Что такое силикатный бетон, какие его особенности и где его применяют?

Beton-House com

Сайт о бетоне: строительство, характеристики, проектирование. Соединяем опыт профессионалов и частных мастеров в одном месте

Силикатный бетон относится к группе безцементных бетонных растворов автоклавного твердения, приготовленных на базе известково-кремнеземистых вяжущих в соединении с разнообразными минеральными заполнителями. Качество этого вида бетонов регламентируется ГОСТ 25214-82 и должно соответствовать требованиям и нормам настоящего документа.

Что такое силикатный бетон?

На вид силикатный бетон представляет собой светло-серое вязкое вещество, основой которого выступают соединения кремнезема и известняк, а также гидрат окиси кальция, содержащийся в кварцевом песке. По мере соединения компонентов происходит химическая реакция с образованием гидросиликата кальция, который скрепляет монолит и соединяет все составляющие воедино.

Активация веществ идет при автоклавной обработке, когда давление с повышением температуры вызывает переход воды в парообразное состояние и ее постоянное присутствие в воздушной среде. Свойства силикатного бетона напоминают таковые у стандартных бетонных растворов.

Есть существенные отличия данного материала от цементного бетона:

• силикатная смесь пропитана кремниевыми соединениями, которые отталкивают влагу, поэтому силикатный бетон получается довольно водостойким;
• повышенное содержание оксида кальция или шлаковых добавок дает отличную устойчивость к влиянию агрессивных факторов;
• материал имеет множество пор, которые могут заполняться газом, жидкостью, пеной с получением новых растворов (пеносиликатов, газосиликатов).

Особенности материала

Силикатный бетон характеризуется следующими свойствами и техническими параметрами:

• уровень водопоглощения в зависимости от степени уплотнения смеси – 10-18% (после дополнительной обработки изделий или конструкций гидрофобными кремниевыми веществами показатель можно еще уменьшить);
• морозостойкость – F50-F100 и более;
• высокая термостойкость, переносимость резких температурных перепадов;
• низкая теплопроводность;
• шумоизолирующие способности;
• срок службы – до 70 лет;
• высокая коррозионная стойкость (она снижается лишь при постоянно повышенной влажности в помещении вкупе с отсутствием антикоррозийной обработки арматуры);
• значительная прочность (зависит от точной марки, плотности состава).

Важно! Себестоимость производства силикатного бетона небольшая, поэтому он прекрасно подходит для возведения недорогих по затратам зданий.

После заливки раствора и его отверждения создается прочный искусственный камень с отличными техническими характеристиками. Качество материала зависит от количества оксида кальция в составе и связано со степенью помола песка. С повышением дисперсности песчаных крупинок свойства оптимизируются.

Состав бетона и требования ГОСТ

Основа силикатного бетона – известь и кремнеземистый компонент, разведенные водой. В качестве кремнеземистого вещества обычно выступает искусственный или природный пуццолан – зола из отходов ТЭЦ, доменный шлак, мелкий кварцевый или кварцево-полевошпатный песок. Итоговое качество составляющих в отдельности и раствора в целом отражено в ГОСТ 25214-82.

Условия, которым должна соответствовать известь для силикатного бетона:

• содержание оксида магния – до 5%;
• обжиг частиц с одинаковой скоростью;
• гидратация со средней скоростью;
• период гашения – менее 30 минут.

При производстве силикатного бетона могут использоваться иные виды наполнителей – аглопоритовый песок или щебень, керамзит разной фракции, шлаковая пемза, шунгизитовые гравийные частицы.

Важно! Согласно ГОСТу, вода тоже обязана иметь определенный химический состав.

В раствор могут вводится разнообразные добавки для улучшения свойств бетона:

• пластификаторы;
• пенообразователи;
• триэтаноламин (ТЭА);
• гипс;
• водоотталкивающие вещества и т.д.

Разновидности материала

По своей структуре все силикатные бетоны делятся на плотные тяжелые (с кварцевым песком), плотные легкие (с крупно- или мелкозернистым пористым заполнителем) и пористые (пеносиликаты и газосиликаты).

Плотные тяжелые бетоны

Тяжелые бетоны на основе кремнеземистых наполнителей могут быть мелкофракционными и крупнофракционными. Смеси с мелким зерном считаются самыми популярными. Они состоят из мелкого кварцевого песка и извести, характеризуются однородной структурой, которая возникает благодаря плотной химической реакции заполнителя и вяжущего.

Востребованность материала также обусловлена его низкой ценой. Из него активно делают панели перекрытий, колонны, лестничные площадки и т.д.

