Lehký beton je skupina betonů o objemové hmotnosti 800-2000 kg/m 3 [1] . Zahrnuje betony na porézním kamenivu ( keramzit , agloporitový beton , perlitbeton ), betony na lehkém organickém kamenivu ( arbolit , konopný beton , polystyrenbeton ) a pórobetony ( pěnobeton , pórobeton ). Jako pojiva lze použít cement , sádru , magnéziový cement .
Lehké betony se používají jako konstrukční nebo tepelně izolační materiály, mají malou hmotnost a cenu relativně těžkých betonů. Samostatně se rozlišují vysokopevnostní lehké multifunkční betony, jejichž měrná pevnost přesahuje 25 MPa [2] [3] .
Beton se vyrábí smícháním cementu, písku, drceného kamene a vody (jejich poměr závisí na značce cementu, frakci a obsahu vlhkosti písku a drceného kamene), jakož i malého množství přísad (plastifikátory, vodoodpudivé látky atd.). ). Cement a voda jsou hlavními pojivovými složkami při výrobě betonu. Například při použití cementu třídy 400 k výrobě betonu třídy 200 se použije poměr 1:3:5:0,5. Pokud se použije cement třídy 500, pak se s tímto podmíněným poměrem získá beton třídy 350. Poměr vody a cementu („vodocementový poměr“, „vodocementový modul“; označovaný „W / C“) je důležitou charakteristikou betonu. Pevnost betonu přímo závisí na tomto poměru: čím nižší je W / C, tím pevnější je beton. Teoreticky je pro hydrataci cementu dostačující W/C = 0,2, ale takový beton má příliš nízkou plasticitu, proto se v praxi používá W/C = 0,3–0,5.
Častou chybou při řemeslné výrobě betonu je nadměrné přidávání vody, které zvyšuje pohyblivost betonu, ale několikanásobně snižuje jeho pevnost.
Podle GOST 25192-2012 (na Ukrajině - DSTU B V.2.7-221:2009) je beton klasifikován podle svého hlavního účelu, typu pojiva, typu kameniva, struktury a podmínek tuhnutí:
Kromě klasifikace GOST 25192-2012 ( DSTU B V.2.7-221:2009) se používá klasifikace betonů podle objemové hmotnosti:
Podle obsahu pojiva a kameniva se beton dělí na:
Jednou z nejdůležitějších složek betonové směsi je písek. Pro přípravu betonu můžete použít téměř jakýkoli přírodní písek. Nejdůležitějším omezením při použití přírodního písku je omezení přítomnosti jílu nebo jílových částic ve složení písku. Malé (jílové) částice velmi silně ovlivňují pevnost betonu. I jejich malé množství vede k výraznému poklesu pevnosti betonu. Proto v nepřítomnosti přírodního písku bez jílových částic se dostupný písek zlepšuje (obohacuje) pomocí následujících postupů: praní písku; dělení písku na frakce v proudu vody; oddělení od písku požadované frakce; míchání písku dostupného v pracovní oblasti s dováženým vysoce kvalitním pískem.
Po obohacení a přípravě musí písek splňovat podmínky definované tzv. standardní třídicí plochou. Složení zrn, určené proséváním písku přes síta s různými otvory, by mělo odpovídat oblasti znázorněné na obrázku čárkovaně. Je možné použít písek s velikostí částic zohledňující nezastíněnou plochu, ale pouze pro beton třídy 150 a nižší
Hlavním ukazatelem, který charakterizuje beton, je pevnost v tlaku. Stanovuje třídu betonu. Podle SNiP 2.03.01-84 "Betonové a železobetonové konstrukce" je třída označena latinským písmenem "B" a čísly označujícími odolnost proti tlaku v megapascalech (MPa). Například označení B25 znamená, že beton této třídy v 95 % případů odolá tlaku 25 MPa. Pro výpočet indexu pevnosti je nutné vzít v úvahu i koeficienty, např. pro třídu B25 je při výpočtech použita standardní pevnost v tlaku 18,5 MPa. Stáří betonu odpovídající jeho třídě z hlediska pevnosti v tlaku a osového napětí se při návrhu přiřazuje na základě možných skutečných podmínek zatížení konstrukce návrhovým zatížením, způsobu montáže a podmínek tvrdnutí betonu. Při absenci těchto údajů je konkrétní třída stanovena na věk 28 dní [5] .
