Lehkým betonem se rozumí všechny typy betonu, které mají průměrnou hustotu za sucha 200 až 2000 kg/m3. Hlavními požadavky na lehký beton je daná průměrná hustota, požadovaná pevnost po určitou dobu zrání a trvanlivost (trvanlivost). Charakteristickými vlastnostmi lehkého betonu jsou jeho nízká průměrná hustota a tepelná vodivost.
K přípravě lehkého betonu se používá portlandský cement, rychle tvrdnoucí portlandský cement a portlandský struskový cement.
Přírodní a umělé sypké porézní materiály o objemové hmotnosti nejvýše 1200 kg/m3 se zrnitostí do 5 mm (písek) a nejvýše 1000 kg/m3 se zrnitostí 5 mm (drť, štěrk ) se používají jako plniva do lehkého betonu.
Porézní anorganická plniva se podle původu dělí do tří skupin: přírodní, umělá (speciálně vyráběná) a plniva z průmyslového odpadu.
Přírodní porézní kamenivo se vyrábí drcením a proséváním lehkých hornin (pemza, vulkanické strunice a tufy, porézní vápence, lasturové vápence, vápencové tufy atd.).
Umělé porézní kamenivo se získává z průmyslového odpadu nebo tepelným zpracováním silikátových surovin podrobených prosévání nebo drcení a prosévání.
Lehký beton je klasifikován podle různých kritérií: hlavní účel, typ pojiva, plnivo, struktura.
Na základě zamýšleného účelu je lehký beton rozdělen do dvou typů: strukturální, včetně konstrukční a tepelné izolace a tepelné izolace atd..
Podle typu pojiva může být lehký beton na bázi cementu, vápna, strusky, sádry, polymeru, kalcinovaného a dalších pojiv se speciálními vlastnostmi.
Podle typu hrubého porézního kameniva byly stanoveny tyto druhy lehkého betonu: keramzit beton, šungizit beton, agloporit beton, struskový pemzbeton, perlitbeton, beton na drti z porézních hornin, vermikulitbeton, struskový beton (beton na palivu nebo porézní odpadní hutní struska), beton na agloporitu nebo popelovém štěrku.
Lehký beton se na základě své struktury dělí na hutný, porézní a velkoporézní.
Lehké betony na bázi porézního kameniva mají nižší hustotu než hutné, nízkou pevnost, často nižší než daná třída betonu a mají vysoce vyvinutý a drsný povrch.
V závislosti na kamenivu, hutném nebo porézním, se prudce mění potřeba vody a obsah vody v betonové směsi a mění se i základní vlastnosti lehkého betonu. Jedním z rozhodujících faktorů, na kterém závisí pevnost lehkého betonu, je spotřeba vody. Se zvyšujícím se množstvím vody na optimum se zvyšuje pevnost betonu. Optimální spotřeba vody v lehkém betonu odpovídá nejvyšší hustotě kladené směsi za daných podmínek a je dána nejvyšší pevností betonu nebo nejvyšší hustotou hutněné směsi. Pokud množství vody překročí optimální množství pro danou směs, pak se zmenšuje hustota cementového kamene a s tím i pevnost betonu. U lehkého betonu lze optimální spotřebu vody určit nejvyšší hustotou hutněné betonové směsi nebo nejnižší vydatností betonu.
Optimální množství vody pro přípravu lehkého betonu závisí především na vodní potřebě kameniva a pojiva, intenzitě hutnění směsi a složení betonu. Potřeba vody kameniva je dána složením zrna a pórovitostí a obvykle čím je větší, tím větší je celkový povrch a otevřená pórovitost jeho zrn.
Odsávání vody z cementové pasty nebo malty s porézním kamenivem při přípravě a pokládce betonové směsi; způsobuje poměrně rychlé houstnutí, což činí směs tvrdou a obtížně zpracovatelnou. Tato specifická vlastnost je umocněna drsným vyvinutým povrchem porézního kameniva. Pro zvýšení pohyblivosti směsi je nutné do ní zavést více vody než do klasického (těžkého) betonu.
Hustota a pevnost lehkého betonu závisí především na: objemové hmotnosti a zrnitostním složení kameniva, spotřebě pojiva a vody a také způsobu hutnění lehké betonové směsi. Na základě kvality porézního kameniva lze zhruba posoudit pevnost lehkého betonu, kterou lze získat.
