ВИРОБНИЦТВО І ЗАСТОСУВАННЯ КЕРАМЗИТУ
3 травня 2011
Керамзит представляє із себе легкий і пористий матеріал пористого будови, що формою нагадує гравій. Виходить керамзит допомогою випалу легкоплавких глинистих порід, які усукувати при швидкому нагріванні глини до температури 1050 – 1300 градусів за Цельсієм, протягом 25-50 хв. Якість керамзитового гравію характеризується розміром його зерен, об'ємною вагою і міцністю. В залежності від розміру зерен керамзитовий гравій підрозділяється на наступні фракції: 5 – 10, 10 – 20 і 20 – 40 мм, зерна менше 5 мм відносять до керамзитового піску.
Зазвичай керамзит застосовують як пористого заповнювача для легких видів бетону, а також в якості теплоізоляційного матеріалу у вигляді засипок.
Керамзитовий гравій – це частинки обпаленої глини округлої форми з оплавленій поверхнею і пористою структурою всередині. Керамзит отримують зазвичай у вигляді керамзитового гравію. Його зерна мають округлу форму. На поверхні керамзитового гравію є більш щільна скоринка. Колір керамзитового гравію зазвичай темно-бурий, в зламі – майже чорний. Такий гравій з розмірами зерен від 5 до 40 мм – морозостійкий, вогнестійкий, не вбирає воду і не містить шкідливих для цементу домішок.
Керамзитовий щебінь – заповнювач для легких бетонів довільної форми, переважно кутастої з розмірами зерен від 5 до 40 мм, одержуваний шляхом дроблення великих шматків спученої маси керамзиту.
Для виготовлення керамзитобетонних блоків потрібен не тільки керамзитовий гравій, але і дрібний пористий заповнювач. Керамзитовий пісок – заповнювач для легких бетонів і розчинів з розміром частинок від 0,14 до 5 мм одержують при випалюванні глинистої дрібниці в обертаючих і шахтних печах або ж дробленням більш великих шматків керамзиту.
Сировина для отримання керамзиту
Сировиною для виробництва керамзиту служить глина, пов'язані в основному до осадових гірських порід. Для виробництва керамзиту найбільш придатні монт-моріллонітовие і гідрослюдисті глини, що містять не більше 30% кварцу. Загальний вміст SiO2 повинно бути не більше 70%, А12О3 – не менше 12% (бажано близько 120%), Fe2O3 + FeO – до 10%, органічних домішок -1-2%. Придатність того чи іншого глинистого сировини для виробництва керамзиту встановлюють спеціальним дослідженням його властивостей. Найважливіша з вимог до сировини-спучування при випаленні.
Друга вимога до сировини (в значній мірі пов'язане з першим) – легкоплавкость. Температура випалу повинна бути не вище 1250 ° С, і при цьому перехід значної частини найбільш дрібних глинистих частинок в розплав повинен забезпечити достатню розм'якшення і в'язкість маси. Інакше утворюються при випаленні глини гази, не утримувані масою, вільно вийдуть, не здуло матеріал.
Третє з найважливіших вимог – необхідний інтервал спучування. Так називають різницю між гранично можливу температурою випалення і температурою початку спучування даної сировини. За температуру почала спучування приймають ту температуру, при якій вже виходить керамзит з густиною гранули 0,95 г/см3. Гранично можливої ??температурою випалу вважається температура початку оплавлення поверхні гранул.
Для розширення температурного інтервалу спучування використовують такий прийом, як опудривание серцевих глиняних гранул порошком вогнетривкої глини, що дозволяє підвищити температуру випалу і при цьому уникнути оплавлення гранул.
Керамзит має такі властивості:
– Легкість і висока міцність;
– Відмінна тепло і звукоізоляція;
– Вогнетривкість, влаго і морозостійкість;
– Кислотоустойчивость, хімічна інертність;
– Довговічність;
– Екологічно чистий, безпечний, натуральний матеріал схожий кераміці;
– Високе відношення якість / ціна.