Тяжелые силикатные бетоны имеют плотность в пределах 1800-2200 кг/м³, прочность на сжатие и растяжение – 100-600 кг/см². Показатели меняются в зависимости от точного состава, веса наполнителя, режима автоклавной обработки. Например, при наличии извести в объеме 8-11% от количества заполнителя прочность состава будет равна 100-300 кг/см².

Легкие бетоны

Легкие силикатные бетоны отличаются присутствием пористых наполнителей: шлаковой пемзы, перлита, керамзита в форме щебня, гравия. Остальные компоненты в составе бетона остаются стандартными.

В зависимости от плотности легкие бетоны делятся на 3 категории:

1. Теплоизоляционные (плотность менее 500 кг/м³, теплопроводность – 0,18 Вт/м*С). Подходят для утепления перекрытий и стен в жилых, общественных, промышленных зданиях.
2. Конструкционно-теплоизоляционные (плотность – 400-1400 кг/м³, теплопроводность – 0,58 Вт/м*С). Используются для устройства наружных бетонных конструкций.
3. Конструкционные (плотность – 1400-1800 кг/м³). Пригодны для выпуска армированных конструкций и сборных железобетонных изделий.

Ячеистые бетоны

Материалы из пористых силикатных бетонов подразделяются на такие типы:

1. Пеносиликатные блоки. Производятся из известково-кремнеземистой смеси с пенообразователем путем перемешивания компонентов и их обработки в автоклаве.
2. Газосиликатные блоки. Получаются в ходе добавления к известково-кремнеземистой смеси алюминиевой пудры. Материал является более прочным, а его производство — самым экономичным.

О классификации

Бетон, используемый в современном строительстве, делят по шести основным характеристикам:

• назначению;
• средней плотности;
• разновидности вяжущего вещества;
• морозостойкости;
• прочности;
• водонепроницаемости.

Кремниевый материал, по его основному назначению, имеет следующую классификацию:

• специальный;
• конструкционный.

Также можно подразделить по разновидности силикатного заполнителя бетона на:

• материалы, имеющие предел прочности при сжатии по оси в диапазоне 7,5 – 70;
• материалы, имеющие предел прочности на растяжение по оси в диапазоне 1 – 4;
• материалы, имеющие предел прочности на изгиб в пределах 2,5 – 7;
• с водонепроницаемостью в пределах В 2 – В 10;
• со средней плотностью 1000-2400 кг на кубический метр.

По своим свойствам данный материал аналогичен изделиям, изготавливаемым из цементного состава.

Сферы применения

Пористые виды силикатных бетонов хорошо подходят для выполнения работ по теплоизоляции зданий и конструкций сельского, промышленного назначения. Также из силикатных бетонов делают стены, панели перекрытия, балки, лестничные блоки, колонны, плиты карнизов.

Важно! Они идеально подходят для создания конструкционных изделий большого размера, но не менее часто применяются для выпуска мелкоштучных предметов – блоков, панелей, облицовки.

• заполнение внутреннего пространства различных конструкций;
• армирование силикатобетонных железнодорожных шпал;
• обустройство подземных шахт, тоннелей, автотрасс;
• производство фундаментальных блоков, линейных стропильных систем, блоков для подвальных стен;
• как компонент для бесасбестового прессованного шифера, черепицы.

Готовые изделия

Из ячеистых бетонов изготавливаются стеновые блоки, плиты и образцы чашеобразной формы. Первые имеют прямоугольное поперечное сечение и примерно равные по высоте и ширине. Для вторых характерна сравнительно небольшая толщина. Габариты каждого из вариантов соблюдаются компактные, так как пористые материалы отличаются хрупкостью и низкой прочностью.

Материалы для производства силикатных бетонов

В роли известняка для выпуска силикатного бетона обычно используют тонкомолотую известь-пушонку или кипелку, которая обладает нужными свойствами и соответствует требованиям ГОСТа.

Важно! Вся фракция должна быть одинаково обожженной. Недожог приводит к увеличению расхода материала, пережог – к снижению времени гидратации, вспучиванию и растрескиванию поверхности готовых предметов.

• известково-шлаковых (с доменным шлаком);
• известково-кремнеземистых (с кварцевым песком);
• известково-зольных (с угольной или сланцевой золой);
• известково-керамзитовых (с керамзитом).

Что касается кварцевого песка, то в его составе должно быть не менее 80% кремнезема, менее 10% глинистых включений, до 0,5% примесей слюды. Дисперсность песка должна быть в 2,5 раза меньше, чем дисперсность молотой извести.

От чего зависит качество получаемых изделий

На качество автоклавных силикатных деталей зависит не только структура и состав добавок, но и правильность управления физическими явлениями, которые происходят на разных стадиях обработки смеси в автоклавах.

