Kevytbetoni on ryhmä betoneja , joiden irtotiheys on 800-2000 kg/m 3 [1] . Se sisältää betonit huokoisilla kiviaineksilla ( savibetoni , agloporiittibetoni , perliittibetoni), betonit kevyillä orgaanisilla kiviaineksilla ( arboliitti , hamppubetoni , polystyreenibetoni ) ja solubetonit ( vaahtobetoni , hiilihapotettu betoni ). Sideaineina voidaan käyttää sementtiä , kipsiä , magnesiumoksidia .
Rakenne- tai lämmöneristysmateriaaleina käytetään kevyitä betoneja, joilla on suhteellisen raskaiden betonien massa ja hinta pieni. Erikseen erotetaan korkealujuuskevyet monitoimibetonit, joiden ominaislujuus ylittää 25 MPa [2] [3] .
Betoni valmistetaan sekoittamalla sementtiä, hiekkaa, murskattua kiveä ja vettä (niiden suhde riippuu sementin merkistä, hiekan ja murskeen fraktiosta ja kosteuspitoisuudesta) sekä pienellä määrällä lisäaineita (pehmitteitä, vettä hylkiviä aineita jne.). ). Sementti ja vesi ovat tärkeimmät sitovat komponentit betonin valmistuksessa. Esimerkiksi kun käytetään 400-luokan sementtiä 200-luokan betonin valmistukseen, käytetään suhdetta 1:3:5:0,5. Jos käytetään sementtilaatua 500, tällä ehdollisella suhteella saadaan betonilaatu 350. Veden ja sementin suhde ("vesi-sementtisuhde", "vesi-sementtimoduuli"; merkitty "W / C") on tärkeä ominaisuus. betonista. Betonin lujuus riippuu suoraan tästä suhteesta: mitä pienempi W / C, sitä vahvempi betoni. Teoreettisesti W / C = 0,2 riittää sementin hydratoitumiseen, mutta tällaisella betonilla on liian alhainen plastisuus, joten käytännössä käytetään W / C = 0,3–0,5.
Yleinen virhe artesaanien betonin valmistuksessa on liiallinen veden lisääminen, mikä lisää betonin liikkuvuutta, mutta heikentää sen lujuutta moninkertaisesti.
GOST 25192-2012 ( Ukrainassa - DSTU B V.2.7-221:2009) mukaan betoni luokitellaan sen päätarkoituksen, sideaineen tyypin, kiviainestyypin, rakenteen ja kovettumisolosuhteiden mukaan:
Luokituksen GOST 25192-2012 ( DSTU B V.2.7-221:2009) lisäksi käytetään betonien luokitusta tilavuuspainon mukaan:
Sideaineen ja kiviainespitoisuuden mukaan betoni jaetaan:
Yksi betoniseoksen tärkeimmistä komponenteista on hiekka. Betonin valmistukseen voit käyttää melkein mitä tahansa luonnollista hiekkaa. Luonnonhiekan käytön tärkein rajoitus on rajoitus saven tai savihiukkasten esiintymiselle hiekan koostumuksessa. Pienet (savi)hiukkaset vaikuttavat betonin lujuuteen erittäin voimakkaasti. Jo pieni määrä niitä johtaa betonin lujuuden merkittävään laskuun. Siksi luonnonhiekan puuttuessa ilman savihiukkasia saatavilla olevaa hiekkaa parannetaan (rikastetaan) seuraavilla menetelmillä: hiekkapesu; hiekan erottaminen fraktioiksi vesivirrassa; halutun fraktion erottaminen hiekasta; sekoitus työalueella saatavilla olevaa hiekkaa korkealaatuisen tuontihiekan kanssa.
