Do lehké kategorie patří beton s vysokou objemovou pórovitostí až 40 % a průměrnou objemovou hmotností od 500 do 2000 kg/m3. Praktická stránka širokého použití lehkých betonových materiálů ve stavebnictví spočívá v rovině náhrady a alternativy k cihlám a těžkým směsím, což umožňuje provádět stavbu při současném snížení zatížení základů, snížení nákladů nejen na komponenty dle odhad, ale také náklady na dopravu při doručení. Tento typ materiálu má také zvýšené tepelně izolační vlastnosti, které jsou pro budovy při provozu nezbytné. Lehké železobetonové výrobky lze navíc použít pro stavbu plotů a plotů. Široká škála použití výrobků s objemovou hmotností do 2000 kg/m3 umožňuje jejich použití jako celé řady prvků při výstavbě nízkopodlažních budov a konstrukcí.
Do této skupiny betonů patří materiály na bázi porézního kameniva ve formě: perlitbeton, agloporitový beton, keramzitbeton, dále řada materiálů na bázi organického kameniva: polystyrenbeton, ostrobeton, dřevobeton. Mezi lehké patří i klasický pórobeton včetně pórobetonu a pentobetonu. V tomto případě se jako pojivové složky používají běžné a hořečnaté cementy a také sádra.
Použití lehkého betonu je do značné míry odůvodněno jeho výkonnostními vlastnostmi a dostupnou cenou ve srovnání s těžkým betonem. Samostatnou kategorií jsou lehké materiály na bázi betonu s vysokou měrnou pevností, dosahující hodnoty více než 25 MPa.
Výrobní
Betonová malta se tradičně vyrábí smícháním tří hlavních složek: vody, drceného kamene a písku. Konečný druh materiálu se tvoří v závislosti na takových kritériích, jako je obsah vlhkosti písku a drceného kamene, jeho frakce a objem přidané vody. Jako legovací přísady se používají vodoodpudivé látky, změkčovadla atd.
Nejdůležitějším parametrem každého betonu je taková charakteristika, jako je poměr voda-cement. Pro praktičnost je tato hodnota vypočítána nejen na základě hydratačního koeficientu cementu, ale také na něm a jeho plasticitě, v rozmezí od 0,3 do 0,5. Nadměrné plnění roztoků vodou vede k jeho pohyblivosti, což zase snižuje pevnost. Současně je důležité dodržovat hlavní pravidlo technologie – rovnoměrnost distribuce uzavřených buněk, které jsou naplněny vzduchem. Podíl jeho obsahu v lehkém betonu může být od 5 %.
Pro výrobu autoklávovaného pórobetonu se používá technologie krok za krokem. Nejprve se smísí vápno, voda, cement a křemičitý písek a teprve ve druhé fázi se směs obohatí autoklávem, čímž dojde k nabobtnání obsahu, díky čemuž se při procesu pěnění zvyšuje obsah kyslíku. Následně směs ztuhne.
Pro výrobu pěnobetonů se používá cement v kombinaci s jednoduchým nebo uhličitanovým pískem, který se ředí vodou a pěnou se zvýšenou koncentrací vzduchu. Jako pěnidla se zpravidla používají organické látky na bázi bílkovin a syntetických materiálů.
Hotový materiál má vysokou tepelnou kapacitu, přispívá k udržení tepla v interiéru a požární odolnosti.
Klasifikace
Lehký beton může mít různou strukturu, podle které se dělí na následující typy:
- obyčejné, které jsou na bázi hrubého nebo jemného kameniva, vody a pojiva. Množství vzduchu ve směsi je do 6 %;
- porézní, při jehož výrobě se spolu s pojivem používají nadouvadla buněk, která snižují hustotu hotového betonu;
- hruboporézní nebo bezpískové, ve kterých se používá hrubé kamenivo, jehož zrna jsou vázána cementovou pastou nepatrné tloušťky, mezi nimiž jsou dutiny zabírající přes 25 % objemu materiálu.
