Применение теплых бетонов на ангидритовом цементе

а) Важнейшие свойства теплых бетонов

Заполнителями в теплых бетонах с ангидритовым цементом служат котельные или доменные гранулированные шлаки, древесные опилки, стружка, одубина, хвоя, а также туф, опока, трепел, пемза и некоторые другие материалы.

Теплобетонные блоки на ангидритовом цементе обладают рядом весьма ценных качеств. Шлаковые теплобетонные блоки морозо- и водостойки, хорошо сцепляются с раствором и штукатуркой, очень пористы, отличаются небольшим объемным весом, малой теплопроводностью, огнестойкостью, погодоустойчивостью, транспортабельны. Кладка из этих блоков ведется быстрее, чем из кирпича, стена получается суше, легче и экономичнее кирпичной.

Опилочные теплобетонные блоки менее прочны и погодоустойчивы, чем шлаковые. Поэтому, как основной стеновой материал их можно применять в одноэтажных стройках, в многоэтажных же стройках — лишь в качестве второстепенного стенового материала.

Основные показатели качества теплобетонных блоков на шлаке и опилках приведены в табл. 32 и 33.



Образцы теплобетона на шлаке жирных составов (от 1:0,25 до 1:3) не разрушаются даже после погружения их в раскаленном состоянии в холодную воду. Образцы более тощих составов (от 1:4 до 1:6) разрушаются в зоне непосредственного воздействия огня на незначительную глубину (не выше 1,5 см), таким образом, в пожарном отношении теплобетон на шлаке вполне безопасен.


Опилочные теплобетонные блоки, в сравнении со шлаковыми, менее огнестойки. Под действием пламени большой паялоной лампы они постепенно осыпаются (в виде смеси гипсового порошка и обуглившихся частиц опилок). Глубина прогорания — не свыше 2 см.

Теплозащитные свойства теплобетонных блоков на шлаке и опилках весьма высоки. Сквозь плитку толщиной в 1 см пламя паяльной лампы, направленное прямо в стенку плитки, при воздействии в течение 15 мин. совершенно не чувствуется. Теплобетонные блоки с успехом можно применять для тепловой изоляции паропроводов, газопроводов, отопительной сети и т. д.

Морозостойкость теплобетонных блоков зависит от их состава и влагосодержания. Так, в сухом состоянии образцы шлакоблоков выдерживают более 25 циклов замораживания при температуре от 15 до 25°, а в насыщенном водой состоянии образцы жирных составов (от 1:0,5 до 1:2) выдерживают до 25 циклов замораживания, более тощие (от 1:3 до 1:4) — от 6 до 11 циклов и еще более тощие (от 1:5 до 1:6) — от 3 до 6 циклов.

Стену из шлаковых и опилочных блоков под слоем штукатурки можно считать вполне морозостойкой.

Замораживание бетона в раннем возрасте оказывает незначительное влияние на его прочность. Как видно из данных, приведенных в табл. 34, прочность бетона в возрасте 4 суток снижается на 20%, в возрасте 7 суток — на 17—19% и в возрасте 28 суток — на 14—32%.


Погодоустойчивость теплобетонных блоков на шлаке и опилках, как уже отмечено выше, не одинакова. Шлакоблоки отличаются большей погодоустойчивостью, чем опилочные. Для проверки погодоустойчивости теплобетонных блоков на ангидритовом цементе со шлаком и опилками авторы провели следующее испытание.


Образцы блоков были выставлены на южную сторону крыши трехэтажного отдельно стоящего здания, а затем осмотрены спустя почти 4 года. Результаты осмотра показали, что образцы со шлаком объемного состава от 1:1 до 1:2 выдержали испытание без всяких следов разрушения. У образцов более тощих составов (от 1:3 до 1:4) наблюдалась незначительная деформация ребер и углов, наиболее же тощие образцы (от 1:5 до 1:6) не выдержали испытания и разрушились.

Таким образом, теплобетоны на шлаках составов по объему от 1:1 до 1:2 можно считать вполне погодоустойчивыми, от 1:3 до 1:4 — относительно погодоустойчивыми и от 1:5 до 1:6 — погодоустойчивыми лишь при условии оштукатуривания сложенных из них стен.

У образцов с опилками наблюдались следы разрушения (округление граней углов, шелушение поверхности) независимо от состава теплобетона. Таким образом, теплобетоны на опилках нельзя считать погодоустойчивыми без оштукатуривания сложенных из них стен.

