Легкие наполнители для бетона

Иногда в строительстве требуется снизить нагрузки на несущие конструкции. К примеру, дощатый черновой пол, который необходимо выровнять бетонным раствором под облицовку керамической плиткой. Понятно, что слой бетона имеет достаточно большой вес, который деревянная конструкция может и не выдержать. В этом случае специалисты рекомендуют использовать легкий бетон.

Что это такое?

Это специальный вид бетонных смесей, в котором в качестве наполнителей используются пористые материалы: керамзит, вспученный перлит, пенопластовые шарики и отходы различных производств. Именно эти наполнители снижают массу самого бетона, отсюда и название «легкий».

Существует определенная классификация бетонных растворов, одна из категорий которых делит их по плотности (соответственно и по массе). Плотность легких бетонов на пористых заполнителях определяется диапазоном от 500 до 1800 кг/м³ по сравнению с обычными, показатели которых колеблются в пределах от 2000 до 2500 кг/м³.

Свойства легких бетонов

Основные характеристики раствора следующие:

• сниженная плотность (масса);
• удобство производства строительных работ;
• получение более экономичного варианта за счет снижения процентного содержания цемента;
• высокая прочность материала.

Тонкости изготовления

Самое сложное в приготовлении легких бетонов на пористых заполнителях – это правильно и точно подобрать рецептуру сырьевой смеси, особенно водоцементный баланс. Именно он и влияет на прочность материала, на его удобное применение.

Все дело в том, что пористые наполнители быстро впитывают воду в себя, практически не оставляя ее для схватывания цемента. Поэтому специалисты рекомендуют подборку рецептуры проводить во время изготовления самого бетонного раствора.

Особое внимание необходимо уделить именно соотношению цемент-вода, но учитывать придется и пористость наполнителя.

Пример подбора рецептуры

Существует несколько вариантов подбора плотности легких бетонов. Один из них – приготовление опытных затворений.

Цемент и наполнители

Для этого берется стандартная рецептура, используемая для обычных бетонов. Это один объем цемента и шесть объемов заполнителя. Если в качестве наполнителей используется комбинация из двух или трех видов, к примеру, керамзит и вспученный перлит, то крупной фракции (керамзит) добавляется 4 части, а мелкой (перлит) 2 части.

С водой сложнее, здесь придется подгонять ее количество под назначение бетонной смеси. Если раствор будет использован для стяжки, то лучше его сделать жидким.

Проверка заготовок

Затем производится заливка легкого бетона в емкость, обычно куб. После высыхания заготовка проверяется на прочность. Такие же заготовки придется делать из растворов, приготовленных по другим рецептам. К примеру, можно увеличить количество керамзита или, наоборот, перлита, уменьшая объем вносимого цемента. При этом придется увеличить объем воды.

Прочности всех заготовок сравниваются между собой. Определяется тот показатель, который подходит под требования заливаемой конструкции. Но при этом обязательно учитывается экономическая составляющая. К примеру, из двух подходящих рецептур лучше выбрать самый дешевый состав.

Классификация смесей

Классификация легких бетонных растворов основана на использовании в составе различных наполнителей и сфере применения.

Простой состав

Обыкновенный легкий бетон изготавливается по рецептуре, описанной выше. То есть, в его состав входят и крупные наполнители, и мелкие. При этом объем воздуха между всеми материалами не должен превышать 6%.

Пористость

Состав может различаться по характеру пористости:

1. Беспесчанный (крупнопористый) – полное отсутствие мелкого наполнителя. Объем воздуха 25%.
2. Поризованный – получается при добавлении в цементный раствор материалов, образующих поры.

Предназначение

Есть и другая разновидность классификации, основанная на предназначении легкого бетона:

• теплоизоляционные свойства (плотность 500 кг/м³, теплопроводность 0,25 Вт/м*К);
• конструкционные свойства (плотность 1400—1800 кг/м³, прочность М15, морозоустойчивость не ниже F15);
• конструкционно-теплоизоляционные (плотность до 1400 кг/м³, прочность не меньше М35, теплопроводность – не более 0,6).

Первая группа используется для заливки стяжек, изготовления теплоизоляционных плит. Вторая используется в несущих конструкциях. Третья в самонесущих ограждающих конструкциях или в несущих.

