Легкий бетон
Бетон с плотностью в сухом состоянии не более 2,0 кг/м3 и с заполнителем плотной или пористой структуры согласно DIN 1045 считается легким бетоном с кратким обозначением LB, а в EN 206 он обозначается LC. Легкий бетон в противоположность нормальному бетону обладает большей пористостью. Кроме того, он отличается от нормального бетона по своему составу и свойствам.
Виды легкого бетона
В соответствии с различными областями применения существуют различные легкие бетоны с различной пористостью (рис. 1). К ним относятся поробетон, легкий бетон с пористостью насыпи с плотным или пористым заполнителем и легкий бетон с плотной структурой и пористым заполнителем.
Рис. 1. Легкий бетон различной пористости
Поробетон
Из поробетона изготавливаются, например, кладочные камни, строительные плиты и армированные плиты перекрытий или покрытий (рис. 2).
Рис. 2. Укладка кровельных плит из поробетона
Легкий бетон с пористостью насыпи
Легкий бетон с пористостью насыпи получается при применении заполнителя с одинаковым размером зерен или с малой градацией размеров зерен заполнителя. Количество бетонного клея рассчитывается таким образом, что его достаточно для обволакивания зерен заполнителя. Пустоты между зернами заполнителя им не заполняются.
Легкий бетон с пористостью насыпи и пористым заполнителем вследствие своих хороших теплозащитных качеств и малого веса применяется для изготовления верхней легкобетонной монолитной плиты плит покрытий и перекрьпий с применением профнастила, кладочных камней и стеновых панелей для легких перегородок.
Легкий бетон с пористостью насыпи с плотным заполнителем служит для изготовления, например, дренажных труб и кладочных камней.
Легкий бетон и легкий сталебетон с плотной структурой и пористым заполнителем
Легкий бетон с плотной структурой и пористым заполнителем нормируется по DIN 4219 и применяется в жилищном строительстве как неармированный легкий бетон, легкий сталебетон и преднапряженный легкий сталебетон. Легкий сталебетон и преднапряженный легкий бетон называются также конструкционным легким бетоном. Из легкого бетона с плотной структурой изготавливаются стеновые элементы, стены и перекрытия. Вследствие малого веса из него можно изготавливать строительные конструкции больших размеров, чем сборные конструкции (рис. 3).
Рис. 3. Строительные конструкции из конструкционного легкого бетона
Состав
Легкий бетон с плотной структурой и пористым заполнителем изготавливается из легкого каменного заполнителя, цемента и воды затворения. Состав легкого бетона определяется всегда на основе испытаний на пригодность. Наибольшее зерно легкого заполнителя ограничивается диаметром зерна 25 мм.
Для легкого бетона более высокой прочности применяют размеры зерен до 16 мм.
Легкий каменный заполнитель вносится в бетон раздельно по группам зерен. Если заменяют часть грубого каменного заполнителя тонким каменным легким заполнителем (легкий песок) или природным песком, можно достичь дальнейшего увеличения прочности на сжатие. Во всяком случае, одновременно увеличивается и плотность бетона (табл. 1).
| Таблица 1. Отправные значения классов прочности и плотности у легкого бетона | ||
| Класс прочности | Класс плотности | |
| С природным песком | С легким леском | |
| LC8/9 | - | аb 1,0 |
| LC8/9 | аb 1,4 | ab 1,2 |
| LC 16/18 | аb 1,4 или аb 1,6 | ab 1,2 или ab 1,4 |
| LC 25/28 | ab 1,6 | аb 1,4 |
| LC 35/38 | ab 1,4 или ab 1,6 | ab 1,4 или ab 1,6 |
| LC 40/44 | ab 1,6 | ab 1,6 |
Содержание цемента при неармированном бетоне по причине удобоукладываемости должно составлять на каждый м3 уплотненного бетона не менее 200 кг. За счет повышения содержания цемента, например, на 20% можно повысить прочность примерно на 10%. Из-за развития тепла при твердении в связи с малой теплоотдачей содержание цемента не должно превышать 450 кг/м3. Сокращение содержания цемента, как это возможно при назначении состава нормального бетона, например при цементе класса прочности 42,5R, в данном случае является недопустимым. Если конструкции из легкого сталебетона или легкого преднапряженного бетона подвержены влияниям, вызывающим коррозию, как, например, переменное увлажнение или агрессивные газы, то легкий бетон должен приготавливаться как водонепроницаемый бетон.
Вследствие высокой всасывающей способности легкого каменного заполнителя легкий бетон требует большего количества воды затворения, чем нормальный бетон. Требуемое для затвердевания цемента количество воды примерно соответствует нормальному бетону. Дополнительно для легкого бетона надо применять такое количество воды, какое может вобрать в себя легкий каменный заполнитель за 30 минут. В случае слишком малого количества воды имеется опасность «пересыхания». Из-за защиты от коррозии арматуры, которая может изготавливаться из стальных прутков или из стальных сеток, необходимо придерживаться минимального количества цемента в готовом бетоне 300 кг/м3.