Паронасыщаемость теплобетонных блоков как со шлаком, так и с опилками весьма незначительна. При испытании образцов, высушенных до постоянного веса в термостате (температура 60°) и поставленных затем на 8 час. в закрытое пространство над кипящей водой, были получены следующие величины паропоглощения (табл. 35).


Блоки, изготовленные на основе ангидритового цемента, при наличии постоянной влажности теряют от 30 до 60% прочности при сжатии в зависимости от состава бетона. Все же в воде эти блоки не распадаются и по высыхании приобретают прочность, близкую к первоначальной, а иногда и более высокую.

При хранении образцов теплобетона на шлаке и опилках в лабораторных условиях в воде, сменявшейся 6 раз за полгода, никаких внешних признаков разрушения образцов не было обнаружено. Состав подвергнутых испытанию образцов: на шлаке — от 1:1 до 1:6, на опилках — от 1:0,5 до 1:2 по объему. Результаты испытания показывают, что периодическое смачивание дождем и высыхание безвредно' для теплобетонных блоков из ангидритового цемента.

б) Виды теплобетонкых блоков

Стеновые блоки из ангидритового цемента с минеральными наполнителями могут быть самой разнообразной формы. Выбор ее зависит от ряда условий (климата, нагрузки стен здания, характера стройки, наличия местных наполнителей и т. п.).

Основные виды шлакоангидритовых стеновых блоков следующие:

• 1) блоки системы «Крестьянин» (рис. 21) со средним продольным рядом тонких щелевидных пустот и двумя крайними рядами ромбовидных пустот. Размер блока 50X20X25 см. Объем пустот — 24%;
• 2) блоки системы «Украинец» (рис. 22) благодаря Т-образной форме позволяют вести кладку стен толщиной в 25 и 38 см; они обеспечивают хорошую перевязку. Размер блока 51Х25Х21,5 см. Отношение пустотности к общему объему 29%;
• 3) блоки системы Смирнова (рис. 23) с одним рядом пустот эллиптического, другим — прямоугольного сечения. Размер блока 50X30X20 см. Объем пустот — 30,8%;
• 4) блоки системы Булычева (рис. 24) с треугольными пустотами, которые заполняются термоизоляционными материалами. Размер блока 63X38X50 см и др. Отношения пустотности к общему объему 39,6%;
• 5) блоки системы Ливчака с 9 круглыми пустотами. Размер блока 44,5X20X20 см. Объем пустот 28,3%;
• 6) блоки системы «Торонто» (см. рис. 23) и «Саламандра» с одним рядом крупных пустот эллиптического сечения. Размер блока 51X20X20 см. Объем пусгот — 31,2%;
• 7) блоки системы «Лилипут», представляющие собой пятистенные ящики. Размер блока 40X25X20 см. Объем пустот 31,4%;
• 8) блоки системы «Роко» с тремя рядами узких щелей, расположенных в шахматном порядке. Размер блока 53Х40Х27 см. Объем пустот 32,7%;
• 9) блоки системы «Заря» с двумя прямоугольными пустотами больших размеров. Размер блока 50,7X20X20 см. Объем пустот 36%:
• 10) блоки системы «Рациональный» (см. рис. 23), Прохорова и «Миракль» с двумя рядами узких продольных пустот, расположенных в шахматном порядке. Размер блока 53X21,5X20 см. Объем пустот — 32%;
• 11) блоки системы «Пальмер» с одной среднего размера и с двумя большими пустотами. Размер блока 80X20X20 см. Объем пустот — 38%.

Рис. 21. Стеновые блоки системы «Крестьянин» >

Рис. 23. Стеновые блоки системы «Идеал», «Прогресс» и пр. >

Рис. 24. Стеновые блоки системы Булычева >

Имеется также ряд других систем блоков: Дворковича, «Идеал», «Прогресс», Панютина, ОСМЧ-50, СПБ и др.


Теплобетонные блоки на органических наполнителях в большинстве случаев изготовляются без пустот. Форма и размеры этих блоков зависят от их назначения. Изготовляют также оштукатуренные (офактуренные) теплоблоки. Фактура их (лицевой или штукатурный слой) может быть художественно оформлена, рельефной или гладкой, окрашенной или неокрашенной. Окраска! может быть ровной или с имитацией под гранит, мрамор, малахит, туф. Такие отделочные теплоблоки должны найти широкое применение в строительстве.