Rikastuksen ja esikäsittelyn jälkeen hiekan on täytettävä ns. standardiseulonta-alueen määrittämät ehdot. Rakekoostumuksen, joka määritetään seulomalla hiekkaa eri aukkojen seulojen läpi, tulisi sopia kuvassa näkyvälle alueelle, jossa on katkoviiva. On mahdollista käyttää hiekkaa, jonka hiukkaskoot otetaan huomioon varjostamaton alue, mutta vain betonilaadulle 150 ja alle
Tärkein betonia kuvaava indikaattori on puristuslujuus. Se määrittää betonin luokan. SNiP 2.03.01-84 "Betoni- ja teräsbetonirakenteet" mukaan luokka on merkitty latinalaisella kirjaimella "B" ja numeroilla, jotka osoittavat kestävyyspaineen megapascaleina (MPa). Esimerkiksi merkintä B25 tarkoittaa, että tämän luokan betoni kestää 95%:ssa tapauksista 25 MPa:n painetta. Lujuusindeksin laskemiseksi on myös otettava huomioon kertoimet, esimerkiksi luokassa B25 laskelmissa käytetty vakiopuristuslujuus on 18,5 MPa. Betonin ikä, joka vastaa luokkaansa puristuslujuuden ja aksiaalisen jännityksen suhteen, määräytyy suunnittelun aikana mahdollisten todellisten rakenteen suunnittelukuormituksen ehtojen, asennustavan ja betonin kovettumisolosuhteiden perusteella. Näiden tietojen puuttuessa betoniluokka on 28 päivän ikä [5] .
| Kevytbetonin puristuslujuusluokka DIN 1045-1 mukaan | ||||
| Voimaluokka | Tyypillinen sylinterin puristusvoima (N/mm²) |
Sylinterin keskimääräinen puristusvoima (N/mm²) | ||
| LC12/13 | 12 | kaksikymmentä | ||
| LC16/18 | 16 | 24 | ||
| LC20/22 | kaksikymmentä | 28 | ||
| LC25/28 | 25 | 33 | ||
| LC30/33 | kolmekymmentä | 38 | ||
| LC35/38 | 35 | 43 | ||
| LC40/44 | 40 | 48 | ||
| LC45/50 | 45 | 53 | ||
| LC50/55 | viisikymmentä | 58 | ||
| LC55/60 | 55 | 63 | ||
| LC60/66 | 60 | 68 | ||
Luokkien ohella betonin lujuus asetetaan myös laatuluokilla, jotka on merkitty latinalaisella kirjaimella "M" ja numeroilla 50 - 1000, jotka osoittavat puristuslujuuden kgf / cm². GOST 26633-91 ”Raskas ja hienorakeinen betoni. Tekniset tiedot" määrittää seuraavan vastaavuuden laatujen ja luokkien välillä, joiden betonin lujuuden vaihtelukerroin on 13,5 % [6] :
| Betonin lujuusluokka | Lujuuden suhteen lähin betonimerkki |
|---|---|
| B3.5 | M50 |
| B5 | M75 |
| B7.5 | M100 |
| B10 | M150 |
| B12.5 | M150 |
| B15 | M200 |
| B20 | M250 |
| B22.5 | M300 |
| B25 | M350 |
| B27.5 | M350 |
| B30 | M400 |
| B35 | M450 |
| B40 | M550 |
| B45 | M600 |
| B50 | M700 |
| B55 | M750 |
| B60 | M800 |
| B65 | M900 |
| B70 | M900 |
| B75 | M1000 |
| B80 | M1000 |
Kovettamattoman seoksen lujuuden tarkistamiseksi käytetään normaaleja kovetuskammioita, valmiin rakenteen lujuus tarkistetaan Kashkarov-, Fizdel- tai Schmidt-vasaroilla.
GOST 7473-94 "Betoniseokset. Tekniset tiedot, työstettävyyden mukaan (merkitty kirjaimella "P"), betonit erotetaan [7] :
GOST määrittelee betoniseoksille seuraavat työstettävyyden nimitykset: Työstettävyysaste Jäykkyysaste, s Kartion veto, cm -20 - Zh1 5-10 - Liikkuvat seokset P1 4 ja vähemmän 1-4 P2 - 5-9 P3 - 10-15 P4 - 16-20 P5 - 21 ja enemmän
Työstettävyysindeksillä on ratkaiseva merkitys betonipumpulla betonoitaessa. Pumppaukseen käytetään seoksia, joiden indikaattori on vähintään P4. Muut tärkeät indikaattorit Taivutuslujuus. Pakkaskestävyys - merkitty latinalaisella kirjaimella "F" ja numeroilla 50-1000, mikä osoittaa betonin kestämien jäätymis-sulatusjaksojen lukumäärän. Vedenkestävyys - osoitetaan latinalaisella kirjaimella "W" ja numeroilla 2-20, mikä osoittaa vedenpaineen, joka tämän merkin näytesylinterin on kestettävä.
