Классификация, свойства и применение плотных силикатных бетонов и бетонов на бесклинкерных вяжущих

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.

Вернуться к оглавлению
https://youtu.be/8TkCSJafETE

Что собой представляет и состав

Традиционный силикатный бетон имеет вид бесцветного вещества, с прозрачной структурой, который не содержит цемента. Основной ингредиент состава — вяжущий ингредиент, чаще это известняк с примесью кремнеземнистого материала, что состоит из природного или синтетического пуццолана, кварцевого песка, металлургических отходов и древесной золы. Основной параметр ингредиента заключается в тонкости его помола, от этого показателя зависит качество бетона. В процессе смешивания образовывается химическая реакция, вследствие которой выводится гидросиликат кальция, что и способствует качественному скреплению монолита с наполнителями. Процедура осуществляется автоклавным способом ускорения. Такая технология приготовления — отличительное качество силикатного бетона от других смесей.

Сфера использования

Силикатный 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.

Вернуться к оглавлению

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

О термине

Месторождение природного битума — озеро Пич-Лейк на Тринидаде, от названия этого материала и произошло слово «бетон»

В общем понятии термин «бетон» — это смесь заполнителей и вяжущего. Какое вяжущее — не оговаривается, поэтому бесцементных бетонов существует множество. Посмотрите на улицу — дорога, скорее всего, покрыта асфальтом это тоже бетон, но только в нем вяжущим является органическое вещество — битум. Кстати правильное название асфальта — асфальтобетон.

Интересный факт. Само слово «бетон» французское: beton, произошедшее от латинского bitumen (битумэн — горное масло). В латыни так обозначали природный асфальт или битум (слова даже очень созвучны с русским). Так что можно считать, что самый правильный бетон, это асфальтобетон, а не смесь на основе портландцемента.

Немного истории

Бесцементный бетон применяли еще в Древнем Египте

На самом деле, бесцементные бетоны – это, наравне с глиняным (даже необожженным) кирпичом, один из самых древних материалов. Технология бесцементная бетона использовалась еще в Древнем Египте при строительстве пирамид.

Строения того времени стоят до сих пор, и не уступают в прочности современным. Для скрепления блоков они использовали раствор на основе извести, который со временем приобретал прочность и водостойкость.

Эта технология просуществовала тысячи лет до возникновения изобретения в технологии обжига клинкера и производства портландцемента в начале XIX века.

Древнеримский бесцементный бетон на основе пуццолана

Интересно. Открытые древними римлянами пуццолановые добавки, позволяли им делать изделия, по своим качествам очень близкие к современному бетону.

Портландцемент на сегодня является «кровью» строительной промышленности, большинство зданий возводится при широком его использовании. Однако ему есть и альтернативы — и довольно много. Рассмотрим материалы, которые принято называть бесцементными бетонами.

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.

Вернуться к оглавлению

Виды и характеристика

Бесцементный бетон классифицируется по объемной массе и распределяется на такие разновидности:

Тяжелый состав. Имеет крупный заполнитель в виде гравия, песка и щебня. Из такого класса смеси формируются крупногабаритные конструкции, прочность материала — 60 Мпа.
Легкий. Основа состава — керамзит и вермикулит. Используется для возведения перегородок, внутренних стен.
Ячеистый материал. Имеет пористую структуру. Характеризуется наличием пузырьков воздуха по периметру изделия. Рекомендован для эффекта теплоизоляции.

В зависимости от рецептуры приготовления силикатного материала разделяют специальный и конструкционный бетона.
Бетон без цемента разделяется на виды, каждый из которых наделен уникальной технологической рецептурой приготовления и отличается индивидуальными специфическими свойствами:

Специальный бетон. Его прочность достигает от 8 до 75 кг/м3.
Конструкционный. В свою очередь разделяется на материалы, что имеют среднюю прочность, от 900 до 2500 кг/м3, на низкопрочные — от 2 до 5 и водоотталкивающие смеси.

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.

Вернуться к оглавлению

Тяжелые бетоны

Отличие тяжелого вещества от обычного — наличие кварцевого песка. Он является основным компонентом мелкозернистой смеси. Песок обеспечивает устойчивость, плотность, морозостойкость конструкции из тяжелого силикатного вещества. В некоторых случаях применяют известняковые добавки, кремнеземистые смеси и прочее. Применение: строительные работы (ЖБИ, элементы конструкций), отделка наружных конструкций, гражданские постройки, жилые сооружения.

Недостаток: низкий модуль упругости, находится на несколько ступеней ниже цементных образований. Это негативно сказывается на деформациях при кратковременных значительных нагрузках. Обратите внимание, что ползучесть силикатного камня на порядок ниже цементного.

Преимущество: отсутствие необходимости в армировании (это вызвано значением суммарных деформаций).

