Домой Применение бетона Силикатные бетоны

Силикатные бетоны

Основные операции при создании силикатобетонных материалов

При создании силикатобетонных материалов осуществляется следующий порядок:

  1. добыча песка, выделение из него крупных фракций;
  2. добыча известняка, его термический обжиг;
  3. дробление извести;
  4. смешивание извести, песка, гипса, помол в шаровой мельнице;
  5. приготовление смеси. В бетоносмесителях при принудительном перемешивании к извести, песку, добавляют воду;
  6. формирование заданных изделий;
  7. твердение в автоклавах отформованных деталей при диапазоне температур 174 – 200 градусов, давлении в пределах 0,8 – 1,5 МПа. Если требуется изготовить плотное изделие, пользуются известью, имеющей удельную поверхность до 5000 см2/г, песок с показателем 4000 см 2/г;
  8. охлаждение изделия в автоклаве либо после извлечения из автоклава.

Особенности

Силикатные бетоныпо большей части представляют собой мелкозернистые смеси, которые твердеют в автоклаве. Отличие их от других составов заключается в том, что песок здесь не только заполнитель, но и один из компонентов вяжущего вещества известково-кремниземистого типа. Именно химическая реакция между известью и песком, которая происходит в автоклаве, обеспечивает создание твердого искусственного камня.

Использование кварцевого песка легко объяснимо: после того, как известь вступает в реакцию с кварцем, образуются соединения кальция – гидросиликаты. Они играют важную роль в процессе твердения материала и набора им прочности.

Силикатные бетоны изготавливаются из песков, содержание кремнезема в которых может достигать 80%. В ряде случаев допустимо использование аморфных его разновидностей, которые мало чем отличаются от кварца в ходе химической реакции. Данные вещества практически не представляют опасности для такого бетона, поскольку в результат проведения обработки в автоклаве большее количество щелочей связывается кремнеземом.

2 Силикатные бетоны и изделия из них

Силикатные
бетоны подразделяются на плотные и
легкие ячеистые. Основным сырьем для
плотных бетонов служат известь и
кварцевый песок. Рекомендуется применять
быстрогасящуюся кальциевую известь с
активностью более 70 %. Лучшим является
песок с шероховатой поверхностью.

Для
повышения прочности бетона применяют
известково-кре-мнеземистое вяжущее,
получаемое совместным помолом негашеной
извести и кварцевого песка до удельной
поверхности 3000–5000 см²/г, взятых в
соотношении от 30 : 70 до 50 : 50 %.

Тонкомолотый
песок оказывает большое влияние на
свойства бетонов. С возрастанием его
дисперсности повышаются прочность,
морозостойкость изделий.

В
качестве кремнеземистого компонента
вместо кварцевого песка могут применяться
кварцево-полевошпатовые пески,
металлургические шлаки, золы
ТЭС, нефелиновый шлам, отходы производства
аглопорита, керамзита.

Вода не должна
содержать вредных примесей.

Силикатные
бетоны могут изготавливаться
мелкозернистыми только на природных и
дробленых песках и с применением крупных
плотных или пористых заполнителей с
размером зерен не более 20 мм.

В
качестве заполнителей рекомендуется
применять щебень из доменного шлака,
щебень и песок аглопоритовые, гравий и
песок керамзитовые, щебень и песок
пористый из металлургического шлака.
К заполнителям предъявляются те же
требования, что и для цементного бетона.

Изделия
из силикатного бетона изготавливаются
чаще всего на оборудовании для изготовления
изделий на цементах.

Производство
изделий включает следующие технологические
операции: приготовление
известково-кремнеземистого вяжущего,
силикатобетонной смеси, формование
изделий и тепловлажностную их обработку
в автоклавах.

