Легкобетонные изделия на базе вспученного перлитового песка
В последние годы в нашей стране расширился объем производства легкобетонных ограждающих конструкций, для изготовления которых используется вспученный перлитовый песок. Это позволяет снизить объемную массу легкого бетона примерно на 300 кг/м3 (например, плотного керамзитобетона, шлакопемзобетона и т. п.) и соответственно уменьшить толщину ограждения на 4—8 см в зависимости от района строительства. Даже в случае, если стоимость 1 м3 более легкого вспученного перлитового песка несколько выше стоимости традиционного пористого (например, керамзитового), то применение его все равно оправдано общим снижением расхода бетона на 1 м2 стены.
Однако, как показывает практика, при изготовлении изделий из бетона на вспученном перлитовом песке необходимо соблюдать ряд технологических требований, учитывающих особенности данного материала. Вспученный перлитовый песок, являясь весьма легким пористым заполнителем, отличается малой прочностью зерен, большими влагопоглощением и влагоемкостью, а также наличием значительного количества пылевидных частиц. Все это отражается и на свойствах бетона. Ори пониженной объемной массе бетон на базе вспученного перлитового песка требует большего расхода воды затворения, имеет повышенную отпускную влажность, медленнее высыхает и главное при неправильном приготовлении обладает большей усадкой и ползучестью, деформативностью и склонностью к трещинообразованию.
Учитывая это, необходимо правильно выбрать объемную насыпную массу вспученного перлитового песка и сырье для его изготовления. Сейчас в качестве сырья чаще всего применяют перлитовую породу Арагацкого (АрмССР), Береговского (УССР) и Мухор-Талинского (Восточная Сибирь) месторождений, которую обжигают в основном в шахтных (реже во вращающихся) печах. При этом свойства вспученного перлитового песка получаются различными по объемной насыпной массе, прочности зерен, водопоглощению, разбуханию в воде, зерновому составу, наличию пылевидных фракций и т. п. Для изготовления конструкционно-теплоизоляционного легкого бетона марок М 50—100 годятся пески, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 110832—74 «Песок и щебень перлитовые вспученные» и некоторым дополнительным условиям, частично приведенным в ГОСТ 9757—73. В частности, необходимо, чтобы содержание пылевидных зерен размером менее 0Д4 мм не превышало 10% объема. Марка песка по объемной насыпной, должна быть не менее 200 с тем, чтобы наименьшая объемная насыпная масса превышала 150 кг/м3, поскольку при этом зерна имеют уже минимально допустимую прочность. Песок не должен быть мелкозернистым, содержать не более 35% по объему фракций 2,5— 5 см и иметь по возможности модуль крупности не менее 1,5. В целом зерновой состав принимается в соответствии с требованиями ГОСТ 9757—73.
Несоблюдение этих условий резко ухудшает качество бетона. В частности, опыт неудачного строительства в начале 60-х годов жилых домов в Киеве из керамзитолерлитобетона наглядно продемонстрировал необходимость грамотного определения требований к вспученному перлитовому песку. После того, как были выполнены указанные условия, случаи разрушения керамзитоперлитобетона в наружных стеновых панелях прекратились.
Необходимое качество песка обеспечивается при обжиге во вращающихся печах вспученного перлитового сырья всех трех месторождений. Шахтные же печи позволяют получить нужный песок лишь при использовании сырья Береговского и Мухор-Талинского месторождений.
В том случае, если вспученный перлитовый песок не отвечает требованиям ГОСТа, составленные НИИЖБ, НИИСМИ и другими организациями «Методические рекомендации по технологии производства и применению в жилищно-гражданском, промышленном и сельском строительстве ограждающих конструкций из легких бетонов на основе вспученного перлитового песка» допускают для улучшения качества мелкого заполнителя сочетание ценного перлитового песка с другим пористым песком, соответствующим виду примененного крупного пористого заполнителя (например, из дробленого керамзитового гравия, аглопоритового щебня ит. п.). При этом в смеси расход пористого песка не должен быть более 20% по объему при формовании изделий в горизонтальных и до 35 %— в кассетных вертикальных формах.
По мнению ВНИИЖелезобетона, обогащение вспученного перлитового песка можно производить добавлением к нему кварцевого песка. Такое мероприятие нельзя считать рациональным, поскольку оно усложняет технологию, значительно увеличивает объемную массу легкого бетона и, следовательно, противоречит самой идее применения перлитового песка. Учитывая такое положение, некоторые специалисты ВНИИЖелезобетона рекомендуют добавление плотного (кварцевого) песка сочетать с поризацией легкобетонной смеси для снижения объемной массы бетона. Мы же считаем, что в принципе этого делать не надо, так как следует всячески упрощать заводскую технологию изготовления изделий (а не усложнять ее устройством дополнительных линий по подаче, хранению и дозировке двух видов песка) и повышать плотность бетона. Вообще же к обогащению вспученного перлитового песка добавлением другого вида можно прибегать лишь в крайнем случае. Особенно не следует применять для этой цели плотный (кварцевый) песок даже и с поризацией легкобетонной смеси.
Важным технологическим переделом является хранение и транспортирование вспученного перлитового песка. Так как он является влагоемким и пылевидным материалом, необходимо хранить его в закрытых складах. Лучше всего для этого использовать «банки», применяемые для цемента, снабдив их пневматикой или герметизированным ковшовым элеватором для загрузки. Перевозить его на большие расстояния следует в закрытой таре, например цементовозами. Целесообразно для этой цели использовать специальные перлитовозы (разработаны и изготовлены Главмос- облстройматериалами), представляющие собой металлические цистерны емкостью до 25 м8, с пневмоподачей для разгрузки, которые устанавливают на шасси обычных грузовых машин.