Вернуться к оглавлению

Типы бесцементных бетонов

Приведем описание существующих бетонов, которые делаются без цемента. При этом, так как мы начали с истории, то постараемся и в описании придерживаться хронологии открытия материалов, которые могут заменить привычный портландцемент.

Первым должен бы быть, как мы уже говорили, известный еще в Риме пуццолан — мелкоизмельченный природный материал. Но его опустим по той причине, что сейчас он используется только как добавка в цемент. У нас же речь идет о смесях, в которых нет ни грамма обожженного клинкера.

Гипсобетон

Перегородка из гипсобетона

Здесь в качестве вяжущего используют природный материал гипс (алебастр). Гипсобетон известен практически с тех же времен, что и растворы на основе извести. По прочности уступает немного другим бетонам, зато легко формуется.

Кроме того при твердении этот бетон не усаживается, а наоборот, немного увеличивается в объеме. Это позволяет заливать из него изделия самой сложной формы. Имеет ровную белую поверхность, напоминающую мрамор (если в качестве заполнителя использовать чистый кварцевый песок).

Изделия из гипсобетона

К недостаткам можно отнести то, что он не влагостоек, из него нельзя делать конструкции и изделия которые будут находиться на открытом воздухе под воздействием атмосферных осадков.

Асфальтобетон

Асфальтобетон известен всем

Образцы твердого асфальтобетона

О нем мы уже говорили в начале нашей статьи. Для его приготовления используется битум, который получают при перегонке нефти. Очень редко вблизи месторождений может применяться природный асфальт. В расплавленное вяжущее вводят заполнители.

Большинство дорог по всему миру уложены из асфальтобетона

Материал относительно дешев и устойчив к воздействию влаги. В основном применяют для дорожной одежды, так как его очень легко укладывать.

Подавляющее большинство автодорог в мире устроены с его использованием. Также встречаются кровли с использованием асфальтобетона. К недостаткам можно отнести то, что при воздействии температуры теряет прочность и становится мягким.

Силикатобетон

Силикатный бетон по популярности догоняет обычный

Этот материал ненамного младше обычного бетона. Технологию разработали где-то на лет 40-50 позже портландцемента. Тогда же появились и первые постройки из кирпича, изготовленного данным методом.

Один из старинных домов из силикатного кирпича приведен на фото ниже. Но широко распространился он намного позже, в нашей стране дома из силиката стали появляться в середине прошлого века.

Старинный дом из силикатного кирпича

Так как это очень распространенный материал, уделим ему немного больше внимания — в том числе и более подробно перечислим его достоинства и недостатки.

Материал изготавливается путем обработки прессованных изделий из смеси песка и небольшого количества извести в автоклавах. Там, под воздействием пара под высоким давлением он приобретает прочность и водостойкость.

Силикатный кирпич всегда имеет точные размеры, что упрощает кладку

Кроме кирпичей, из силиката формируют и крупногабаритные блоки с пористой структурой, которые на сегодня очень популярны как материал, сочетающий в себе свойства теплоизоляционного и конструкционного.

Из силикатного бетона производят и крупногабаритные пористые блоки

Достоинства силикатного бетона

Небольшая цена изделий, обусловленная дешевым сырьем.
Возможность наладить производство практически в любой точке земного шара. Месторождения песка и известняка есть почти везде.
При изготовлении кирпича и блоков из этого материала, они не усаживаются и не усыхают, сохраняя форму и размеры. Выполнять кладку из них легко.
Изделия из силиката имеют почти чистый белый цвет.

Минусы силикатобетона

Из-за необходимости использования автоклавов, из материала нельзя отформовать крупногабаритные монолитные конструкции.
Меньшая чем у обычного бетона жаростойкость.
Также материал не любит влагу, хотя по морозостойкости не уступает другим материалам. Однако на сегодня разработаны технологии, устраняющие этот недостаток.

Интересный факт. В 90-е годы в Красноярском крае был возведен ряд зданий, в которых все элементы, включая фундаменты, были выполнены без использования портландцемента, в основном из силиката. Об этом широко писали издания, связанные со строительством. Они стоят до сих пор, хотя прошло уже почти три десятка лет, а условия в этом регионе довольно суровые. Причем, когда проверили фундаменты, оказалось что они не потеряли ни одного процента прочности.

Все последующие нижеописанные материалы появились позже, уже в ХХ веке.

Стеклобетон

Стеклобетонный блок

Изготавливают на основе силикатного стекла, калиевого или магниевого. Материал отличается отличной фактурой, также может быть почти прозрачным. По прочности, конечно, уступает обычному бетону. Имеет отличные гидроизоляционные свойства.