в) Методы изготовления и использования теплобетонных блоков

Основное назначение теплобетонных блоков на шлаке — кладка ограждающих, несущих и теплозащитных конструкций в жилищном строительстве (рис. 25). Что касается теплобетонных блоков на опилках и других органических наполнителях, то применять их для ограждающих конструкций можно только в одноэтажном жилищном строительстве при обязательном условии оштукатуривания стен с обеих сторон. Основное назначение этих блоков — кладка внутренних стен и перегородок, отепление полов и потолков, теплоизоляция различных трубопроводов и т. п.

Опилочный бетон жирных составов (от 1:0,5 до 1:1 по объему) можно также рекомендовать для фундаментов под моторы и станки средней мощности со спокойной нагрузкой. Такие фундаменты нуждаются в окрашивании.

Теплобетонные блоки нельзя применять для кладки стен мокрых и сырых цехов, однако в жилищном строительстве они могут служить под слоем штукатурки даже в таких местах, где периодически появляется влага. При окрашивании штукатурки масляной краской обеспечивается достаточно высокая степень водостойкости элементов стены.


Теплобетонные блоки на ангидритовом цементе можно изготовлять как ручным, так и машинным способом. Формы и станки для этой цели применяются такие же, как при изготовлении теплобетонов на портландцементе. Аналогична и схема технологического процесса.

На заводе в бункерах должен быть некоторый запас ангидритового цемента и наполнителя.

При помощи мерников той или иной конструкции цемент и наполнитель из бункеров в течение 1—2 мин. подают в бетономешалку для тщательного перемешивания.

После того как масса в бетономешалке станет однородной, к ней добавляют расчетное количество воды и снова тщательно перемешивают в течение 2—3 мин. Готовую массу передают порциями в формы, в которых она подвергается штыкованию, легкому или сильному трамбованию (в зависимости от консистенции бетона) или обработке на вибрационных установках. Формы предварительно должны быть протерты изнутри масляной тряпкой. Заполнив форму бетоном, излишек его срезают и отодвигают форму в сторону от бетономешалки. После этого под последнюю подают следующую форму.

Если бетон трамбовали, то распалубку формы можно производить через 8—10 мин., при отливке же формы можно разбирать только после того, как бетон затвердеет (схватится); на это требуется обычно 50—60 минут.

Освобожденные от форм блоки на поддонах относят на стеллажи для завершения процесса твердения. Для нормального течения этого процесса блоки необходимо предохранять от быстрого высыхания: они должны быть защищены от действия солнечного света, сквозняков и т. д.

Для создания оптимальных условий сушки в помещении, где установлены стеллажи, следует поставить несколько наполненных водой открытых бочек.

Температура стеллажных помещений должна быть не ниже +10—12°. В условиях такой температуры блоки должны находиться не менее 12 часов. Только после этого их можно выносить на склад.

На прочности блоков по истечении 12 час. мороз мало отражается. Зимой блоки можно укладывать для хранения в штабели на открытом воздухе. Это дает возможность обойтись без постройки больших утепленных бараков для хранения блоков в зимнее время.

При производстве офактуренных блоков на лицевую стенку формы сначала укладывают слой чистого цементного теста (1:0), раствора с чистым кварцевым песком (1:0,5—1:1) или цементного теста с минеральным красителем. Толщина слоя 1,0—1,5 см.

Если фактура должна быть рельефной, то в лицевой стенке формы изнутри делают соответствующие углубления, насечки и т. п. После укладки слоя фактуры на него осторожно накладывают основную массу теплобетона и слегка трамбуют ее. Излишек бетона срезают стальной линейкой, и форму отодвигают для твердения бетона. По истечении 2—3 час. форму можно распалубить и офактуренный блок установить на стеллаж для дальнейшего твердения.

Подбирать теплобетонные блоки необходимо в соответствии с расчетными требованиями проекта. Так, согласно ОСТ 6339, нормы прочности на сжатие, в зависимости от нагрузки блоков в сооружении, должны приниматься следующие:

• а) от 6 до 12 кг/см² — при использовании блоков в качестве заполнителей каркасов;
• б) от 13 до 25 кг/см² — при использовании блоков для сооружения одноэтажных зданий и отсутствии значительных сосредоточенных нагрузок;
• в) от 25 до 70 кг/см² — при использовании блоков для сооружения двух- и трехэтажных зданий;
• г) свыше 70 кг/см² — при использовании блоков в конструкциях, несущих в многоэтажных зданиях значительную нагрузку.

Кладку необходимо вести на теплых растворах соответствующих марок и перед укладкой блоки смачивать.

Цоколь должен быть выложен из кирпича, естественного камня или бетона на портландцементе с обязательной прокладкой между цоколем и низом стены из теплобетонных блоков водоизоляционного слоя.