Lehké betony jsou klasifikovány podle typu jejich praktického použití a dělí se na:
- konstrukční a tepelné izolace, jejichž objemová hmotnost se pohybuje v rozmezí od 500 do 1400 kg/m3. Oblast použití betonu spočívá v oblasti výstavby nosných konstrukcí do pevnosti M35 s tepelnou vodivostí od 0,6 W/(mx°C);
- tepelně izolační typy lehkého betonu, vyznačující se průměrnou objemovou hmotností do 500 kg/m3 s hodnotou tepelné vodivosti 0,25 W/(mx°C). Tato řada je použitelná pro vytváření tepelně izolačních nátěrů konstrukcí;
- konstrukční typy betonu, jehož hustota se pohybuje od 1400 do 1800 kg/m3, jehož třída mrazuvzdornosti není nižší než F15 a jehož pevnost je od M50.
Podle typu použitého pojiva se lehký beton dělí na tři typy:
- cementové materiály;
- sádra;
- смешанные.
Typy agregátů
Pro výrobu lehkého betonu se používá kamenivo přírodního i umělého původu. Z dalších přírodních složek v této funkci nejčastěji působí pemza a vulkanický tuf. Strusky chemického původu, které jsou průmyslovými odpady Mezi plniva tohoto typu patří keramzit, vermikulit a agloporit.
Keramzit je výrobek, který se získává z jílových surovin vypalováním. Keramzitová hmota je prezentována ve formě granulí, které se před vystavením teplotě suší, což může zvětšit svůj objem téměř 17krát. Výsledkem technologického procesu je keramzitový štěrk.
Perlit je nepřírodní materiál vyrobený z hornin polymerního původu. Při tepelném zpracování při teplotách do 1300C se z horniny získává drť
Vermikulit se vyrábí technologií zvětrávání kamene. Při zahřátí na 900C materiál nabobtná a zvětší svůj objem téměř 40x.
Agloporit se získává slinováním látek, které vznikají při spalování a zpracování uhlí s jílovitou horninou.
Výhody a nevýhody lehkého betonu
Tento typ stavebního materiálu má řadu nepopiratelných výhod, včetně:
Lehký beton podle GOST 25820-2014 a GOST 25192-2012 jsou směsi pojivového kameniva a vody, které mají sníženou hustotu a hmotnost díky použití porézního kameniva a použití porézních technologií. Směsi tohoto typu jsou vytvářeny pro dosažení rovnováhy mezi pevností a tepelně izolačními vlastnostmi, kdy není potřeba použít materiál o velké hmotnosti a hustotě. Použití lehkého betonu je opodstatněné z technologického, ekonomického i konstrukčního hlediska jako prostředek k dosažení optimální rovnováhy pevnosti, trvanlivosti a tepelné izolace.
Způsoby výroby lehkého betonu
Pro výrobu lehkého betonu se používají dvě hlavní technologie. Jedna (klasická) je postavena na smíchání cementu (pojiva), vody a vysoce porézního plniva. Jedná se o keramzit, strusku a některá uměle získaná plniva. Druhá technologie se využívá při průmyslové výrobě porézních plynosilikátových a pórobetonových tvárnic. Při míchání složek se přidává hliníkový prášek, který reaguje s pojivem a uvolňuje plyn. Vzniká tak struktura s póry a bublinami, která umožňuje zvýšit tepelně izolační kvality tvárnice a předvídatelně měnit její pevnost (hustotu) během výrobního procesu.
Ve stavební a průmyslové praxi je obvyklé získat dva typy lehkého betonu ve formě roztoku:
- běžný lehký beton s porézními plnivy je směs pojivového cementu, jemného plniva a písku, tvořící ne více než 5-7% dutin v těle monolitu;
- velkoporézní složení lehkého betonu se získá bez přidání písku, s použitím velkých frakcí porézního plniva a cementu s vodou, takže materiál obsahuje hodně vzduchu;
- pórobeton (porézní) se získává přidáním pěnotvorných činidel do směsi písku a neporézního plniva pojiva.
Lehký beton je obvykle klasifikován jako kompozice s hustotou nepřesahující 1800 kg/metr krychlový. Současně se pevnost, mrazuvzdornost a tepelně izolační vlastnosti mohou výrazně lišit v závislosti na požadavcích GOST a vlastnostech složení a poměru složek. Který beton je lehký, můžete určit podle jeho složení, které bude obsahovat buď porézní plnivo, nebo pěnovou strukturu.