Расход материала

Что касается расхода бетонной массы, то все будет зависеть от типа используемого наполнителя, от его пористости и количества. Но есть средняя величина – это 200 кг на один кубический метр. При этом расход цемента варьируется от 70 до 150 кг на кубометр бетонного раствора.

Способы изготовления

Легкие бетоны на пористых заполнителях готовятся по разной технологии, которая зависит от типа добавки.

Смесь на основе вспученного перлита

Приготовить легкий бетон своими руками достаточно просто. В первую очередь перлит смачивается водой. Он является гигроскопичным материалом, поэтому быстро впитывает ее. Затем 30% наполнителя и весь объем цемента закладывается в бетономешалку. И этот раствор тщательно перемешивается.

Постепенно в него вливается вода, в которую заблаговременно добавили пластификаторы и модификаторы. Тщательное перемешивание должно привести к подъему смеси. Это сигнал, что можно начинать вносить в нее остатки перлита. Делать это лучше небольшими порциями.

Если раствор изготавливается своими руками без использования бетономешалки, то лучше это делать в чистом ведре с помощью миксера или дрели. Можно и лопатой, но равномерность компонентов в смеси может быть низкой.

Нередко в смесь бетона с перлитом добавляются фиброволокна в качестве армирующего состава. Их необходимо вносить в бетон, когда засыпается основная часть наполнителя.

Состав с керамзитом

Сначала тщательно смешивается цемент с водой до образования на поверхности цементного молочка. Обратите внимание, что сначала в емкость (барабан бетономешалки) заливается вода, затем порционно засыпается цемент.

После этого вносится порциями керамзит. Здесь важно, как и в первом случае, добиться равномерного распределения компонентов раствора по всему объему.

Пенобетон

Изготовить пенобетон своими руками непросто. Для этого необходим пенообразователь и пеногенератор (специальное оборудование, которое готовит пену). Просто обозначим технологию производства.
В бетономешалке готовится раствор из песка и цемента, куда заливается в определенном количестве вода.

Пока смесь готовится, в генератор закладывается пенообразователь, который внутри емкости превращается в пену. С помощью наноса ее добавляют в полуготовый раствор, где и происходит образование пор. Пена подается при помощи насоса.

Как известно, бетоны бывают разными по составу и структуре, точно также могут отличаться и их составляющие. К таким непостоянным компонентам относятся заполнители для бетонов – они могут быть пористыми, плотными или обладать некоторыми особыми свойствами, к примеру, жаростойкостью или кислотоустойчивостью. Далее мы подробней ознакомимся с основными видами наполнителей и их особенностями.

Наполнители для бетонов

Общие сведения

Что же такое заполнитель? Как правило, это мелкий раздробленный камень, выбор которого, чаще всего, зависит от ближайших месторождений.

Традиционными наполнителями для бетона являются следующие компоненты:

• Щебень;
• Песок;
• Гравий;
• Пемза, а также многое другое.

Нередко в качестве наполнителей используют всевозможные отходы вроде шлаков. Их применение обусловлено экономией, так как цена бетона в этом случае существенно снижается.

Как правило, в бетонном растворена заполнители приходится 80-85% от общей массы. Отсюда следует, что важность выбора этого компонента сложно переоценить, так как он составляет основную часть материала.

Процентное соотношение компонентов в бетоне

Виды наполнителей

Заполнители для растворов и бетонов можно классифицировать по назначению:

• Для тяжелых или легких бетонов;
• Декоративных;
• Теплоизоляционных;
• Кислотостойких и других видов специальных материалов.

Кроме того все существующие виды заполнителя можно поделить на два типа:

Теперь подробней рассмотрим предназначение каждого.

Мелкий

Использование мелкого наполнителя необходимо для уменьшения пустот между частицами крупного заполнителя. От того насколько удачно будут расположены частицы, зависит то, насколько крепким получится бетон.

Мелкий заполнитель для бетона состоит из мельчайших частиц. Преимущественно, в качестве мелкого заполнителя используют песок. Основным его достоинством является минимальный размер крупиц, который составляет 0,16-5 мм, а также высокая плотность — 1,8 г/см3.

Песок существует двух типов:

• Природный – полученный в результате разрушения горных пород естественным путем;
• Искусственный – полученный в результате специальной обработки горной породы.