Измельчение
извести с песком до необходимой
дисперсности, т.е. получение
известково-кремнеземистого вяжущего,
производится в шаровых мельницах.
Приготавливают смесь в бетоносмесителях
принудительного смешивания. Основной
способ формования изделий – вибрирование.
Тепловлажностную обработку силикатных
изделий выполняют в автоклавах, которые
представляют собой цилиндрические
горизонтальные сосуды диаметром 2,0–3,6
и длиной 19–40 метров, закрываемые
герметически крышками. По длине автоклава
проложены рельсы, по которым загружаются
вагонетки с изделиями. Автоклав оборудован
магистралями для впуска и выпуска
насыщенного пара. После загрузки
автоклава крышки закрывают и впускают
пар по определенному режиму. Температура
пропаривания составляет 174,5–200 °С,
давление, как правило, – 0,8–1,3 МПа. Общее
время тепловлажностной обработки –
8–17 часов.

Плотные
силикатные бетоны по прочности на сжатие
подразделяются на классы от В5 до В60; на
марки: по морозостойкости от F35
до F600,
по водонепроницаемости от W2
до W10,
по средней плотности от Пл 1000 до Пл 2400.

Из
плотного силикатного бетона изготавливают
железобетонные плиты для покрытия
городских дорог, трамвайных путей,
тротуарные плитки, бортовые камни,
несущие армированные конструкции для
промышленного и гражданского строительства,
которые успешно заменяют конструкции
из цементного железобетона. Имеется
опыт применения тяжелых силикатных
бетонов для изготовления шпал с
предварительно напряженной арматурой,
тюбингов для тоннелей.

Арматурная
сталь в конструкциях, эксплуатируемых
при относительной влажности воздуха
до 60 % , не корродирует. При повышенной
влажности среды арматуру необходимо
защищать от коррозии.

Силикатные
бетоны на пористых заполнителях –
керамзите, аглопорите, шлаковой пемзе
и других применяются для изготовления
ограждающих конструкций зданий.

Ячеистые
силикатные бетоны с пено-и газообразователями
освещены в подразд. 4.9.2.

Основное применение

Силикатный бетон является редким типом бетона, нечасто используемым в обычном строительстве.

Силикатные бетоны представляют собой группу бесцементных бетонов, которые получают при смешивании песчано – известкового, зольно – известкового, а также кремнеземистых и известковых вяжущих компонентов.

  1. Максимальное значение имеет ячеистый силикатный бетон, который заполнен равномерно расположенными воздушными ячейками либо пузырьками. Подобный материал обладает отличными теплоизоляционными свойствами.
  2. Плотный силикатный бетон – основа для изготовления конструкций в промышленном, жилищном, сельском строительстве: панелей перекрытий и внутренних стен; балок; лестничных площадок и маршей; карнизных плит; колонн и прогонов
  3. Тяжелые бетоны используют в настоящее время для создания безасбестового прессованного шифера, напряженно армированных бетонно – силикатных железнодорожных шпал, изготовления армированных силикатобетонных железнодорожных шпал.
  4. Автоклавный плотный силикатный бетон используется для изготовления несущих панелей для внутренних стен, создания панелей перекрытий.
  5. Плотный силикатный бетон применяется для создания основания автомобильных трасс, в строительстве шахт.
  6. Силикатный материал на пористых наполнителях – новый вид бетона.  Для его создания используют пористые заполнители: вспученный перлит, керамзит, шлаковую пемзу.

В малоэтажном строительстве можно применить данный материал для следующих  целей:

  • изготовления элементов несъемной железо – силикатной опалубки при создании ленточного фундамента;
  • изготовить фундаментальные блоки;
  • сделать блоки для подвальных стен;
  • создать лестничные марши и ступени;
  • изготовить черепицу;
  • оформить линейные элементы стропильной системы; создать для черепичной кровли обрешетку.
  • Баня из газобетонных блоков своими руками
  • Приготовление бетона вручную: пропорции, таблица
  • Бетон своими руками

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.