Застосування
Найбільш широке застосування керамзитобетон знаходить як стінового матеріалу. У ряді районів країни стінові панелі з керамзитобетону стали основою масового індустріального будівництва. Особливо ефективним є застосування для стінових панелей добре спученого легкого керамзитового гравію марок 300, 400, до 500 (за насипною щільності). Щільність конструкційно-теплоізоляційного керамзитобетону для одношарових стінових панелей, як правило, становить 900-1100 кг/м3, межа міцності при стисненні – 5-7,5 МПа. Такий бетон в конструкції виконує одночасно несучу та теплоізоляційну функції. У двох-або тришарових стінових панелях необхідну несучу здатність може забезпечити шар (або два шари) конструкційного керамзитобетону, а теплозахисну – шар крупнопористого теплоізоляційного керамзитобетону щільністю 500-600 кг/м3. Теплоізоляційний великопористий керамзитобетон – самий легкий бетон, який можна отримати на даному заповнювачі. Його щільність при мінімальному витраті цементу лише трохи більше насипної щільності керамзитового гравію. На керамзит марок 700, 800 отримують конструкційні легкі бетони з межею міцності при стисканні 20, 30, 40 МПа, що використовуються для виробництва панелей перекриттів і покриттів, в мостобудуванні, де особливо важливо знизити масу конструкцій.
Властивості легкого бетону
Легкоукладальність легких бетонних сумішей оцінюють тими ж методами, які застосовують для бетонних сумішей на щільних заповнювачах.
Підбір кількості води змішування по заданому показнику легкоукладальності утруднений тим, що останній залежить від характеру застосовуваного пористого заповнювача.
Основи теорії легких бетонів, а також загальний метод підбору оптимальної кількості води замішування для легкобетонних суміші розроблені Н. А. Поповим. Цей метод заснований на залежності міцності і коефіцієнта виходу легкого бетону від витрати води
Крива залежності міцності від витрати води має дві гілки. Ліва (висхідна) показує, що міцність бетону при підвищенні витрат води поступово зростає. Це пояснюється збільшенням легкоукладальності бетонної суміші та щільності бетону. Права (спадна) гілка кривої свідчить про те, що після досягнення найбільшого ущільнення суміші (тобто мінімального коефіцієнта виходу) збільшення витрати води призводить до зростання обсягу пір, утворених не пов'язаної цементом водою, і до зниження міцності бетону. У легкому бетоні чітко проявляється шкідливий вплив як недоліку, так і надлишку води замішування.
Найбільш важливою (поряд з міцністю) характеристикою легкого бетону є об'ємна маса. В залежності від об'ємної маси і призначення легкі бетони поділяють на такі групи: теплоізоляційні з об'ємною масою 500 кг/м3 і менше; конструк-ційно – теплоізоляційні (для огороджувальних конструкцій – стін, покриттів будівель) з об'ємною масою до 1400 кг/м3; конструкційні з об'ємною масою 1400 – 1800 кг/м3. Об'ємна маса легкого бетону в значній степе ¬ ні визначається об'ємною масою пористого заповнювача. Встановлено такі проектні марки легкого бетону по міцності на стиск: М25, 35, 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350 і 400. Легкобетонні камені для стін зазвичай мають марку 25 і 35, великі стінові панелі і блоки виготовляють з легкого бетону марок М50, 75 і 100. Конструкційні легкі бетони марок 150-400 отримують при ¬ міняючи портландцемент марок 300-600. Великим заповнювачем служить керамзитовий гравій, аглопорітовий щебінь або жужільна пемза, в якості дрібного заповнювача часто застосовують кварцовий пісок. Об'ємна маса конструкційних легких бетонів з кварцовим піском доходить до 1700-1800 кг/м3, але все ж вона на 600 – 700 кг/м3 менше, ніж у важкого бетону, тому коефіцієнт конструктивної якості, рівний відношенню міцності до об'ємній масі, у легкого бетону вище приблизно в 1,4 (при однаковій міцності). В силу цього конструкційний легкий бетон особливо вигідно застосовувати замість важкого бетону в залізобетонних конструкціях великих прольотів (ферми, пролітна будова мостів і т. п.), де особливо ефективно зниження власної маси конструкції. Зменшення навантажень від власної маси дозволяє скоротити витрату арматурної сталі на 15-30%. Деформативні властивості легких і важких бетонів сильно розрізняються. Легкі бетони на пористих заповнювачах більш тріщиностійкості, так як їх гранична розтяжність вище, ніж равнопрочного важкого бетону. Однак слід враховувати й такі особливості легких бетонів, як великі усадка і повзучість в порівнянні з важким бетоном.