Ve stavební praxi se obvodové a nosné konstrukce zhotovují z relativně hutného lehkého betonu značné pevnosti (2,5 – 10 MPa). Snížení hustoty je dosaženo pečlivým výběrem zrnitostního složení pórovitého kameniva a také nejnižší spotřebou pojiva pro beton dané pevnosti, tj. maximálním vyplněním objemu betonu pórovitým kamenivem, protože kamenivo je lehčí než cementový kámen. V tomto případě je důležitý správný poměr velkých a malých frakcí kameniva. Různé typy kameniva budou mít své vlastní optimální složení zrna. Optimální obsah jemných frakcí odpovídá nejnižší hustotě betonu a nejnižší spotřebě cementu. S nárůstem počtu frakcí jemného kameniva nad optimum však roste hustota betonu a zhoršuje se zpracovatelnost směsi. Optimální zrnitostní složení plniva se volí experimentálně.
Pro snížení hustoty betonu bez snížení jeho pevnosti je vhodné použít vysoce aktivní pojiva.
Charakteristickým rysem lehkého betonu je, že jeho pevnost závisí nejen na kvalitě cementu, ale také na jeho množství. S rostoucí spotřebou cementu se zvyšuje pevnost a hustota betonu. Je to dáno tím, že s nárůstem množství cementové pasty se lehčené betonové směsi lépe hutní a zvyšuje se obsah nejodolnější a nejtěžší složky v betonu – cementového kamene.
Tepelněizolační vlastnosti lehkého betonu závisí na stupni jejich pórovitosti a charakteru pórů. V lehkém betonu dochází k přenosu tepla pevným jádrem a vzduchovými prostory vyplňujícími póry a také v důsledku konvekčního pohybu vzduchu v uzavřeném prostoru. Čím menší je tedy objem pórů, tím menší pohyblivost vzduchu v betonu a tím lepší tepelně izolační vlastnosti beton má.
Lehký beton je díky své vysoké pórovitosti méně mrazuvzdorný než těžký beton, ale je dostatečně mrazuvzdorný pro použití ve stěnových a jiných konstrukcích budov a konstrukcí. Dobrou mrazuvzdornost lehkého betonu lze dosáhnout použitím umělého porézního kameniva s nízkou nasákavostí, např. keramzitu, a také porézního cementového kamene. Mrazuvzdornost lehkého betonu se také zvyšuje zavedením vodoodpudivých přísad.
Lehký beton je díky všestrannosti svých vlastností použitelný v různých stavebních prvcích budov a konstrukcí, panely pro stěny a podlahy vytápěných budov se tedy vyrábějí z lehkého betonu na porézním kamenivu, které má nízkou tepelnou vodivost; Napjatý železobeton se používá k výrobě mostních polí, vazníků a desek pro vozovky mostů, plovoucí plavidla se staví z lehkého betonu.
Buňkový beton je druh lehkého betonu s rovnoměrně rozmístěnými póry (až 85 % z celkového objemu betonu); získávají se jako výsledek vytvrzování směsi pojiva, vody a křemičité složky předem expandované nadouvadlem.
Podle druhu použitého pojiva se pórobeton dělí do následujících skupin: pórobeton a pěnobeton vyráběný na bázi portlandského cementu nebo cemento-vápenného pojiva; plynové silikáty a pěnosilikáty získané ze směsi vroucího vápna a křemenného písku; plynostruskový beton a pěnostruskový beton, vyráběný ze směsi vápna a jemně mleté granulované vysokopecní strusky nebo popílku.
Podle podmínek tvrdnutí se rozlišuje napařený a autoklávovaný pórobeton.
Podle účelu a hustoty se pórobeton dělí na tepelněizolační beton s objemovou hmotností za sucha do 500 kg/m3, stavebně tepelněizolační beton s objemovou hmotností 500-900 kg/m900 a konstrukční beton s objemovou hmotností 1200-3 kg/m0. Na základě hustotních ukazatelů bylo stanoveno deset druhů pórobetonu 300t D1200 až DXNUMX.
Buňkový beton jako velmi porézní materiály se vyznačuje nízkou hustotou a v důsledku toho relativně nízkou pevností. Stejné spojení, ale mírně odlišného řádu, existuje mezi hustotou a tepelnou vodivostí – ukazatel, který je zvláště důležitý pro pórobeton. Tepelná vodivost pórobetonu se mění o 0,07. 0,25 W/(m-°C).
Pěnový beton se vyrábí smícháním cementové pasty nebo malty se stabilní pěnou. Pěna se získává šleháním tekuté směsi kalafunové mýdla a živočišného lepidla nebo vodného roztoku saponinu (extrakt z kořene rostlinného mýdla). Taková pěna má stabilní strukturu, dobře se mísí s cementovou pastou a maltou, které se rozprostírají po filmech obklopujících vzduchové buňky a v této poloze tvrdnou. Podle fyzikálních a mechanických vlastností se pěnobeton dělí na tepelněizolační, konstrukční a tepelněizolační a konstrukční pěnobeton Pórobeton se vyrábí ze směsi portlandského cementu, křemičité složky a nadouvadla. Hliníkový prášek je široce používán jako generátor plynu, když reaguje s vodným roztokem hydroxidu vápenatého, uvolňuje vodík, který způsobuje bobtnání cementové pasty. Ten si po vytvrzení zachovává svou porézní strukturu.