Чаще всего используют природный песок следующих видов:

На фото — кварцевый песок

Для определения качества песка необходимо обратить внимание на такие моменты как:

• Минеральный и зерновой состав;
• Наличие вредных примесей.

Зерновой состав заполнителя определяют при помощи набора сит с разными размерами ячеек. Конечно, весь песок просеивать не обязательно, одного-двух килограммов будет вполне достаточно. Крупных зерен в его составе должно быть не более 5 процентов, кроме того, в нем не должны присутствовать частицы более 10 мм.

Контрольные лабораторные сита для песка

Специалисты даже придумали специальный термин – «модуль крупности». Этот термин означает соотношение оставшихся крупных частиц в сите к остальному песку, взятому для пробы.

В итоге можно сказать, что крупность заполнителя бетона является важным моментом, который влияет на качество бетона. Поэтому при его использовании необходимо, следить за процентным соотношением размеров частиц. Мельчайших крупинок вроде пыли должно быть не более трех процентов, а фракций размером 0,16 – не более 10 процентов.

Обратите внимание!
Содержание глины в песке способно уменьшить морозостойкость бетонной конструкции.
Поэтому песок перед использованием принято очищать путем промывки.

При использовании природного песка необходимо также обращать внимание на содержание примесей в составе. Иногда встречается наполнитель с органическими добавками, использование которого приводит в будущем к разрушению цемента. Наличие таких примесей определяется цветовым методом.

Надо сказать, что существуют безусадочный бетон на мелком заполнителе, в который добавляют специальные смеси и полимерную фибру. Особые свойства материал получает благодаря применению мельчайших фракций наполнителя. Фибра в этом случае повышает прочность бетона.

Гравий для бетона

Крупный заполнитель

Наиболее распространенные крупные заполнители – это гравий и щебень.Их частицы должны находиться в пределах 5-70 мм. Однако, размеры во многом зависят от типа бетона. К примеру, крупность заполнителя для тяжелого бетона, используемого для массивных конструкций, может составлять вплоть до 150 мм.

Если выбирать между щебнем и гравием, то лучше отдать предпочтение щебню, так как в гравии чаще бывают различные примеси. Щебень же получают искусственным путем, за счет дробления горных пород, поэтому он лишен таких недостатков.

Совет!
Как правило, в строительстве применяют настолько прочный бетон, что его обработка становится сложной задачей.
Для ее решения используют алмазный инструмент, в частности зачастую применяется резка железобетона алмазными кругами или шлифовка алмазными чашками.

В отличие от гравия, зерна щебня обладают угловатой формой, приближенной к кубической.Благодаря шероховатости, такие частицы лучше сцепляются с цементом.Поэтому, для получения высокопрочных бетонов используют исключительно щебень.

Чтобы проанализировать качество крупного наполнителя, надо определить его минеральный и зерновой состав. Кроме того, следует обратить внимание на степень прочности исходной породы. Она должна в 2 или хотя бы в 1,5 раза превышать прочность бетона соответствующей марки.

Обратите внимание!
От морозостойкости наполнителя будет зависеть морозостойкость всей бетонной массы.

Специальные заполнители

Как уже было сказано выше, иногда используют некоторые специальные заполнители бетона, которые позволяют наделить материал теми или иными свойствами. Далее ознакомимся с основными видами таких наполнителей.

Пористые

Пористые заполнители для легких бетонов по происхождению условно делятся на три вида:

• Естественного (природного)происхождения;
• Полученные искусственным путем;
• Побочные продукты (отходы промышленного производства).

К природным материалам относятся следующие наполнители:

• Пемза — представляет собой пористую породу волокнистого или губчатого строения, которая состоит из вулканического кислого стекла;
• Вулканический шлак — крупнопористая порода губчатого или ноздреватого строения.
• Вулканический туф — представляет собой мелкопористую породу, состоящую из пепла и сцементированного вулканического стекла.
• Карбонатные породы — к таким относятся известняки-ракушечники, пористые известняки, известковые туфы и пр.

