Общефизическими называют такие свойства, которые характеризуют керамзит и керамдор (дорожный керамзит) в целом, вне зависимости от внешнего механического, химического или любого другого воздействия на него.
Ранее в нашей статье мы описывали такие общефизические свойства материалов как пористость и плотность (истинную и насыпную).
Сегодня мы расскажем о таких характеристиках керамзита и керамдора как:
- Теплопроводность
- Адгезия
- Радиоактивность
Теплопроводность керамзита
Керамзит часто используют в работах по утеплению. Именно поэтому данное свойство для него очень важно. Оно показывает его способность проводить тепло. Характеризуется параметр коэффициентом теплопроводности и показывает, какое количество тепла пройдет через единицу толщины материала за единицу времени.
Измеряется теплопроводность в Вт/(м*К). Чем ниже значение, тем лучше теплоизоляционные свойства материала и тем меньший слой его понадобится для утепления.
Коэффициент теплопроводности керамзита находится в диапазоне от 0,07 до 0,2 Вт/(м*К). На самом деле, это не самый лучший показатель среди строительных материалов в целом и утеплителей в принципе. Чтобы убедиться в этом, давайте посмотрим на нашу следующую таблицу.
Таблица теплопроводности разных строительных материалов
Материал, у которого коэффициент теплопроводности выше 0,2 Вт/(м*К), лучше не использовать в работах по утеплению.
Теплопроводность различных строительных материалов определяется по ГОСТ 30256-94. Для этого используется метод цилиндрического зонда. Он основан на зависимости температуры внедренного в материал нагреваемого тела (зонда) от теплопроводности окружающего зонд материала. Подробно об этой методике вы можете прочитать в государственном стандарте по ссылке выше.
Отметим, что на теплопроводность керамзита влияют его:
- Пористость
В следующем разделе мы расскажем о таком свойстве керамзита как адгезия.
Адгезия керамзита
Под адгезией понимают способность одних веществ сцепляться с другими. Она объясняется молекулярными взаимодействиями в поверхностном слое. Ярким примером адгезии является сцепление вяжущего вещества (например, цемента) с крупным и мелким заполнителем в составе бетонной смеси.
Как это работает? Объясним на простом примере все того же приготовления бетона.
В его состав традиционно входит несколько компонентов:
- Вяжущее (цемент, гипс, известь и другие)
- Заполнитель (мелкий и/или крупный)
- Затворитель (вода)
- Добавки (необязательно)
Прежде всего необходимо смешать вяжущее (например, цемент) с заполнителями. Их хорошо перемешивают, чтобы все компоненты – особенно вяжущее – равномерно распределились между друг другом. Далее в сухую смесь добавляется вода, которая тут же вступает в химическую реакцию с цементом. Начинается процесс гидратации – молекулы воды соединяются с молекулами минералов вяжущего, образуя кристаллы. В итоге цемент из рассыпчатого материала превращается сначала в клей, связывая между собой все компоненты, а затем – в твердый камень. Так вот это связывание цементом всех отдельных материалов в один и есть адгезия.
При этом важно отметить: адгезия будет лучше, если компоненты в составе смеси имеют не гладкую, а шероховатую и пористую поверхность. В этом случае вяжущее сможет проникнуть в поры компонентов, глубже и крепче сцепляясь со всеми их неровностями.
Посмотрите вот на этот схематичный рисунок:
На рисунке 1 видно, как цемент обволакивает гладкую поверхность. По сути, он ничем не сцеплен с образцом и поэтому легче сможет от него отделиться. А вот чтобы разъединить цемент и образец на рисунке 2, потребуется приложить достаточно усилий. Ведь вяжущее проникло в каждую клеточку материала, и его оттуда не так-то просто будет достать.
Первый случай характерен для округлого и гладкого гравия, галечника. Второй рисунок показывает, например, сцепление вяжущего с щебнем. Но какая адгезия у керамзита?
Тут ответ тоже достаточно прост: керамзит – пористый материал. Причем поры у него находятся не только внутри: даже на плотной спекшейся керамической оболочке они тоже присутствуют (порой их сложно разглядеть невооруженным глазом, но они есть). В них легко проникает вяжущее, крепче сцепляется с поверхностью – и даже лучше, чем с щебнем. Это в свою очередь повышает долговечность, прочность и химическую стойкость будущего керамзитобетона.