По объемной массе силикатные бетоны подразделяют на:

• силикатные тяжелые бетоны, которых заполнителями служат гравий, песок, щебень;
• силикатные легкие бетоны, в них наполнителем выступает керамзит, вермикулит;
• силикатные ячеистые бетоны, в роли наполнителя выступаю пузырьки воздуха, распределенные равномерно по всему объему изделия.

Внимание! Если изделие эксплуатируется по всем правилам, арматура, находящаяся в силикатном плотном бетоне, не подвергается химической и атмосферной коррозии.

Формовка крупногабаритных изделий осуществляется непосредственно на строительной площадке, прочность таких изделий (на разрыв) достигает 60 МПа.

Технология выпуска

Производство силикатного бетона включает этапы подготовки компонентов, приготовления смеси, формования изделий и их автоклавной обработки. Процесс протекает таким образом:

1. В помольном цехе дробят на трубных или вибрационных мельницах, сушат, просеивают все ингредиенты для приготовления раствора.
2. Посредством пневмонасоса компоненты отправляют в специальное отделение для дозирования, после чего их загружают в принудительный смеситель.
3. В сухую смесь вливают воду, перемешивают массу до однородности, вводят пластификаторы.
4. Готовый раствор подают в бетоноукладчик, который разливает его по формам.
5. В формах смесь выдерживается до застывания (не менее 20 часов). Потом изделия извлекают, складывают штабелями на вагонетки и подвозят к автоклаву – цилиндрическому резервуару с герметическими крышками, манометром, предохраняющим клапаном.

После загрузки блоков в автоклав плотно закрывают крышки, внутрь подают насыщенный водой пар при температуре около +100 градусов. Далее давление пара и температуру увеличивают, выдерживают изделия в течение определенного времени и уменьшают давление до атмосферного. Дают силикатному бетону остыть внутри автоклава или на воздухе.

Промышленное производство силикатобетонов

Промышленное производство силикатного бетона условно делится на несколько объемных этапов:

• подготовка необходимых материалов;
• приготовление известково-кремнеземистой смеси;
• формование силикатобетонных изделий;
• автоклавная обработка силикатобетона.

В состав предприятия, специализирующегося на производстве силикатобетонных изделий, входят следующие автономные отделения:

• отделение по приему материалов для изготовления силикатобетона;
• арматурное отделение;
• помольный цех;
• бетоносмесительное отделение;
• формовочный цех;
• автоклавное отделение;
• склад силикатобетонных изделий.

Примерная технологическая инструкция для изготовления силикатных изделий в заводских условиях представляется следующим образом:

1. В помольном цехе измельчают, просеивают и сушат все необходимые составляющие известково-кремнеземистых вяжущих. Помол компонентов проводят в трубных или вибрационных мельницах.
2. Затем материалы, при помощи пневмонасоса, поступают в бетоносмесительное отделение, где все необходимые компоненты дозируют и загружают в смеситель принудительного действия. Добавляют воду и перемешивают до получения однородной смеси. Для улучшения подвижности бетона, в его состав добавляют водные растворы пластификаторов.
3. Готовая силикатобетонная смесь подается в бункер бетоноукладчика, с помощью которого она разливается в подготовленные формы. Время выдержки до распалубки готовых изделий должно составлять не менее 20 часов.
4. После набора необходимой прочности, изделия складываются в штабели на вагонетки, и при помощи электропередаточного моста транспортируются в автоклавное отделение для термообработки.

Автоклавная обработка силикатных изделий

Процесс автоклавной обработки — последний и самый важный этап в производстве силикатобетонных изделий. Поэтому, для того чтобы понять саму сущность процесса автоклавной обработки, рассмотрим принципиальную схему работы автоклава.

Устройство автоклава

В автоклаве протекают сложные процессы, в результате которых силикатобетонные смеси превращаются в силикатобетонные изделия заданной плотности различной формы и назначения.

Автоклав для термообработки — это горизонтально расположенный цилиндрический резервуар (Ø 2,6–3,6 м, длиной 20–40 м) с герметическими сферическими крышками. Сосуд оборудован манометром, регистрирующем давление пара, и предохраняющим клапаном, который автоматически открывается при повышении в резервуаре давления выше критического.

Внизу уложены рельсы для передвижения вагонеток с изделиями. Для снижения теплопотерь во время термообработки поверхность паропроводов и сама поверхность автоклава покрывается специальным теплоизоляционным составом. Помимо этого, автоклавы оборудованы устройствами для перепуска использованного пара в следующий автоклав и магистралями для сброса конденсата.

Общая схема процесса автоклавной обработки изделий

В подготовленный автоклав загружают отформованные силикатные изделия, и плотно закрывают сферические крышки. Затем, в устройство подают насыщенный пар.