Klasifikace lehkých betonů podle složení a vlastností
Ve stavebnictví udává klasifikace materiálů vlastnosti složení, účel a omezení. Hustota lehkého betonu určuje poměr pevnosti a tepelné vodivosti. Je obvyklé klasifikovat materiál:
- tepelná izolace s objemovou hmotností do 400 kg na metr krychlový, minimální pevností a nosností;
- konstrukční a tepelná izolace s objemovou hmotností 500 kg na metr krychlový, pevnostní třídou B1 – B3,5 a mrazuvzdorností minimálně 25 celých cyklů;
- konstrukční s hustotou 600-700 kg na metr krychlový (až 1800), pevnostní třída B12.5 a vyšší.
Stejná kritéria platí pro pórobetonové a plynosilikátové bloky. Při použití lehkého betonu jako tepelně izolačního materiálu by tepelná vodivost neměla být nižší než 0,14 W*mC.
Základní klasifikační charakteristiky a vlastnosti lehkých betonů
Poměr tepelné vodivosti a pevnosti je považován za kritický ukazatel lehkého betonu. Pevnost závisí na hustotě nebo tloušťce roztoku, která je dána podílem pojiva v kompozici. S rostoucí hustotou a pevností se zvyšuje tepelná vodivost, takže pro lehký beton je akceptována kritická hodnota 0,04 W*mS. Hustota lehkého betonu se vypočítá v době míchání roztoku a následného tvrdnutí. Pro roztok je obvyklé používat kritérium hustoty, které odráží podíl pojiva v kompozici. Například hustota roztoku může být 2000 kg na metr krychlový pro nosnou konstrukci a 200 kg na metr krychlový pro pěnové bloky – plynosilikát a pórobeton. Z hlediska pevnostní třídy může lehký beton dosahovat hodnot B20, což je zcela dostačující pro nosnou konstrukci nízkopodlažní budovy, podlahy a trámy s omezeným zatížením.
Mrazuvzdornost materiálu odráží počet úplných cyklů zmrazování betonového monolitu a jeho rozmrazování, během kterých si zachová standardní ukazatele pevnosti. U lehkého betonu s porézním plnivem o hustotě 500 kg na metr krychlový by toto číslo mělo být minimálně 25. To vlastně není málo, protože k úplnému zmrznutí betonu nedochází okamžitě. Například pro soukromý dům se zdivem vyrobeným z bloků o pevnosti D500 nebo stěnových konstrukcí z lehkého betonu o hustotě 500 kg na metr krychlový je taková mrazuvzdornost docela přijatelná; budova se 2 podlažími s jistotou vydrží 30 -50 zim u Moskvy, pokud budou dodrženy stavební technologie. Mrazuvzdornost se nebere v úvahu při výpočtu a výběru materiálů pro vnitřní příčky vytápěných budov.
Hygroskopičnost odráží schopnost materiálu absorbovat vlhkost. Nejvyšším ukazatelem pro pórobeton je absorpce vlhkosti 25%. To je způsobeno porézní strukturou, která dobře absorbuje vodu.
Klasifikace lehkého betonu podle druhu
Typy lehkého betonu se obvykle rozlišují podle plniva. Mezi nejoblíbenější kompozice vede keramzit beton, který se vyznačuje cenovou dostupností a dobrou tepelnou izolací. Při míchání roztoku je možné vybrat keramzit podle velikosti frakce. Expandovaný beton má důležitou vlastnost pro stavbu – poskytuje nejmenší smršťování při počátečním tvrdnutí roztoku. To výrazně snižuje stavební rizika při použití lehkého betonu pro zalévání základů a nosných konstrukcí. Expandovaný beton vydrží až 200 cyklů zmrazování/rozmrazování, má vysokou hustotu a pevnost a je lehký. Je vhodný pro lití základů a pokládání blokových základů.
Struskový beton se používá především v průmyslové výstavbě. V poslední době je jeho použití omezeno kvůli obavám o životní prostředí. Jako plnivo se používá hutní odpad.
