Керамзитобетонные панели

Введение

Преимущественное производство однослойных керамзитобетонных стеновых панелей в нашей стране в последние десятилетия было обусловлено простотой и технологичностью их конструктивного решения, низкой трудоемкостью производства, малым расходом металла. Распространению этой конструкции в определенной степени способствовал ограниченный объем производства высокоэффективных теплоизоляционных материалов.  
Развитие рыночных отношений в экономике страны вызвало резкий рост цен на энергоносители. В связи с этим встала задача экономии энергоресурсов, в том числе и снижения энергозатрат при эксплуатации зданий. Для ее решения в России введены в действие Изменения № 3 к СНиП II-3-79* "Строительная теплотехника", которыми нормативное сопротивление теплопередаче стен с 2000 г. увеличивается примерно в 3,3-3,4 раза с целью довести нормы требования к теплозащите стен до уровня норм стран Северной Европы. Планируемая экономия тепла от этих мероприятий должна составить 20-35 %.  
Преимущественное производство однослойных керамзитобетонных стеновых панелей в нашей стране в последние десятилетия было обусловлено простотой и технологичностью их конструктивного решения, низкой трудоемкостью производства, малым расходом металла. Распространению этой конструкции в определенной степени способствовал ограниченный объем производства высокоэффективных теплоизоляционных материалов.

 

 

 

 

 

 

 

1.Керамзитбетон представляет собой легкий бетон, в котором заполнителем является керамзит — ячеистый материал в виде гранул. Керамзит производится на крупных предприятиях и занимает ведущее место в применении твердых пористых заполнителей. Керамзитобетон приобрел распространение в Казахстане более 60 лет назад и уже успел пройти проверку временем в наших климатических условиях. Изделия из керамзитобетона используются в качестве несущих конструкций в жилищном и промышленном строительстве. Керамзит, кроме того, используют как заполнитель и теплоизоляционный материал.

Объемный вес керамзитобетона  высоких марок примерно в 1,5 раза меньше, чем тяжелого. Таким образом, применение керамзитобетона позволяет снизить вес зданий и конструкций до 30%. У керамзитобетона принципиально выше показатели по морозостойкости, прочности и долговечности по сравнению с другими ячеистыми бетонами. При этом несколько хуже показатели по теплопроводности. Этот недостаток зарубежные строители восполняют применением многослойных технологий при возведении стеновых панелей. Керамзитобетон по сравнению с тяжелыми бетонами обладает высокой пористостью, его нельзя разрезать пилой. Этот, по мнению строителей малоэтажных домов, «недостаток» превращается в преимущество уже при эксплуатации зданий: всевозможный крепеж в таких стенах держится прочнее. Керамзитобетон пользуется большой популярностью в Германии, Голландии, Финляндии, Норвегии, Чехии. Причем блоки керамзитобетона называют «биоблоками», поскольку в качестве исходного сырья используются только природные компоненты (суглинки, вспученная и обожженная глина).

1.1.Характеристика выпускаемой продукции

Наружные стеновые панели применяются как ограждающие конструкции в жилых домах, строящихся по методам крупнопанельного и объёмно-блочного домостроении.

Панели классифицируют по следующим признакам, характеризующим  их типы:

1. Назначению в здании;

2. Конструктивному решению;

3. Числу основных слоев.

По назначению в здании панели подразделяют на панели для:

-  надземных этажей;

-  цокольного этажа  или технического подполья;

-  чердака.

По конструктивному  решению панели подразделяют на:

-  цельные;

-  составные.

По числу основных слоев панели подразделяют на:

-  однослойные;

-  слоистые (двух- и  трехслойные).

Слоистые панели могут  быть сплошными (без воздушных прослоек) и с воздушными прослойками. Двух- и трехслойные панели с воздушной  прослойкой, расположенной за наружным слоем, в дальнейшем именуются двух- и трехслойными панелями с экраном, также могут выпускаться сплошные и с оконным проёмом.

Наружные стеновые панели изготавливаются в соответствии с требованиями ГОСТ 11024.

Требования к бетону и раствору для изготовления наружных стеновых панелей приведены в таблице 1.