Весь процесс автоклавной обработки материалов можно разделить на пять составляющих:

1. Подача влажного пара с установленной в автоклаве температурой равной 100°С;
2. Увеличение давления пара, и повышение температурного режима до технически необходимого минимума.
3. Термическая выдержка изделий при максимально допустимой температуре и давлении.
4. Постепенное снижение температуры до 100°С, и уменьшение давления пара до атмосферных показателей.
5. Процесс остывания силикатных изделий до 18–20°С может проходить в автоклаве, либо на открытом воздухе.

Качество силикатобетонных материалов автоклавного твердения в значительной мере зависит от грамотного управления физико-химическими процессами, протекающими в автоклавах на различных этапах термообработки. Автоклавная термообработка материалов считается наиболее эффективным способом ускорения набора прочности бетонных изделий.

В заключение этой главы можно сделать следующий вывод: процесс производства силикатных изделий — сложное и кропотливое занятие, требующее определенных знаний и специального оборудования. Приготовить силикатобетон в условиях строительной площадки своими руками можно, но получить изделия необходимого качества без автоклавной обработки практически нереально.

Поэтому, бетон силикатный и изделия из него, лучше приобретать на профильных предприятиях со специальным оборудованием и обученным персоналом. В этом случае, вы получаете гарантии качества приобретенных строительных материалов, и уверенность в том, что конструкция возведенная из этого материала, будет прочной и долговечной.

Изделия из силикатных бетонов

Из данного вида бетонов производят как крупные железобетонные конструкции (блоки, плиты, панели), так и небольшие предметы и облицовку для наружных и внутренних стен.

Силикатный стеновой кирпич

Силикатный кирпич получают путем прессования массы из кварцевого песка и извести с ее обработкой в автоклаве. Технология изготовления кирпича является стандартной для всех изделий из силикатного бетона, лишь для прессования применяется специальный станок карусельного типа – револьверный пресс.

Важно! Время нахождения кирпичей в автоклаве составляет 8-12 часов, температура – около +175 градусов, давление пара – 0,8 МПа.

Силикатные кирпичи могут быть:

• одинарными полнотелыми или пустотелыми размером 25х12х6,5 см;
• утолщенными пустотелыми размером 25х12х8,8 см.

По прочности марки кирпича варьируются в пределах 75-300, по морозостойкости – от 15 до 50 циклов. Их не используют для фундаментной кладки из-за недостаточной стойкости к действию влаги, также они не подходят для устройства печей, прачечных, бань.

Известково-зольные и известково-шлаковые изделия

Такие типы кирпичей основываются на смеси извести с металлургическим шлаком или топливной золой. Для производства известково-шлакового кирпича берут 88-97% шлака и всего лишь 3-12% извести, для выпуска известково-зольного кирпича – 75-80% золы и 20-25% извести.

Благодаря соединению с известью наполнители активируются, в результате чего создаются материалы с высокой прочностью. Кроме того, такое производство экономически выгодно, и стоимость изделий получается невысокой.

Предметы из ячеистых силикатобетонов

Объемный вес подобных изделий невелик, а теплопроводность — довольно низкая. Готовые блоки также отличаются морозостойкостью, простотой монтажа и обработки, повышенной звукоизоляцией, долгим сроком службы и экологичностью. Они широко используются для кладки наружных и внутренних стен, перегородок, могут служить в качестве теплоизолирующих материалов для утепления крыши, перекрытий.

Важно! Не рекомендуется применять их лишь во влажных помещениях, а наружные стены лучше сразу отделывать или покрывать гидроизоляцией.

Силикатный бетон – эффективный и качественный строительный материал. По свойствам и удобству в эксплуатации он не уступает газобетону и тяжелому цементному бетону, зато является более дешевым, поэтому всегда будет востребованным на рынке.

Основные операции при создании силикатобетонных материалов

При создании силикатобетонных материалов осуществляется следующий порядок:

1. добыча песка, выделение из него крупных фракций;
2. добыча известняка, его термический обжиг;
3. дробление извести;
4. смешивание извести, песка, гипса, помол в шаровой мельнице;
5. приготовление смеси. В бетоносмесителях при принудительном перемешивании к извести, песку, добавляют воду;
6. формирование заданных изделий;
7. твердение в автоклавах отформованных деталей при диапазоне температур 174 – 200 градусов, давлении в пределах 0,8 – 1,5 МПа. Если требуется изготовить плотное изделие, пользуются известью, имеющей удельную поверхность до 5000 см2/г, песок с показателем 4000 см 2/г;
8. охлаждение изделия в автоклаве либо после извлечения из автоклава.