Pemzový beton je méně obvyklý, protože přírodní pemza je produkt vulkanického původu, který je úspěšně nahrazen expandovanou hlínou. Existují lehké betony vyrobené ze směsi keramzitu a penzy, strusky a keramzitu, perlitu a struskového kameniva. V projektové výstavbě a u některých konstrukcí se používá pilinový beton a polystyrenbeton. Poslední jmenovaný se vyznačuje minimální hmotností.
Silikátový beton s plnivem obsahuje velký podíl vápna, bez plniva se používá k výrobě plynosilikátových tvárnic. Pórobeton, stejně jako silikátový beton – lehčený nebo velkopórovitý, lze nalít jako roztok i jako materiál pro výrobu tvárnic. Převládá v něm cement, proto se materiál od plynosilikátu liší šedou barvou.
Třída a pevnost lehkého betonu
Kritickými ukazateli pro jakýkoli beton jsou třída (M) a třída pevnosti (B). Odrážejí sílu monolitu, vyjádřenou v různých měrných jednotkách a pro různé podmínky. Aktualizované stavební předpisy a společné podniky jsou založeny na použití třídy pevnosti, ale mnoho stavitelů se zaměřuje na třídy lehkého betonu a třídu pevnosti současně.
Existují tabulky vztahů mezi jakostí a pevnostní třídou betonu, které se nejvýhodněji používají ke snížení různých ukazatelů do jediné prezentace. Například lehký beton třídy M50 odpovídá třídě pevnosti B3,5 a třída B35 má třídu M450 – jedná se o odolný monolit se strukturálními vlastnostmi. Běžná značka pro individuální výstavbu, M250, odpovídá pevnostní třídě B20, která je docela vhodná pro stavbu nosné stěny v třípodlažní budově. Standardní železobetonové výrobky od žlabů po nosníky jsou vyrobeny z lehkého betonu B15 M200, B22,5 M300 a vyšší jsou vhodné pro výrobu sloupů a podlah.
Rozdíly mezi lehkým a těžkým betonem
Okamžitě si udělejme výhradu, že lehký a tenký beton by se neměly zaměňovat, jedná se o různé kompozice. Chudý beton obsahuje asi 5-7% pojiva, cementu, písku a štěrku (drceného kamene) plniva. Lehký beton se vyznačuje buď absencí plniva (buněčné, velkopórovité u tvárnic) nebo porézním plnivem o nízké hmotnosti a hustotě. V těžkém betonu je plnivem drcený kámen frakcí od 5 do 200 mm nebo štěrk.
Lehký a těžký beton jsou různé druhy materiálů, protože hlavní vlastnosti monolitů jsou ovlivněny výplní. Složení lehkého a těžkého betonu může být podobné v poměru složek, ale vlastnosti se budou znatelně lišit.
Jaký je v praxi rozdíl mezi těžkým a lehkým betonem?
Lehký beton má své výhody a nevýhody:
- nízká hmotnost a možnost výběru síly díky výběru přísad;
- tepelně izolační vlastnosti výrazně lepší než těžký beton;
- plasticita řešení a snadnost výroby, schopnost řezat a řezat výrobky, které neobsahují tvrdý žulový drcený kámen;
- možnost využití odpadu jako plniva a snížení nákladů díky tomuto řešení.
Mezi nevýhody nebo důvody pro omezení použití lehkého betonu je třeba zdůraznit:
- tendence ke smršťování, což vede k tvorbě trhlin;
- citlivost na vlhkost a schopnost absorbovat ji ve velkém množství, což snižuje mrazuvzdornost konstrukce;
- omezená hustota, vyžadující časté vyztužení, složité upevňovací prvky, při stavbě nosných konstrukcí – instalace vyztužených pásů pro podporu standardních železobetonových dílů.
Obecně platí, že bilance vlastností lehkého betonu je taková, že při správné volbě materiálu a dodržení technologie výstavby získáte významný benefit v ceně, rychlosti a konstrukčních vlastnostech. V závislosti na složení a třídě pevnosti se lehký beton používá pro pokládku nátěrů, konečnou úpravu a izolaci stěn, pokládku a lití obvodových konstrukcí a příček, vytváření základů a podlah v nízkopodlažní výstavbě a stavbu pomocných konstrukcí.
