В этой статье мы поговорим о видах и свойствах шлакощелочного бетона. (ЩЩБ) Также мы рассмотрим, в каких работах применяется ШЩБ и как он был изобретен.
Виды шлакощелочного бетона
Для этого материала используются такие же классификации, как и для цементобетона. С их полным (и очень обширным) перечнем вы можете ознакомиться в статье Виды бетона.
Чаще всего шлакощелочные бетоны делятся на группы по:
- Средней плотности
- Структуре
- Назначению
Давайте остановимся на каждой классификации подробнее.
По средней плотности
Эта характеристика показывает, сколько весит 1 м3 материала.
В зависимости от нее ШЩБ могут быть:
- Очень легкими (от 500 до 800 кг/м3)
- Легкими (от 800 до 2000 кг/м3)
- Тяжелыми (от 2000 до 2500 кг/м3)
Этот показатель используется для расчета нагрузки на несущие конструкции при строительстве. Кроме того, он косвенно связан с другими характеристиками бетона: прочностью и изоляционными свойствами.
По структуре
В зависимости от используемых компонентов и их соотношения шлакощелочные бетоны могут иметь разную структуру.
Они бывают:
- Плотными
В таком материале нет пустот между зернами крупного наполнителя: они заполнены песком (отсевом) и вяжущим веществом. Такую структуру имеют тяжелые бетоны. - Поризованными
Эта разновидность производится с добавлением воздухововлекающих добавок в бетонную смесь. За счет нее в толще камня образуются закрытые поры, заполненные воздухом. Таким образом снижается плотность материала – бетон получается более легким. - Крупнопористыми
Этот особый вид бетона производится без использования мелких заполнителей. В нем остается множество сквозных пор-каналов, через которые может свободно проходить вода. Поэтому такой бетон еще называют дренажным. - Ячеистыми
Смесь для такого бетона, наоборот, содержит в себе только мелкие заполнители. За счет внесения специальных добавок она вспучивается и насыщается воздухом, а при затвердевании превращается в очень легкий и пористый камень.
Основная разновидность ячеистых шлакощелочных бетонов – это пенобетон. Чтобы его изготовить, в готовую бетонную смесь вмешивают очень плотную пену. Полученный материал используется для возведения ненесущих и теплоизоляционных конструкций.
По назначению
Эта классификация тесно связана со всеми перечисленными выше. Ведь у каждой разновидности бетона есть свои специфические характеристики. От них зависит, для каких работ лучше подходит материал.
Производят шлакощелочной бетон:
- Конструкционный
Это бетон и изделия из него, которые используются для возведения несущих и ограждающих конструкций: фундаментов, стен, плит перекрытия, столбов, лестниц и так далее. Наиболее важное свойство для этих материалов – прочность. Самые высокие показатели тут демонстрируют тяжелые и плотные бетоны. - Конструкционно-теплоизоляционный
Такой бетон применяется, например, для обустройства стен, потолков и крыш. Для него одновременно важны и способность выдерживать нагрузки, и низкая теплопроводность. Для этого в составе смеси используют пористые заполнители (керамзит, аглопорит и другие) и воздухововлекающие добавки. - Теплоизоляционный
Этот материал применяется для обустройства тепло- и звукоизоляции. Он должен быть легким и пористым, а вот прочность его уже не играет большой роли. Для этого отлично подходят ячеистые бетоны – например, шлакощелочной пенобетон.
Теперь вы имеете представление о том, что из себя представляет такой материал как шлакощелочной бетон. В продолжении статьи мы подробнее рассмотрим его основные технические характеристики.
Свойства шлакощелочного бетона
При выборе любого бетона следует в первую очередь обращать внимание на его показатели. Именно от них зависит, подойдет ли материал для конкретной задачи или нет.
Самые важные для бетона свойства – это:
- Плотность
Этот показатель позволяет рассчитать нагрузку на фундамент и несущие стены конструкции. Если взять слишком тяжелый бетон для внутренних работ, то постройка может просто-напросто обвалиться под собственным весом. - Прочность
Она характеризует, какую максимальную нагрузку материал может выдержать, не разрушаясь. Раньше показателем прочности выступала марка бетона: от M50 до M1000. Сейчас ее заменил класс, который обозначается буквой B и числом, указывающим на максимальную нагрузку в МПа. Подробнее о разнице между этими характеристиками вы можете узнать в статье Классы и марки бетона. - Теплопроводность
Этот параметр важен для теплоизоляционных материалов. Для сравнения: теплопроводность цементобетона составляет примерно от 0,1 (газобетон) до 1,5 Вт/(м·°С) (тяжелый бетон). Чем эта цифра ниже, тем лучше материал удерживает тепло в помещении. - Морозостойкость
Этот показатель обозначается буквой F и числом – например, F50. Число указывает на количество циклов заморозки и оттаивания, которые бетон переносит без потери прочности. Так, бетон марки F50 можно 50 раз положить в морозилку и отогреть обратно – и только после этого он начнет медленно разрушаться. Материал с показателем F300 и выше считается особо морозостойким и применяется для возведения конструкций в тяжелых климатических условиях. - Водонепроницаемость
Она характеризует способность материала пропускать воду вглубь себя и обозначается буквой W. Нормальной водонепроницаемостью считается показатель W4. Бетоны марок свыше W10 относятся к особо водостойким и применяются в строительстве гидротехнических сооружений.