Перед оштукатуриванием поле стены следует сильно смачивать, чтобы обеспечить лучшее сцепление слоя штукатурки с блоком.

При кладке офактуренных блоков шов раствора должен быть не толще 1 см; после окончания кладки швы надо расшить раствором из чистого цемента или из цемента с мелким песком состава 1:0,5—1:1 по объему.

Для разгрузки сосредоточенных усилий, действующих на с гену по концам балок, необходимо укладывать под эти концы прокладные доски.

Чтобы вода с крыши не затекала на стену, карниз здания следует выносить как можно дальше от поля стены.

Отливы подоконников и цоколей надо делать на цементной штукатурке или на оцинкованном железе.

В бытовых помещениях с повышенным содержанием влаги (кухни, ванные и т. п.) штукатурку необходимо два раза покрывать масляной или эмалевой краской.

При проектировании фасада следует избегать горизонтальных выступов поясков, рустиков и т. п., во избежание оседания на них снега.

г) Требования к теплобетонным блокам

Как и при изготовлении растворов, ангидритовый цемент, заполнители и готовый теплобетон подвергают испытаниям.

К котельным шлакам, используемым для производства теплобетона на ангидритовом цементе, предъявляются следующие требования:

• 1) шлак должен быть чистым, без примеси кирпича, земли, камней, обтирочных концов;
• 2) несгоревших частиц может содержаться в шлаке не более 30% от общего веса материала;
• 3) тяжелых остеклявшихся, плохо сцепляющихся с раствором фракций может быть не более 10% от веса материала;
• 4) содержание серы в виде SO₃ не должно превышать 5—6%;
• 5) объемный вес шлака в сухом состоянии не должен быть больше 800 кг/м³;
• 6) размер фракций шлака следует подбирать в зависимости от размеров блока. Для крупных блоков допускается примене ние шлака с размерами кусков от 5 до 8—10 см, для сплошных двуручных — от 4 до 5 см и для пустотелых с тонкими стенками — не более 0,5—1 см в поперечнике.

Перед использованием котельные шлаки должны быть промыты или не менее 2 мес. выдержаны на воздухе в тонком слое. Сульфидная сера переходит при этом в сульфатную, а окись кальция — в гидрат окиси кальция. С переходом окиси кальция в гидрат окиси кальция устраняется возможность образования «дутика».

Перед использованием отвалов котельных шлаков в лаборатории должен быть проведен химический и механический анализы средней их пробы.

Что касается опилок (как и других органических заполнителей), то к ним предъявляются следующие требования:

• 1) наполнители должны быть без всяких следов загнивания, наличия грибка, плесени, дурного запаха, различных включений (кусков кирпича, земли, железа и т. п.);
• 2) перед использованием наполнители должны быть подвергнуты соответствующей обработке (сушке, дроблению слежавшихся комков, просеиванию через сито с отверстиями в 5 мм в поперечнике и, если требуется, антисептической обработке в 3-процентном растворе железного купороса в течение 8—12 час. с последующей сушкой для удаления излишков влаги);
• 3) объемный вес наполнителей может колебаться в пределах от 150 до 500 кг/м³, в зависимости от рода материала.

Готовый теплобетон испытывают на сжатие как в сухом, так и в насыщенном водой состоянии. Размер образцов 20X20X20 см. Показатели прочности на сжатие блоков разных составов должны быть не ниже приведенных в табл. 32 и 33.

В офактуренных блоках не допускается отбитых кромок, углов и повреждений поверхности штукатурки.

По размерам блоки должны быть модульными. Основной размер их устанавливается по расчетной толщине стены. Толщина стены зависит от климатической зоны, объемного веса бетона. Так, в зависимости от объемного состава бетона, изготовленного на ангидритовом цементе со шлаком, толщина стены будет ориентировочно такой:


Толщину стены из теплобетонных блоков можно точно определить расчетным путем, предварительно установив величину коэффициента теплопроводности.

Водостойкость ангидритового теплобетона должна быть такой, чтобы при полном насыщении водой прочность на сжатие за 24 часа снижалась не более чем на 50% по сравнению с прочностью его в естественном состоянии.

На морозостойкость теплобетон испытывают, если он предназначается для кладки наружных стен без штукатурки. Тепло-бетонные блоки в насыщенном водой состоянии должны выдерживать без всяких видимых повреждений шестикратное замораживание при температуре до —12° с последующим оттаиванием в воде комнатной температуры.