плотность бетона составляет 1800-2200 кг/с3.

Основные преимущества данного типа силикатных бетонов – однородная структура при небольшой стоимости. Прочность материала зависит от процентного содержания мелкофракционного песка. Тяжелые бетоны данного типа востребованы в процессе изготовления колонн, панелей перекрытий, лестничных площадок и маршей, в создании железнодорожных шпал с армированием.

Легкие

Силикатные бетоны легкие производят с введением в состав пористых наполнителей – перлита, керамзита, пемзы, которые имеют форму гравия или щебня.

Виды легких силикатных бетонов по плотности:

1. Теплоизоляционные – с показателем плотности до 500 кг/м3, используются в качестве утеплителя, гарантируют создание оптимального микроклимата в помещении, хорошо держат тепло и забирают лишнюю влагу из внутреннего пространства помещения.
2. Конструкционно-теплоизоляционные – плотность бетона находится в диапазоне от 500 до 1400 кг/м3, материал подходит для создания внешних конструктивных элементов ограждающего типа.
3. Конструкционные – с плотностью от 1400 до 1800 кг/м3, эти бетоны используют в производстве железобетонных конструкций.

Ячеистые легкие

Эти бетоны также могут быть нескольких типов в зависимости от состава и метода производства. Выделяют пеносиликатные и газосиликатные бетоны. Пеносиликат производят из тонкоизмельченной известково-кремнеземистой смеси, которую смешивают со специальной пеной, а потом материал обрабатывают в автоклаве. Газосиликат делают с введением в состав известково-кремнеземистой смеси алюминиевой пудры. Материал более распространен в современном строительстве.

Технология изготовления

Подобный бетон не требует сложного плана изготовления. Основные вяжущие добавки, которые используются:

• известь/кремнезем (из мелкого кварцевого песка, извести);
• шлак (известь, металлургический/топливный/фосфорный шлак);
• известь/зола (топливная зола, измельченная известь);
• известь/белит (песок, белитовый шлак, известь, кремнезем).

Как говорилось выше, сложно доступных материалов не потребуется. Подготовьте такие материалы для создания бетона:

• вяжущее средство (одно из вышеперечисленных);
• заполнитель;
• вода;
• специальные добавки (а зависимости от вида, предназначения).

Смешивайте поочередно материалы, соблюдая пропорции, указанные в инструкции к материалам. В подобных бетонах удерживается оптимальный микроклимат, который поглощает избыточную влажность в случае необходимости. Силикатным бетонам присуща функция накапливания тепла.