Жидкие добавки из-за высокой всасывающей способности зерен заполнителя должны иметь повышенную дозировку по сравнению с нормальным бетоном.
Свойства
Легкий железобетон и легкий преднапряженный бетон подразделяются на 6 классов плотности с плотностью от 0,8 до 2,0 кг/м3. Обозначение классов по плотности соответствует верхней границе их плотности в сухом состоянии (табл. 1). Она определяется на пробных замесах, при которых применяют каменный заполнитель, который высушивался при 105 °С.
Теплоизолирующая способность
Теплоизолирующая способность связана с плотностью легкого бетона (табл. 2). Чем больше воздуха заключено в порах и чем меньше поры, тем выше теплоизолирующая способность. Она у легкого бетона примерно в 3—5 раз выше, чем у нормального бетона.
| Таблица 2. Расчетные значения теплопроводности | |
| Классы плотности | Расчетные значения теплопроводности λR Вт/мК |
| D 1,0 | 0,49 |
| D 1,2 | 0,62 |
| D 1,4 | 0,79 |
| D 1,6 | 1,00 |
| D 1,8 | 1,30 |
| D 2,0 | 1,60 |
| Значения действительны только для каменного заполнителя с пористой структурой без добавок кварцевого песка. | |
Огнестойкость
Сопротивление воздействию огня основано на теплоизолирующей способности легкого бетона. Воздушные включения уменьшают теплопроводность и обеспечивают тем самым лучшую защиту арматурных стержней от перегрева.
Сопротивление действию мороза и антиобледенительных солей
Сопротивление действию мороза и антиобледенительных солей у легкого бетона с плотной структурой соответствует нормальному бетону. У легкого бетона с открытыми порами проникшая в поры вода при замерзании расширяется, не причиняя разрушений.
Прочность на сжатие
Тогда как у нормального бетона прочность определяется прочностью цементного камня, а не прочностью заполнителя, у легкого бетона прочность на сжатие в большой степени зависит от прочности зерен каменного заполнителя.
Так как у легкого бетона прочность на сжатие уже через 7 дней достигает прочности заполнителя, то после этого прочность увеличивается лишь незначительно. Легкий бетон подразделяется на 14 групп по прочности (табл. 3).
| Таблица 3. Классы прочности на сжатие для легкого бетона (по DIN EN 206) | ||||
| Классы прочности на сжатие | Цилиндрическая прочность на сжатие tck,cyt | Кубиковая прочность на сжатие tck,cube | Применение | |
| LC8/9 | 8 | 9 | Для неармированных конструкций1) | Только при преимущественно неподвижных нагрузках |
| LC 12/13 | 12 | 13 | Неармированный легкий бетон, легкий железобетон | |
| LC 16/18 | 16 | 18 | ||
| LC 20/22 | 20 | 22 | ||
| LC 25/28 | 25 | 28 | ||
| LC 30/33 | 30 | 33 | ||
| LC 35/38 | 35 | 38 | Неармированный легкий бетон, легкий железобетон и легкий преднапряженный бетон | Также при преимущественно неподвижных нагрузках |
| LC 40/44 | 40 | 44 | ||
| LC 45/50 | 45 | 50 | ||
| LC 50/55 | 50 | 55 | ||
| LC 55/602) | 55 | 60 | 1) При легком железобетоне только для ненагруженных конструкций. 2) Для легкого бетона высокой прочности на сжатие. |
|
| LC 60/66 | 60 | 66 | ||
| LC 70/77 | 70 | 77 | ||
| LC 80/88 | 80 | 88 | ||
Укладка
Легкий бетон укладывается так же, как и нормальный бетон. Из-за своего небольшого веса легкий бетон распределяется в опалубке не так хорошо, как нормальный бетон. При этом его поверхность тяжелее заглаживать, чем у нормального бетона. При укладке легкого бетона необходимо учитывать следующее.
- Защитный слой у легкого бетона из-за пористости каменного заполнителя в основном должен быть больше на 0,5 см, чем у нормального бетона.
- Места подачи бетона на укладку должны располагаться ближе друг к другу, чем у нормального бетона.
- Укладываемые слои бетона ограничиваются по высоте до 50 см.
- Расстояние между местами расположения вибраторов следует уменьшать в два раза по сравнению с нормальным бетоном, так как колебания в легком бетоне хуже распространяются.
- Продолжительность вибрирования необходимо сокращать из-за опасности расслоения, так как грубый заполнитель при вибрировании имеет тенденцию к всплытию.
- Тщательный последующий уход особенно важен, так как вследствие малой теплопроводности гиротационное тепло отводится не так быстро. При этом между наружной поверхностью и ядром конструкции имеет место большой температурный перепад, который может привести к трещинообразованию.