 

Таблица 1 - Требования к бетону и раствору

Нормируемые требования	Нормируемые величины
Вид бетона	Керамзитобетон
Марка бетона по прочности на сжатие, не ниже	М50
Класс бетона по прочности на сжатие, не ниже	В3,5
Коэффициент вариации прочности бетона по сжатию в партии, не более:	10%
Нормируемая отпускная прочность  бетона и раствора от класса или  марки по прочности на сжатие, не менее:	80%
Марка по морозостойкости, не ниже:	F15
Средняя плотность бетона от марки  по средней плотности может превышать не более	5%
Максимальная марка по средней  плотности	Пл 900
Теплопроводность (коэффициент теплопроводности) бетона в сухом (высушенном до постоянной массы) состоянии, Вт/(м·°С)	0,27

 

Легкий бетон, материалы  для его изготовления и смеси должны удовлетворять требованиям ГОСТ 25820.

Арматурная сталь должна удовлетворять требованиям ГОСТ 5781.

В однослойных наружных панелях из лёгкого бетона предусмотрен фактурный и штукатурный слои из цементно-песчаного раствора марки  М100.

1.2.Структура

По структуре (степени  пористости) бетона различают плотный, крупнопористый (беспесчаный) и поризованный керамзитобетон.

Для повышения прочности  и модуля упругости керамзитобетона  в керамзитобетонную, смесь добавляют  кварцевый песок.

В ряде случаев в последнее время изготовляют керамзитобетон из керамзитного крупного заполнителя (гравия) и кварцевого песка без добавок керамзитового песка.

В качестве вяжущего в  керамзитобетоне применяется преимущественно  портландцемент марки не ниже 400 с  наименьшим количеством пуццоланизирующих добавок, без пластификаторов. Возможность применения пуццолановых и шлакопортландцементов, должна устанавливаться опытным путем для каждого материала в связи с тем, что в дробленом керамзите содержится значительное количество пыли, повышенное содержание которой как гидравлической добавки может снизить воздухостойкость и водостойкость, бетона.

Увеличение расхода  цемента в керамзитобетоне приводит к повышению прочности, но одновременно к увеличению объемного веса керамзитобетона. Таким образом, сокращение (до определенных пределов) расхода цемента для керамзитобетона является средством снижения его объемного веса. Это определяет необходимость применения для керамзитобетона портландцемента марки не ниже 400.

Пластифицированный ССБ  цемент использовать не следует, так как при этом снижается прочность бетона в раннем возрасте. Целесообразно применять гидрофобный цемент, снижающий водопоглощение бетона. В керамзитобетонах, подвергающихся тепловой обработке, желательно применять алитовые цементы (содержащие трехкальциевого силиката не менее 45%) с содержанием трехкальциевого алюмината 10—12%.

Марка бетона и объемный вес не полностью характеризуют  свойства керамзитобетона. В зависимости  от зернового состава, его структуры  изменяются свойства 'бетона: керамзитобетон может быть крупнопористый, с межзерновой пористостью, умеренно плотный и плотный.

Керамзитобетон с межзерновой  пустотностью (М/М + К=0,2) имеет меньшую  прочность при растяжении, чем  крупнозернистый бетон, из-за меньшего расхода цемента по сравнению с крупнозернистым бетоном при наличии большой межзерновой пустотности.

Увеличение объема растворной части бетона приводит к повышению его пластичности, при растяжении, от чего увеличивается отношение RpM/Rp.

Исключение межзерновой  пустотности при минимальных расходах керамзитового песка и цемента (М/М + К—Q,3) обеспечивает максимальную прочность при растяжении на изгиб.

Дальнейшее увеличение показателя М/М + + К приводит к уменьшению прочности как при осевом растяжении, так и при изгибе.

Объемный вес керамзитобетона в зависимости от изменения содержания керамзитового песка имеет минимум при полном заполнении межзернового пространства гравия растворной частью.

Мелкозернистый керамзитобетон имеет такое же значение коэффициента теплопроводности, что и крупнозернистый, несмотря на то, что объемный вес его больше на 24%.

Обеспечивая на производстве целенаправленную и однородную структуру  керамзитобетона, можно резко повысить эксплуатационные качества ограждающих  конструкций и снизить их стоимость.

Необходимость снижения веса керамзитобетонных конструкций требует назначения минимально допустимых прочностных показателей. Поэтому на производстве должно уделяться серьезное внимание соблюдению всех требуемых параметров керамзитобетона.