Сфера использования

8a6041971a5400ce8785877814e057f9.jpgСиликатный бетон считается редким материалом. При бытовом ремонте его практически не используют, а вот при масштабном строительстве он станет незаменимым помощником. Вам может показаться, будто силикатными бетонами не пользуются вовсе, но это не так. Использование силикатного вида бетона подойдет:

  • для теплоизоляции. Ячеистый силикатный материал считается наиболее эффективным/удобным для теплоизоляционных работ (он состоит из воздушных ячеек-пузырьков);
  • как заполнитель для конструкций промышленного, жилищного, сельского назначения;
  • для панелей перекрытий, внутренних стен;
  • для балок, лестничных пролетов, маршей, колонн, прогонов, плит из карниза;
  • заполнитель для безасбестового прессованного шифера, армирования силикатобетонных железнодорожных шпал;
  • для несущих панелей и перекрытий;
  • для автомобильных трасс, подземных шахт;
  • заполнитель для опалубки ленточного фундамента;
  • для фундаментальных блоков;
  • как заполнитель для черепицы, блоков, подвальных стен, черепичной кровли, линейных стропильных систем.

Данные типы бетонов делятся на несколько видов

  • Теплоизоляционные, которые имеют плотность до 550 кг/М3;
  • Конструктивно-теплоизоляционные, плотность которых находится в пределах от 550 кг/М3 до 950 кг/М3;
  • Конструктивные более 950 кг/М3.

Для повышения прочности используется плотный зернистый кремнеземистый компонент, а перемешивание производится в специальном скоростном смесителе. Дисперсное армирование состава волокнистыми добавками увеличивает устойчивость на излом.

Свойства ячеистого бетона улучшаются после вибрационного воздействия на приготовленную смесь это способствует интенсификации процесса газовыделения и созданию однородной мелкопористой структуры.

Силикатный бетон с мелкозернистым наполнителем может иметь предел прочности до 50 МПа, а высокопрочные составы и более 80 МПа. Повышенная морозоустойчивость позволяет изделию перенести более 300 циклов замораживания с последующим оттаиванием без разрушения структуры. Существенный прирост в данном направлении дает добавка портландцемента. Её объем составляет не более 14% от количества известково-кремнеземистого вещества.

О классификации

Бетон, используемый в современном строительстве, делят по шести основным характеристикам:

  • назначению;
  • средней плотности;
  • разновидности вяжущего вещества;
  • морозостойкости;
  • прочности;
  • водонепроницаемости.

372d298139b557333e05aba13a057322.jpg

Кремниевый материал, по его основному назначению, имеет следующую классификацию:

  • специальный;
  • конструкционный.

Также можно подразделить по разновидности силикатного заполнителя бетона на:

  • материалы, имеющие предел прочности при сжатии по оси в диапазоне 7,5 – 70;
  • материалы, имеющие предел прочности на растяжение по оси в диапазоне 1 – 4;
  • материалы, имеющие предел прочности на изгиб в пределах 2,5 – 7;
  • с водонепроницаемостью в пределах В 2 – В 10;
  • со средней плотностью 1000-2400 кг на кубический метр.

По своим свойствам данный материал аналогичен изделиям, изготавливаемым из цементного состава.

0f52267ef5e7de555baf6c50b1874cec.jpg

От чего зависит качество получаемых изделий

На качество автоклавных силикатных деталей зависит не только структура и состав добавок, но и правильность управления физическими явлениями, которые происходят на разных стадиях обработки смеси в автоклавах.

По объемной массе силикатные бетоны подразделяют на:

  • силикатные тяжелые бетоны,  которых заполнителями служат гравий, песок, щебень;
  • силикатные легкие бетоны, в них наполнителем выступает керамзит, вермикулит;
  • силикатные ячеистые бетоны, в роли наполнителя выступаю пузырьки воздуха, распределенные равномерно по всему объему изделия.