К недостаткам можно отнести то, что он плавится под воздействием относительно невысоких температур. Конечно, изделия из него не разрушатся от знойной погоды, но при воздействии пламени обязательно потеряют форму.

Шлакощелочной бетон

Материал получается при воздествии на измельченный шлак щелочи — жидкого силиката натрия или калия. По морозостойкости его могут превзойти только некоторые полимеры.

Поэтому он широко применяется для изготовления тротуарной плитки и бортовых камней.

Так же, как и традиционный бетон на основе портландцемента, он со временем набирает прочность. Но происходит это более интенсивно.
Например, после того как обычный цемент набрал марочную прочность, прирост этой характеристики резко замедляется буквально до нескольких процентов в год. Шлакощелочной бетон может за год нарастить свою устойчивость к усилиям на сжатие в полтора два раза.
К плюсам данного материала можно отнести и то, что для его производства используется отход — шлак. Таким образом, решается проблема его утилизации. Хотя, конечно, некоторые виды шлака могут использоваться и как сырье для изготовления шлакопортландцементна.
Кстати материалом широко интересовались еще в Советском Союзе. Видео в этой статье по ссылке — это один из выпусков киножурнала «Архитектура и строительство» за 1988 год. Один из очерков в нем рассказывает о разработке кировобадскими учеными технологии пористого шлакощелочного бетона.

Примечание: За широкое использование отходов промышленных предприятий и замечательные свойства материала, разработчики даже получили государственную премию.

Серобетон

Модифицированная сера сырье для серобетона

Можно было бы считать его постарше, так как первые попытки использовать природную серу в качестве вяжущего предпринимались на территории Северной Америки еще в конце XVIII века. Более менее широко, этот вид бетона стал известен только в 50-60-е года прошлого и тоже в США и Канаде.

Как и для шлакощелочного бетона, для его производства используются отходы промышленности — в данном случае химической. Непригодную для дальнейшей переработки серу плавят с добавлением модификаторов и заполнителей. Технология очень похожа на производство асфальтобетона, правда, серобетон более твердый и прочный.

Бортовые камни из серобетона

Огромное достоинство серобетона — его кислотоупорность.

По проведенным исследованиям, изделие из него может пролежать несколько десятков лет в серной кислоте, не теряя своих свойств.

Еще один плюс — он является бактерицидом. То есть, изделия и конструкции из него почти стерильны. Непонятно, почему его не используют для канализации и других сооружений, связанных с нечистотами?
Используется для подземных конструкций и деталей сооружений, контактирующих с почвой. Как и асфальт, может использоваться в дорожном строительстве. Кроме устойчивости к химическим веществам, не боится и низких температур.
К недостаткам можно отнести то, что при температуре выше 150 градусов начинается плавиться. Боится воздействия открытого огня и пожароопасен. Также нельзя использовать его в контакте с другими строительными материалами — он вызывает коррозию.

Внимание. Он опасен и для человека, и животных, постоянный контакт с ним может вызвать отравление. Поэтому для дома этот материал не годится (кроме, как уже говорили выше, выгребных ям и септиков).

Полимербетоны

Каналы для коммуникаций из полимербетона

Это целая группа бетонов с самыми различными свойствами. Изготавливаются на основе полимеров как специально синтезируемых для производства материала, так и отходов промышленности.

Свойства и характеристики материала зависят во многом от полимера, из которого он изготовлен. Так, бетоны на основе поливинилхлорида становятся хрупкими при низкой температуре, а составы на основе полиуретана — нет. Почти все полимербетоны исключительно влагостойки.

Технология производства тоже зависит от того, на основе какого вяжущего изготавливается бетон.

Для большинства смол (эпоксидная и т. п.) и некоторых других полимеров, как правило, перемешивается смесь вяжущего с отвердителем и заполнителями. Состав затем формуется (заливается в форму или опалубку) где и происходит полимеризация.
Для большинства термопластичных материалов, технология похожа на производство асфальтобетона. Вяжущее разогревается до жидкого состояния, затем в него добавляют заполнители. Твердение происходит при остывании.

К достоинствам полимербетонов можно отнести кроме влагостойкости и то, что все они не боятся коррозии. Изделия из них могут иметь самый различный внешний вид. Можно легко имитировать различные материалы, в том числе и ценные виды природного камня. По прочности на растяжение и изгиб они многократно превосходят другие типы бетонов.

Недостатки тоже есть: как правило, эти материалы боятся высоких температур и могут быть пожароопасными. Также при нагревании полимербетона могут выделяться вредные вещества. Некоторые типы могут разрушаться от длительного воздействия ультрафиолета (солнечного света).

Классификация, свойства и применение плотных силикатных бетонов и бетонов на бесклинкерных вяжущих

О материале

Что собой представляет и состав

Сфера использования

Особенности