К искусственным пористым заполнителям относятся следующие материалы:

• Керамзит и всевозможные его разновидности, такие как шунгизит, глинозольный керамзит, зольный гравий, вспученные трепел и аргиллит. Его получают путем обжига со вспучиванием специальных гранул из золошлаковой смеси, песчано-глинистых и глинистых пород или золы-уноса.
• Аглопорит – получаю путем обжига со спеканием шихта из песчано-глинистых пород, а также переработки и сжигания твердого топлива (отходов углеобогащения, золы ТЭС).
• Гранулированный шлак – получают путем быстрого охлаждения расплавов шлаков.
• Вспученный перлит — образуется в результате обжига и вспучивания водосодержащих вулканических стекол, таких как обсиданин и перлит.
• Вспученный вермикулит, получают обжигом и вспучиванием гидратированных природных слюд.

Что касается заполнителей из отходов производства, то к ним относятся:

• Топливные шлаки – получают при химической переработке или сжигании антрацита, бурого и каменного угля.
• Отвальные металлургические шлаки – образуются в результате охлаждения расплавленных металлургических шлаков.
• Грубодисперсные золы-уносы и золошлаковые смеси – получают при сжигании твердых видов топлива в пылевидном состоянии.

Обратите внимание!
Легкий бетон на пористых заполнителях по ГОСТу32496-2013 должен содержать в своем составе фракции размером не менее 5 мм и не более 40 мм.

Полистирол для бетона

Теплоизоляционные наполнители

В некоторых случаях необходимо наделить бетон теплоизоляционными свойствами, к примеру, при выполнении «теплых» стяжек.

В этом случае применяют сверхлегкие наполнители, к которым относятся:

• Полистирол – данный компонент представляет собой вспененные гранулы, которые добавляют в раствор при изготовлении бетона. Надо сказать, что данный материал используют даже при возведении несущих конструкций. Их теплоизоляционные свойства позволяют уменьшить толщину стен.
• Древесные опилки – также обладают хорошими теплоизоляционными свойствами и позволяют значительно снизить вес материала.

Совет!
Нередко после заливки бетона возникает необходимость в выполнении в нем отверстий.
В этом случае наиболее эффективным способом обработки является алмазное бурение отверстий в бетоне.

Добавки

Помимо наполнителей, существует множество добавок в бетон, которые также способны наделить его определенными свойствами или даже изменить структуру.

К таким относятся:

• Антипирены (бура, сурьма, диаммоний фосфат и другие) – эти вещества под воздействием температуры расплавляются и выделяют газы, способные противостоять горению. Такие добавки используют, когда необходимо наделить материал противопожарными свойствами.
• Порозаполнитель для бетона – позволяет скрыть поры бетона и тем самым сделать его более влагостойким и прочным. После обработки бетонной поверхности этим составом, свойства бетона становятся схожими с гранитом. Правда, порозаполнитель не добавляют в раствор, а наносят на застывшую поверхность бетона.
• Газообразователи – позволяют изменить структуру бетона и сделать ее пористой. Как правило, в качестве газообразователя используют алюминиевую пудру, которая вступает в реакцию со щелочью и выделяет при этом газ, делая структуру бетона пористой. Такие добавки используют при изготовлении газобетона. Надо сказать, что инструкция по изготовлению неавтоклавного газобетона довольно простая, поэтому он может быть произведен прямо на строительной площадке.

Совет!
Применять добавки можно при изготовлении бетона своими руками, однако, в продаже существуют и готовые смеси, предназначенные для тех или иных целей.

Также существуют добавки, которые ускоряют застывание раствора, делают его более пластичным или наделяют некоторыми другими особенностями.

Вывод

Заполнители являются важным компонентом бетона, который способен кардинально изменить свойства материала. Поэтому к их выбору необходимо подходить очень ответственно, учитывая свойства, которые требуются от бетона в том или ином случае.

Из видео в этой статье можно получить дополнительную информацию по данной теме.

Современные технологии значительно упростили жизнь строителей. К примеру, на смену традиционному пришел облегченный бетон. Легковесные «кирпичики», востребованные керамзитобетонные блоки, пористые материалы стремительно завоевывают популярность. Поговорим о том, в чем заключается их преимущество, каковы недостатки, можно ли делать подобные изделия своими руками.

Основные преимущества

Легкими бетонами называют те виды, средняя плотность которых в сухом виде вписывается в диапазон от двухсот до двух тысяч кг/м3 ( для сравнения, у традиционного этот показатель — 2400-2500 кг/м3). Преимуществ у облегченного бетона действительно немало. Одно из главных, как понятно из самого названия материала – малый вес. Благодаря этому возведение построек идет быстрее, обходится в меньшую сумму из-за экономии на доставке стройматериалов, непосредственно на работе. А еще отпадает необходимость усиливать фундамент здания.