Основные показатели шлакощелочных бетонов приведены в таблице ниже:
Как видите, этот вид материала имеет отличные показатели и по некоторым из них даже превосходит традиционный цементобетон.
В следующем разделе мы поговорим о том, в каких работах ШЩБ нашел применение с момента своего создания.
Сфера применения шлакощелочного бетона
Мы уже отмечали, что широкого применения этот материал пока не получил. Проектировщики и строители отдают предпочтение привычному цементу, а при необходимости – шлакоцементу. А вот чисто шлакощелочное вяжущее реже пользуется спросом.
Тем не менее, сфера потенциального использования этого материала обширна.
ШЩБ может эффективно применяться в:
- Жилищном строительстве
За счет своей высокой прочности материал подойдет для заливки фундаментов высотных зданий, возведения стен, лестниц, столбов, плит перекрытия и других несущих конструкций. А легкие его разновидности могут использоваться для строительства перегородок, заливки полов и обустройства теплоизоляции. - Дорожном строительстве
Тяжелый ШЩБ имеет подходящие характеристики для обустройства дорожных покрытий, в том числе на самых сложных участках – автомагистралях и аэродромах. - Строительстве объектов особого назначения
Высокая водонепроницаемость шлакощелочных бетонов делает их идеальными для строительства гидротехнических объектов. А за счет высокой химической и жаростойкости их можно эксплуатировать в самых экстремальных условиях: в химических лабораториях, ТЭЦ, АЭС и даже на космодромах. - Производстве готовых изделий
Эта область сейчас развивается наиболее активно. ШЩБ уже применяют для изготовления стеновых блоков, панелей, плит, конструкций и ЖБИ. В последнем случае использование этого бетона даже выгоднее, чем традиционного. Ведь коррозия арматуры в материале на шлакощелочном вяжущем протекает медленнее.
Надо сказать, что высокие показатели шлакощелочного бетона тоже могут накладывать ограничения на сферу его применения. Согласитесь, нет никакого смысла пускать высокопрочный материал на какие-нибудь декоративно-отделочные работы. Для этих задач лучше подойдут другие разновидности бетона – например, гипсобетон.
В заключительном разделе статьи мы подробнее поговорим о том, где и как появился ШЩБ.
История применения шлакощелочного бетона
Использование щелочных компонентов для производства вяжущих уходит корнями в глубокую древность. Например, при строительстве древнеримских зданий, которые дошли до нас в отличном состоянии, использовалась гашеная известь. В сочетании с вулканическим пеплом, пемзой или туфом она давала вещество, по составу и свойствам похожее на современные геополимеры.
Полноценные исследования в этой области начались не так давно – только в XX веке. Начало им положили ученые Пёрдон и Ферет, которые в конце 30-х и начале 40-х годов изучали проблему использования шлаков в цементе, а также их взаимодействие с щелочами.
Но настоящим «отцом» этого нового материала стал советский ученый Виктор Дмитриевич Глуховский. В своих работах он вдохновлялся именно знаменитым римским бетоном. Изучая особенности его состава, в 1959 году он предложил способ создания нового вяжущего, который назвал грунтосиликатом. Суть его как раз заключалась в обработке горных пород или отходов производства щелочными растворами.
Эта идея в СССР была встречена на ура. Ведь цемент был продуктом дефицитным и достаточно дорогим. А для производства нового вида бетона достаточно было использовать шлаки, которых на любом сталелитейном заводе было в избытке. Причем готовый материал по характеристикам не уступал традиционному цементобетону.
Так в 70-80-е годы началось массовое производство шлакощелочного бетона. Центром научных изысканий в этой области стал Киев – родина Глуховского. Здесь на базе Киевского инженерно-строительного института появилась своя научная школа (ПНИЛГ КИСИ), которая и в наши дни занимается совершенствованием шлакощелочных вяжущих. Заводы, где изготавливался новый материал, появились на Урале, в Сибири и Центральной России.
Из ШЩБ делали изделия, подвергающиеся большим нагрузкам: фундаментные блоки, аэродромные плиты, сваи. Его использовали на гидротехнических сооружениях, в химических лабораториях и для внутренней облицовки печей.
А что же в области жилищного строительства? В 1988-1989 годах в Липецке был возведен многоэтажный (20 этажей) жилой дом, построенный полностью из шлакощелочного бетона. Более чем 20 лет спустя, в 2012 году экспертиза показала, что конструкции дома сохранились в превосходном состоянии.
После развала СССР про ШЩБ в какой-то степени забыли и его масштабное применение в строительстве сошло на нет. Но есть все предпосылки для его возвращения. Ведь в современном мире очень остро стоит проблема экологии и защиты окружающей среды от вредных выбросов. И в этой области шлакощелочные вяжущие – перспективная альтернатива портландцементу.
Полную версию данной статьи вы найдете на этой странице.
Также мы рекомендуем ознакомиться с другими полезными статьями на нашем сайте.
#бетон #шлакощелочной бетон #полезные советы #строительные советы #бетоны #виды бетона #строительные материалы #стройматериалы #щщб #классификация бетонов