Joissakin tapauksissa teollisuusjätettä voidaan käyttää raaka-aineena kiviainesten valmistuksessa. Esimerkiksi keltaista fosforia valmistettaessa fosforiiteista 1 tonni tuotannosta vastaa 10 tonnia kuonaa olevaa jätettä. Näistä jätteistä Kazakstanissa järjestetään murskeen tuotanto, joka on 2-3 kertaa halvempaa kuin luonnonkivestä valmistettu murska. Azerbaidžanissa keinotekoista huokoista täyteainetta - agloporiittia - saadaan alumiinitehtaan jätteistä sekä öljynjalostusteollisuudessa öljyöljyjen puhdistamiseen käytetystä kummbriinijätteestä.
Nykyaikaiset teknologiat heterogeenisten kaupunkitalousjätteiden käsittelyyn mahdollistavat useiden hyödyllisten aineiden alustavan erottamisen niistä ja lämpökäsittelyn. Tuloksena on sintratut jäännökset, jotka sopivat varsin hyvin betonin kiviainekseen tiettyyn tarkoitukseen tai materiaaliksi tien perustusten rakentamiseen murskeen sijaan.
Siten betonin erilaisiin tarkoituksiin ja ominaisuuksiin voivat sopia erilaiset jätteet tai niiden käsittelytuotteet. Monipuolisen ja monimutkaisen ongelman ratkaisemisessa ympäristön suojelemisesta hylätyltä jätteeltä on tärkeä rooli rakentajille, joilla on mahdollisuus käyttää niitä betonin kiviaineksena. Kiviainesten tarve on valtava, se on oikeassa suhteessa käytettävissä olevan jätteen määrään, mikä voi merkittävästi vähentää luonnonvarojen kulutusta rakennusteollisuudessa.
Kevytbetonin koostumusta valittaessa lähdetään taloudellisen betonin saamisen edellytyksestä, joka tarjoaa paitsi betoniseoksen työstettävyyden ja betonin lujuuden, myös määritellyn tiheyden pienimmällä sementin kulutuksella.
Kevytbetonin koostumuksen valintatehtävä on monimutkaisempi verrattuna raskaan betonin koostumuksen valintaan. Raskaan betonin koostumusta valittaessa he yleensä löytävät murskeen ja hiekan suhteen, vaaditun W / C: n ja sementin kulutuksen. Kevytbetonissa W/C-laskelman määrittäminen on vaikeaa, ja työstettävyys vaihtelee suuresti. Tämä johtuu siitä, että huokoisilla kiviaineksilla on merkittävä veden imeytyminen, ja ne imevät intensiivisesti vettä sementtipastasta. Huokoisten kiviainesten karkea pinta vaikeuttaa tarkkojen indikaattoreiden saamista seoksen työstettävyydestä. Nämä olosuhteet johtavat siihen, että kevytbetoniseoksen koostumus valitaan empiirisesti määrittämällä kullekin betonikoostumukselle optimaalinen vedenkulutus ja selvittäen betonin lujuuden riippuvuus sementin kulutuksesta optimaalisella vedenkulutuksella.
Kevytbetonin koostumuksen valintaan on useita menetelmiä, mutta yleisimmin käytetty menetelmä on kevytbetonin koostumuksen valinta optimaalista vedenkulutusta varten. Tässä tapauksessa käytetään kokeellista sekoitusmenetelmää, joka sisältää seuraavat toimenpiteet: suurimman koon valinta ja karkeiden ja hienojen kiviainesten pitoisuuden määritys (6.15); side- ja lisäaineiden kulutuksen määrittäminen koe-erissä; alustava laskenta kiviainesten kulutuksesta 1 m³ seosta kohden testierien valmistukseen; veden kulutuksen selventäminen tietyllä liikkuvuudella tai optimaalisen vesipitoisuuden tunnistaminen tiivistetyn kevytbetoniseoksen suurimmalla tiheydellä; sideaineen kulutuksen ja betonin lujuuden välisen suhteen määrittäminen tietyllä seoksen liikkuvuudella. Samanaikaisesti sementin kulutuksen ja betonin tiheyden välille muodostetaan suhde hyväksytyissä olosuhteissa seoksen tiivistämiseksi.