Opravy v regionech
Složení lehkého betonu se obvykle vybírá pomocí experimentálních směsí takto:
1) Stanovte nejlepší poměr mezi jemným a hrubým kamenivem podle harmonogramu.
2) Do vzniklé směsi kameniva se přidává pojivo (cement a přísady) v množství 75, 125 a 175 kg na 1 m3 celkového objemu kameniva jemného a hrubého (při výrobě betonových výrobků) nebo 175, 225 a 275 kg (při výrobě železobetonových výrobků).
3) Určete pro každou ze tří výše uvedených kompozic optimální proudění vody, při kterém bude výtěžnost betonu při daném zhutnění nejmenší, a proto bude beton nejpracnější a nejtrvanlivější.
Součinitel kluzu betonu lze určit přímým určením objemu zhutněného betonu ( Vb), získané z celé šarže. K tomu se betonová směs s průměrnou spotřebou pojiva důkladně promíchá a vloží do forem, zhutní se vibracemi, vibračním hutněním atd. Měří se objem výsledných vzorků.
Hodnoty koeficientů vydatnosti betonu získané při třech různých rychlostech průtoku vody by měly být vyneseny do grafu, jehož osa souřadnic ukazuje spotřebu vody a na ose pořadnice koeficienty vydatnosti betonu.
Spojením získaných bodů křivky je možné při přidání různých množství vody stanovit stejné složení, které odpovídá nejnižší hodnotě součinitele kluzu betonu r®
Optimální množství vody (B’ a V”) pro dvě kompozice lišící se pouze obsahem cementu (C’ и C” kg na 1 m3 plniva o objemové hmotnosti fз kg/m*), jsou přibližně v následujícím poměru: B/B” = AЦ’ + f3 / AC” + f3
kde A – koeficient v závislosti na stupni zhutnění betonové směsi a normální hustotě pojiva; u portlandského cementu se tento koeficient pohybuje od 1,2 (při velmi silném zhutnění) do 1,4 (manuální bajonet), v průměru se může rovnat 1,3.
Je tak možné stanovit (výpočtem, nebo ještě lépe experimentálně) optimální spotřebu vody pro dvě další šarže, lišící se zvýšeným a sníženým obsahem pojiva.
Spolu se stanovením součinitele kluzu betonu je nutné výpočtem ověřit, jakou objemovou hmotnost bude mít suchý, ztvrdlý beton daného složení. Vzhledem k hmotnosti suchých složek dávky (Рк+Рм+Ркр) a objem betonu ( V6), získané z dané šarže, jsou známé, pak lze objemovou hmotnost suchého betonu (fb-c) určit z výrazu:
fb-c kde koeficient 1,15 zohledňuje průměrné množství vody vstupující do chemické kombinace s cementem.
Při znalosti objemové hmotnosti suchého betonu je možné přibližně určit jeho koeficient tepelné vodivosti. Pokud je hmotnost a součinitel tepelné vodivosti vyšší, než je požadováno, pak je nutné vyměnit kamenivo za lehčí, případně zavést do betonu pórotvorné přísady. nebo udělat zeď silnější.
4) Pro konečné stanovení složení betonu, které zajišťuje jeho specifikovanou jakost, je nutné otestovat na stlačení alespoň dvě série vzorků s různou spotřebou cementu a s optimální spotřebou vody stanovenou výše. K ověření se obvykle používají výsledky zkoušek třetí série vzorků. Podmínky pro spotřebu pojiva pro dosažení vytvrzení vzorků by měly být odstíny daných jakostí (např. 35 a 50). být stejné jako podmínky tvrdnutí betonových výrobků (paření atd.) při jejich tovární výrobě.
Získané průměrné výsledky zkoušek vzorků jsou vyneseny do grafu, na jehož ose x je vynesena spotřeba cementu 1. m3 celkový objem plniv, podél svislé osy síla vzorků v kg/cm2. Spojením bodů na grafu se získá přímá úměra mezi pevností betonu a spotřebou cementu a lze z ní snadno určit složení betonu dané pevnosti.
5) Experimentálně se kontroluje vypočtená objemová hmotnost betonového výrobku v suchém stavu. Zpracovatelnost lehkých betonových směsí hutněných vibrací lze hodnotit stejně jako běžné betonové směsi stanovením doby trvání vibrace (v sekundách) v laboratorních podmínkách.