Принципы подбора состава и основные правила приготовления керамзитобетона аналогичны изложенным выше общим положениям по легким бетонам.

При назначении объемного  веса керамзитобетона надо учитывать, что влажность его в производственных условиях 12%, а равновесная эксплуатационная влажность 5—7% (ГОСТ 11024-64).

Бетонная смесь должна иметь требуемую удобоукладываемость  при минимальном расходе воды. Для уменьшения расхода воды, улучшения  формовочных свойств бетонной смеси (повышения связности и начальной  структурной прочности), а также комплексного улучшения свойств затвердевшего бетона (уменьшения усадки, повышения водостойкости,

морозостойкости, трещиностойкости и др.) рекомендуется вводить с  водой затворения в небольших  количествах добавки (0,1—0,2%) от вeca цемента  гидрофобизующих кремнийорганических жидкостей.

1.3 Свойства

Самым важным свойством  бетона является его прочность, т. е. способность сопротивляться внешним  силам не разрушаясь, поэтому за критерий прочности керамзитобетона  строители приняли предел прочности  керамзитобетона при сжатии. Чтобы определить прочность керамзитобетона, из него изготовляют Эталонный кубик с ребром 200 мм, если разрушился при нагрузке 80 тонн, то предел прочности при сжатии будет равен 20 МПа.

В зависимости от прочности  на сжатие керамзитобетон делится на марки. Марку керамзитобетона строители определяют по пределу прочности эталонного кубика с ребром 200 мм. Так, в Казахстане в строительстве применяют следующие марки керамзитобетона: «200», «150», «100» и ниже. Выбор марки зависит от тех условий, в которых будет работать керамзитобетон.

Прочность керамзитобетона  зависит от прочности керамзитового  заполнителя (керамзита) и от качества растворенного в воде цемента: бетон  будет тем прочнее, чем прочнее  керамзитные заполнители и чем  лучше они будут скреплены цементным клеем. Прочность природного керамзита не изменяется со временем, а вот прочность керамзитобетона со временем растет.

Другим важным свойством  керамзитобетона является плотность  – отношение массы материала  к его объему. Плотность керамзитобетона всегда меньше 100%.

Плотность сильно влияет на качество керамзитобетона, в том  числе и на его прочность: чем  выше плотность керамзитобетона, тем  он прочнее. Поры в керамзитобетоне, как правило, появляются при его  изготовлении: в результате испарения излишней воды, не вступившей в химическую реакцию с цементом при его твердении, при недостатке цемента.

С плотностью связано  и обратное свойство керамзитобетона  – пористость – отношение объема пор к общему объему материала. Пористость как бы дополняет плотность керамзитобетона до 100%. Как бы ни был плотен керамзитобетон, в нем всегда есть поры!

Водостойкость – свойство керамзитобетона противостоять действию воды, не разрушаясь. Чтобы определить водостойкость керамзитобетона, изготовляют два образца: один в сухом виде раздавливают на прессе и определяют его нормальную прочность. Другой образец предварительно погружают в воду, а после насыщения водой также разрушают на прессе. Из-за ослабления связей между частицами прочность образца уменьшается. Отношение прочности насыщенного водой образца к прочности образца в сухом виде коэффициентом размягчения материала. Для керамзитобетона он больше 0,8.

Теплопроводность характеризует  способность керамзитобетона передавать через свою толщину тепловой поток, возникающий из-за разности температур на поверхностях керамзитобетона. Теплопроводность керамзитобетона почти в 250 раз меньше, чем у стали, но зато выше, чем у строительного кирпича.

Сравнительно невысокая  теплопроводность обеспечивает керамзитобетону  высокую огнестойкость – способность материала выдерживать действие высоких температур. Керамзитобетон может выдержать в течение длительного времени температуру выше 1000° С. При этом он не разрушается и не трескается.

Все знают, что если в  поры камней проникает вода, то, замерзая, она расширяется и тем самым разрушает даже самые крепкие горные породы. Керамзитобетон же при насыщении водой может выдерживать многократное замораживание и оттаивание. При этом он не разрушается и почти не снижает своей прочности. Это свойство называется морозостойкостью.