Внимание! Если изделие эксплуатируется по всем правилам, арматура, находящаяся в силикатном плотном бетоне, не подвергается химической и атмосферной коррозии.

Формовка крупногабаритных изделий осуществляется непосредственно на строительной площадке, прочность таких изделий (на разрыв) достигает 60 МПа.

7649e1979abaa8c0166bb4d4561a2a0d.jpg

Технология изготовления

69defc7505aa2c9645d27eacd226551c.jpg

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.

1 Общие сведения и классификация

Силикатными
называются искусственные каменные
материалы и изделия, получаемые из
извести, кремнеземистых составляющих
и воды, затвердевших в результате
автоклавной тепловлажностной обработки.
Сущность автоклавного твердения состоит
в следующем. Изделия на основе извести
в нормальных условиях имеют небольшую
прочность. Набор ее происходит
исключительно за счет твердения извести.
В среде насыщенного пара при температуре
174,5–200 °С и давлении 0,8–1,5 МПа кремнезем
приобретает активность и взаимодействует
с известью по схеме

Ca
(OH)2
SiO2+
(n – 1) H2O
→ CaO•SiO2nH2O.

Образуется
гидросиликат кальция – вещество высокой
прочности и водостойкости. Запаривание
изделий выполняется в автоклавах.

Способ
изготовления мелких камней из
известково-песчаной смеси с последующей
автоклавной обработкой был предложен
немецким ученым В. Михаэлисом в 1880 г.
Большой вклад в разработку технологии
изготовления и применения силикатных
материалов внесли П. И. Боженов, А. В.
Волженский и другие ученые.

К
группе силикатных материалов и изделий
относят бетоны и изделия из них, кирпич
и камни силикатные.

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.

Тяжелые силикатные бетоны

Данный материал отлично зарекомендовал себя при проведении различных строительных работ, поэтому сегодня он широко используется во многих областях. Из такого раствора получают различные ЖБИ изделия и элементы конструкций. В первом случае используется тяжелые мелкозернистые смеси, основным компонентом которых является кварцевый песок. Данный материал обеспечивает плотность до 2300 кг/м3 и высокие прочностные характеристики. В ряде случаев изготавливается искусственный камень, выдерживающий до 100 МПа. Для увеличения нагрузочной способности силикатные бетоны смешивают на основе тонкомолотого кварцевого песка и уплотненной известково-кремнеземистой смеси. Оказывает влияние и соответствующий режим автоклавной обработки.

Минусом конструкций, для которых используются силикатные бетоны, является низкий модуль упругости, который в несколько раз меньше, чем у цементных смесей. Очевидно, что данный параметр негативно сказывается на деформациях при кратковременном приложении значительных нагрузок. Кроме того, что ползучесть силикатного искусственного камня намного ниже, чем цементного.

Если рассматривать проблему полностью, то силикатные бетоны имеют то же значение суммарных деформаций, что и обычные, поэтому при замене тяжелой смеси на её силикатный аналог не требуется производить изменение структуры армирования.

Несмотря на то, что плотность данного материала часто оказывается ниже, чем у тяжелых смесей, специалисты все же используют его для отделки наружных конструкций промышленных сооружений и гражданских построек.

Можно ли приготовить бесцементные бетоны самостоятельно

Ответ на этот вопрос утвердителен, в большинстве случаев изготовить изделия из бесцементых бетонов, или возвести с их использованием сооружение или конструкцию своими руками, несложно. Дадим советы по каждому из видов материала отдельно.

Гипсобетон

8d8ced4f894bec798a55300beca89bf8.jpgИзготовление лепнины из гипсобетона

Инструкция крайне проста, все выполняется точно так же, как и при работе с обычным портландцементом.

  1. Смешиваем гипс и заполнители с водой.
  2. Заливаем материал в опалубку или форму.
  3. Ждем твердения смеси.

Правда в этом случае не нужно ухаживать за готовым изделием или конструкцией — твердение происходит быстро, в течение суток.