Что до инженерных и эксплуатационных качеств, то в плюс облегченному бетону идут:

• возможность высотных работ без использования специальных подъемных механизмов;
• универсальное использование (из «невесомых» блоков сооружают стены, перегородки, перекрытия и т.п.);
• низкая теплопроводность;
• стойкость к действию минусовых температур (наилучшими характеристиками в этом плане обладают изделия с применением качественного портландцемента);
• отличные показатели по шумоизоляции.

Вернуться к оглавлению

Недостатки

Козырем облегченных бетонов считаются специально создаваемые поры, которые придают им вышеперечисленные положительные свойства. Впрочем, они же обуславливают и недостатки блоков:

• меньшую прочность по сравнению с традиционными, тяжелыми материалами;
• более высокий уровень поглощения влаги. Она проникает именно сквозь искусственно сотворенные пустоты. Посему настоятельно рекомендуется оштукатуривание внешних, внутренних поверхностей.

Вернуться к оглавлению

Виды материала

Облегченный бетон бывает:

• Ячеистым (газо-, пенобетон). В первом пузырьки получаются благодаря реакции извести и алюминиевой пудры, входящих в смесь. Во втором поры делают, соединяя цементный раствор с пеной, которую готовят отдельно.
• Пористым. К ним относят изделия с применением пористых заполнителей. В частности, это популярные керамзитобетонные блоки, в состав которых наряду с цементом, водой, песком включен керамзитовый гравий (гранулы получают, обжигая в специальных печах глину либо глинистый сланец). В данную группу входит и полистиролбетон – замесь портландцемента, воды, гранул вспененного полистирола, а также древесной омыленной смолы (добавки, вовлекающей воздух).
• На органических агрегатах (заполнителях) – волокне, стружке, опилках. Примеры таких изделий – фибролит, гераклит.

Помимо этого, применяется классификация по предназначению. Согласно ней, облегченный бетон относят либо к конструкционным, либо к теплоизоляционным материалам. Идет деление и зависимо от вяжущего компонента (цемент, известь, гипс, смешанный тип).

Применение для фасадов

Охотно пользуются облегченным бетоном при реконструкции фасадов. Для этих целей применяют как ячеистые материалы, так и керамзитобетонные блоки (в основном, на наиболее уязвимых для внешнего воздействия цоколях зданий).

Обязательным условием является последующее оштукатуривание стеновых блоков.

Замешивание раствора

Единственный путь к тому, чтобы облегчить вес бетонного материала – применение различных способов, чтобы обогатить его воздухом. Достигают цели так:

• Меняя традиционные заполнители облегченными. К таковым относятся пемза, шлаки (металлургический гранулированный, вспученные перлит и вермикулит), , опилки, шелуха риса и другие. Эти агрегаты – огнестойкие, благодаря ячеистой структуре они улучшают собственное схватывание раствора.
• Вводя газы или воздушные пузырьки при смешивании. Благодаря специальным добавкам- реагентам в замеси выделяются водород либо кислород. Для пенобетонов используют пенообразователи ( синтетический, белковый). Его можно сделать и своими руками, для чего практикуют использование сосновой канифоли, столярного костного клея, каустической соды.

Вернуться к оглавлению

Затвердевание составов

Твердение составов происходит естественным путем либо посредством специального воздействия. Так, например, востребованный керамзитобетонный блок 28 дней «выдерживают» в специальных формах. Пенобетон, газобетон «застывают» либо в естественной среде, либо пропариваются в автоклавных печах – последний метод улучшает прочностные характеристики изделий.

Собственноручное изготовление

Изготовление облегченной версии бетона возможно своими руками. Как правило, речь о керамзитобетонных блоках, растворах со вспученным перлитом, шариками пенопласта. Но вот для получения пенобетона в домашних условиях уже понадобится пеногенератор. Главное в этом деле, говорят эксперты – подобрать рецепт смеси, соблюсти баланс воды и цемента.

Вместо резюме

Использование легких бетонов уже давно называют прорывом в строительстве. Из-за меньших по сравнению с привычными характеристик прочности применяют подобные блоки, заливку там, где не требуется «суперустойчивости». В то же время, разнообразие типов материала открывает широкие перспективы для зодчих.