Теплопровідність легкого бетону залежить в основному від об'ємної маси і вологості.
Збільшення вологості бетону на 1% підвищує коефіцієнт теплопровідності на 0,01-0,03 Вт / (м-К). В залежності від об'ємної маси і теплопровідності товщина зовнішньої стіни з легкого бетону може бути від 22 до 50 см.
Довговічність бетону залежить від його морозостійкості. Для огороджувальних конструкцій зазвичай застосовують легкі бетони, що витримують 15-35 циклів поперемінного заморожування і відтавання. Однак для стін вологих промислових приміщень, в осо-сті в районах з суворим кліматом, потрібні більш морозостійкі легкі бетони. Вимоги за морозостійкістю ще більше підвищуються, якщо конструкційний легкий бетон призначений для гідротехнічних споруд, мостових та інших конструкцій. В цих випадках потрібний легкий бетон з марками по морозостійкості МрзбО, 75, 100, 150, 200, 300, 400 і 500.
Можливість отримання легких бетонів з високою морозостійкістю і малою водопроникністю значно розширює області їх застосування. Бетони на пористих заповнювачах вже успішно використовують в мостобудуванні, в гідротехнічному будівництві і навіть в суднобудуванні.
В слабоагресивних і середньоагресивних середовищах легкобетонні конструкції можна застосовувати без спеціального захисту за умови, якщо показник проникності легкого бетону не відрізняється від відповідної характеристики важкого бетону, яке експлуатується в даній агресивному середовищі. Застосування ж легких бетонів в сильноагресивному середовищі дозволяється лише після дослідної перевірки.
Легкий бетон для несучих армованих конструкцій повинен бути щільним, тобто мати щільну структуру, при якій порожнечі між зернами великого заповнювача були б повністю заповнені цементним розчином. У щільному легкому бетоні захист арматури від корозії не потрібна. Водостійкість щільних легких бетонів на цементі істотно не відрізняється від водостійкості важких бетонів. Зазвичай зменшення міцності легких бетонів від їх короткочасного насичення водою не перевищує 15%. У воді легкі бетони набухають більше, ніж равнопрочние важкі бетони. Водонепроникність конструкційних легких бетонів висока. За даними Г. І. Горчакова і К. М. Каца, керамзитобетон з витратою цементу 300-350 кг/м3 не пропускав воду навіть при тиску 2 МПа. Характерно, що з часом водонепроникність легких бетонів підвищується. Подальше зменшення об'ємної маси легких бетонів без погіршення їх основних властивостей можливо шляхом утворення в цементному камені дрібних замкнутих пір. Для поризації цементного каменю, що є найважчою складовою частиною легкого бетону, використовують невеликі кількості піноутворюючий або газоутворюючих речовин. Дрібні і рівномірно розподілені пори в цементному камені не знижують міцність, але зменшують об'ємну масу і теплопровідність легкого бетону. Крім того, поризація цементного каменю в легкому бетоні дозволяє обійтися без пористого піску.
Легкий бетон є ефективним універсальним матеріалом і його застосування швидко зростає.