01a47144711adb5e7775850fdcb47f2c.jpgФормование карниза из гипсобетона

Совет. Гипс быстро набирает прочность. Если смесь на основе портландцемента можно укладывать на протяжении нескольких часов после приготовления, с этим вяжущим все нужно делать быстро, в течении нескольких минут.

Асфальтобетон

5d65dc0322ad44e2e4e5ed8a63c78e0e.jpgБитум — вяжущее для самодельного асфальтобетона

С этим материалом несколько сложнее.

  1. Готовим емкость, в которой будем нагревать битум, можно использовать старую бочку.
  2. Загружаем в нее куски битума.
  3. Начинаем осторожно нагревать.
  4. Когда битум начнет плавиться — перемешиваем.
  5. В полностью расплавленный битум вводим заполнители.
  6. Горячую смесь укладываем.

daf9eabadb8c9e24205ede6b6b7264ca.jpgГлавное аккуратно разогреть битум и перемешать его с заполнителями

Совет. Будьте осторожны: горячий битум от встречи с открытым огнем может воспламениться.

Силикатобетон

b788579ceed2a977912b10012b6f5324.jpgАвтоклавы для силикатных изделий — вряд ли они есть у кого-нибудь дома

Это, пожалуй, единственный из бесцементных бетонов, изготовление изделий из которого невозможно в домашних условиях. Конечно, если у вас в гараже не стоит случайно пресс и автоклав с подведенным острым паром.

Стеклобетон

544d90a83a93f9db3ddfce59dca810db.jpgЖидкое стекло — одно из вяжущих для бесцементных бетонов

Инструкцию (как и все последующие) можно даже не раскладывать по пунктам. В размешанное с катализатором жидкое стекло добавляем заполнители и формуем конструкцию. Твердение происходит в течение нескольких часов.

Щелочношлаковый бетон

Все довольно несложно, но вряд ли вы будете изготавливать этот вид бетона самостоятельно. Дело в том, что молоть шлак дома не имеет смысла. Если вы все же это сделали, то вводите в него жидкое стекло, перемешивайте с заполнителем и укладывайте в опалубку.

Полимербетоны

Изготовление изделий из полимербетона своими руками

Тоже не будем давать подробных рекомендаций — все зависит от того, какое вяжущее вы будете использовать.

  1. Если оно твердеет без нагрева, используем тот же метод, что и для стеклобетона.
  2. Для тех полимеров, которые формуются в горячем состоянии — технологии как для асфальтобетона (впрочем, он тоже вариант полимербетона).

Надеемся, наша статья для вас была полезной. Мы постарались, чтобы вы узнали о материалах, которые заменяют обычный серый портландцемент.
Хорошо если один из описанных выше бетонов вы выбрали для своего строительства.  Отлично если технология бесцементного бетона заинтересовала вас практически, и была использована в жизни. Ведь строительство — это не только цемент и кирпич…

Заключение

Данное вещество имеет широкий спектр применения, хоть и не считается универсальным. Простота изготовления/использования привлекает строителей. Кроме того, один из важнейших факторов — соотношение цены и качества. За небольшую цену можно получить смесь, которая прослужит десятки лет.

Приобрести силикатные смеси можно в каждом строительном магазине. Самостоятельно изготовление также предусмотрено. При наличии свободного времени, нужных материалов, создать состав не займет много времени. Напоминаем, что данный вид смеси не используется для бытовых ремонтов (максимально — для отделки помещений). Перед покупкой нужного вещества, объясните намерения консультанту, который даст советы по подбору нужных веществ.

Существует перспектива большего внедрения материала в обиход. Так, к примеру, существует несколько государственных проектов по благоустройству города с помощью данного бетона. Планируется постройка домов (на основе силикатных смесей), реконструкция помещений, облицовка зданий.

Оставьте ответ

Введите свой комментарий
Введите имя