Внутризаводской транспорт можно осуществлять любыми способами, применяемыми для цемента. Однако во всех случаях должны быть приняты меры для защиты окружающей среды от загрязнения перлитовой пылью как в процессе транспортирования, так и при дозировании и приготовлении бетонной смеси. На передовых заводах песок от склада до места дозировки в бетоносмесительном узле подают пневмотранспортом, предусматривая, чтобы трубопровод имел достаточные закругления, исключающие дробление слабых частиц. Дозирование вспученного перлитового песка, как правило, производят по объему.
Легкобетонная смесь, содержащая вспученный перлитовый песок, при прочих равных условиях требует большего расхода воды затворения для получения равноподвижных бетонных смесей (например, по сравнению с керамзитобетонной). Это способствует увеличению отпускной влажности бетона, который к тому же медленно высыхает. Чтобы уменьшить расход воды затворения, в бетонную смесь при ее приготовлении необходимо вводить поверхностно-активные добавки (мылонафт, ЦНИПС-l, СНВ, канифольное мыло. ГКЖ-10 или ГКЖ-11), позволяющие и ряде случаев обеспечить воздухововле- чение не более 6% требуемого для плотных бетонов. .
При подборе состава плотного бетона учитывается,, что при прочих равных условиях расход вспученного, перлитового песка на. 1 м3 бетона примерно, на 10— 15% больше, чем при использовании другого вида пористого песка, (например, керамзитового), поскольку в процессе приготовления бетонной смеси часть зерен перетирается. В связи, с этим некоторые исследователи для уменьшения расхода вспученного перлитового песка и дальнейшего снижения объемной массы бетона предлагают дополнительно поризовать легкобетонную смесь с тем, чтобы объем вовлеченного воздуха превысил 6%, допустимых для плотных бетонов. Нам представляется, что в данном случае рекомендовать не следует, так, как она ухудшает свойства бетона и создает условия для коррозии арматуры. При приготовлении легкобетонных смесей на вспученном перлитовом песке расход цемента не отличается от принятых расходов для плотных легких бетонов на других пористых песках; иногда он оказывается даже на 10—15% меньше, так как пылевидные фракции вспученного перлита обладают гидравлическими свойствами.
Легкобетонная смесь на вспученном перлитовом песке в зависимости от вида примененного крупного пористого заполнителя приготовляется в смесителях принудительного действия или свободного падения. Если зерна крупных пористых заполнителей сравнительно легки и имеют округлую форму (например, при использовании керамзита), то применяют принудительное перемешивание. При наличии тяжелых пористых щебневидных заполнителей с угловатыми зернами (типа щебня из аглопорита, шлаковой пемзы) бетонную смесь допускается приготовлять в,, смесителях «свободного падения», в которых зерна щебня падая «утапливаются» в пластичный раствор. При перемешивании смеси в обеих машинах следует строго контролировать продолжительность процесса, поскольку его превышение ведет к излишнему перетиранию слабого вспученного перлитового песка и изменению его зернового состава (оптимальное время перемешивания 3—5 мин уточняется в производственных условия).
Отдозиррванные материалы поступают в смеситель обычным способом. Так, в принудительного, перемешивания материалы, подаются в следующем, порядке: крупный заполнитель, вспученный перлитовый песок, цемент и вода с предварительно введенными в нее добавками. В работающий смеситель «свободного падения» сначала подают,, цемент, половину воды и вспученный. перлитовый песок.. После перемешивания раствора в течение, Л—2 мин вводят крупный пористый заполнитель и остальную, часть воды, с поверхностно-активными добавками.
При формовании изделий из легкого бетона на вспученном перлитовом песке необходимо. учитывать, что наружная отделка изделий керамическими или стеклянными плитками не допускается без особого разрешения, так как при наличии плотного наружного фактурного слоя возможно постепенное влагонакопление около наружного слоя, который разрушается под влиянием воды и мороза. Однако опыт строительства на Украине этого не подтверждает, и это- ограничение может быть в будущем снято после тщательного изучения.
Особенностью тепловой обработки изделий является необходимость ее сочетания с сушкой влажного бетона, который обычно содержит много воды затворения. Чтобы уменьшить отпускную влажность изделий, приходится отказываться от паропрогрева острым паром и применять «глухой» пар, устанавливая в пропарочную камеру регистры и снабжая ее вентиляцией ддя удаления пара (особенно при остывании изделий). В другом случае; прибегают к кратковременному электропрогреву изделий при температуре до 150°С.к контактному их прогреву через паровые рубашки форм в пакетах или прогреву изделий сухим теплым воздухом, в туннельных камерах. В данном случае можно также использовать предварительно разогретые бетонные смеси.
При контроле свойств исходных материалов особое внимание- рекомендуется уделить качеству вспученной перлитового песка, чаще проверяя его объемную насыпную массу и Черновой состав. В остальном контроль Тгыполняют по действующим стандартам. При приемке изделий следует Тщатель но проверять их влажность. Хранить и транспортировать йзделйя желательно в условиях, предохраняющих их торцы от увлажнения, прибегая, по необходимости, к предварительной затирке боковых поверхностей цементно-песчаным раствором легкого бетона на вспученном перлитовом песке можно получить большую номенклатуру однослойных ограждающих конструкций для различных зданий, эксплуатируемых в нормальных условиях. Основной список чертежей этих конструкций приведен в приложении к упоминавшимся ранее рекомендациям, составленным НИИЖВ ИИСМИ, ЦНИИЭГ жилища, НИИСМ АрмНИИСМА и другими организациями