Радиоактивность керамзита
Все материалы на планете имеют свой радиационный фон. Особенно это актуально для стройматериалов, которые получают из горных пород: щебня, отсева и, конечно, керамзита. При этом конечные продукты будут иметь тот же радиационный фон и ту же концентрацию естественных радионуклидов, что и горная порода, из которой их получили.
Керамзит производится из глины. Она должна соответствовать определенным требованиям. Иначе говоря, нельзя производить керамзит из любого глинистого сырья, накопанного на речке или дачном участке. Подробно об этом мы рассказывали в нашей статье Производство керамзита.
Глины могут иметь различный радиационный фон: от низкого до высокого. Все зависит от ее состава, происхождения, места добычи. В итоге концентрация нуклидов в ней варьирует в широких пределах.
Чаще всего глина, конечно, имеет повышенный радиационный фон. Кто-то объясняет это высоким содержанием в ней калия, кто-то – повышенной способностью глиняных пород поглощать катионы радиоактивных элементов. При этом разные источники утверждают, что древние глины имеют очень высокую концентрацию опасных радионуклидов. То же и с глубоководными глинистыми осадками. А вот глинистые сланцы, якобы, наоборот, менее радиоактивны.
Но в любом случае перед производством керамзита сырье обязательно нужно проверять на радиоактивность. Кроме того, надо учитывать, что этот показатель может увеличиваться или уменьшаться в процессе обжига.
Посмотрим вот на это исследование, опубликованное в электронном научном журнале «Инженерный вестник Дона». В нем описано влияния тепловой обработки на радиоактивность глинистых горных пород и материалов.
Для эксперимента были отобраны три вида глин. Для каждой была определена удельная активность естественных радионуклидов при помощи сцинтилляционного гамма-спектрометра. После этого материалы были подвергнуты постадийной тепловой обработке и снова проверены на радиоактивность. Результаты показали, что удельные активности и эффективная удельная активность естественных радионуклидов в процессе обжига изменялась различным образом.
При этом каждый радиоактивный нуклид – калий, радий и торий – вел себя по-разному:
- Удельная активность калия увеличивалась в интервале температур от 20°С до 600°С, а повышение температуры обжига до 1500°С, наоборот, привело к значительному уменьшению удельной активности
- Удельная активность радия сначала уменьшалась в интервале температур 20-250°С, а затем повышалась вплоть до 650°С; после этого удельная активность радия снижалась по пологой кривой, достигая минимальных значений
- Удельная активность тория возрастала вплоть до температур 900°С, после чего начала снижаться почти до минимальных активностей
В результате долгих расчетов и вычислений было выявлено, что увеличение температуры обжига глинистого сырья на определенном этапе приводит к уменьшению удельных и эффективной удельной активности естественных радионуклидов. Однако при этом необходимо учитывать, что температуру обжига нужно контролировать и по возможности уменьшать, снижая тем самым расходы на топливо.
Радиоактивность всех строительных материалов нормируется ГОСТ 30108-94. Она обозначается «Аэфф», измеряется в Бк/кг.
Безопасными считаются керамзит и керамдор с радиоактивностью менее 370 Бк/кг. Это I класс безопасности. Его можно использовать повсеместно, даже для мульчирования растений в доме.
Керамзит II класса имеет радиоактивность от 370 до 740 Бк/кг. Его можно применять в дорожном строительстве в пределах населенных пунктов, а также в зонах перспективной застройки и при возведении производственных сооружений.
Для дорожного строительства вне населенных пунктов допускается использование керамзита и керамдора с радиоактивностью III класса, с показателем до 1500 Бк/кг. Если же содержание естественных радионуклидов в керамзите еще больше, этот материал строго запрещается использовать (либо только по согласованию с Госкомсанэпиднадзором).
Полную версию данной статьи вы найдете на этой странице.
Также мы рекомендуем ознакомиться с другими полезными статьями на нашем сайте.
О других характеристиках керамзита и керамдора вы можете прочитать в наших статьях по теме:
Также читайте нашу обзорную статью Характеристики и свойства керамзита.