| Třída pevnosti v tlaku lehkého betonu podle DIN 1045-1 | ||||
| Třída síly | Charakteristická kompresní síla válce (N/mm²) |
Průměrná kompresní síla válce (N/mm²) | ||
| LC12/13 | 12 | dvacet | ||
| LC16/18 | 16 | 24 | ||
| LC20/22 | dvacet | 28 | ||
| LC25/28 | 25 | 33 | ||
| LC30/33 | třicet | 38 | ||
| LC35/38 | 35 | 43 | ||
| LC40/44 | 40 | 48 | ||
| LC45/50 | 45 | 53 | ||
| LC50/55 | padesáti | 58 | ||
| LC55/60 | 55 | 63 | ||
| LC60/66 | 60 | 68 | ||
Spolu s třídami je pevnost betonu dána také třídami, označenými latinským písmenem "M" a čísly od 50 do 1000, což znamená pevnost v tlaku v kgf / cm². GOST 26633-91 „Těžký a jemnozrnný beton. Specifikace“ stanoví následující shodu mezi třídami a třídami s variačním koeficientem pevnosti betonu 13,5 % [6] :
| Třída pevnosti betonu | Pevně nejbližší značka betonu |
|---|---|
| B3.5 | M50 |
| B5 | M75 |
| B7.5 | M100 |
| B10 | M150 |
| B12.5 | M150 |
| B15 | M200 |
| B20 | M250 |
| B22.5 | M300 |
| B25 | M350 |
| B27.5 | M350 |
| B30 | M400 |
| B35 | M450 |
| B40 | M550 |
| B45 | M600 |
| B50 | M700 |
| B55 | M750 |
| B60 | M800 |
| B65 | M900 |
| B70 | M900 |
| B75 | M1000 |
| B80 | M1000 |
Pro kontrolu pevnosti nevytvrzené směsi se používají normální kalící komory, pevnost hotové konstrukce se kontroluje pomocí Kashkarovových, Fizdelových nebo Schmidtových kladívek.
Podle GOST 7473-94 „Betonové směsi. Specifikace“, podle zpracovatelnosti (označené písmenem „P“) se betony rozlišují [7] :
GOST zavádí následující označení pro betonové směsi z hlediska zpracovatelnosti: Stupeň zpracovatelnosti Míra tuhosti, s Kuželový tah, cm -20 - Zh1 5-10 - Mobilní směsi P1 4 a méně 1-4 P2 - 5-9 P3 - 10-15 P4 - 16-20 P5 - 21 a více
Při betonáži betonovou pumpou má rozhodující význam index zpracovatelnosti. Pro čerpání se používají směsi s indikátorem ne nižším než P4. Další důležité ukazatele Pevnost v ohybu. Odolnost proti mrazu - označuje se latinským písmenem "F" a číslicemi 50-1000, které udávají počet cyklů zmrazování a rozmrazování, které beton vydrží. Voděodolnost – označuje se latinským písmenem „W“ a číslicemi od 2 do 20, udávající tlak vody, který musí vzorkový válec této značky odolat.
V některých případech lze průmyslový odpad využít jako surovinu pro výrobu kameniva. Například při výrobě žlutého fosforu z fosforitů připadá na 1 tunu výroby 10 tun odpadu ve formě strusky. Z těchto odpadů v Kazachstánu je organizována výroba drceného kamene, který je 2-3krát levnější než drcený kámen z přírodního kamene. V Ázerbájdžánu se umělé porézní plnivo - agloporit - získává z odpadu hliníkárny a také z odpadního gumbrinu - jílu používaného v průmyslu rafinace ropy k čištění ropných olejů.
Moderní technologie pro zpracování heterogenního městského domovního odpadu umožňují předběžnou extrakci řady užitečných látek z nich a tepelné zpracování. Výsledkem jsou slinuté zbytky, které se docela hodí jako kamenivo do betonu pro určitý účel nebo materiál pro stavbu základů silnic místo drceného kamene.
Pro různé účely a vlastnosti betonu tak mohou být vhodné různé odpady nebo produkty jejich zpracování. Při řešení mnohostranného a komplexního problému ochrany životního prostředí před vyřazeným odpadem mají důležitou roli stavebníci, kteří je mají možnost použít jako kamenivo do betonu. Potřeba kameniva je obrovská, je úměrná množství dostupného odpadu, což může výrazně snížit spotřebu přírodních zdrojů ve stavebnictví.
Při volbě složení lehkého betonu se vychází z podmínky získání hospodárného betonu, který zajišťuje nejen zpracovatelnost betonové směsi a pevnost betonu, ale i stanovenou hustotu při nejnižší spotřebě cementu.
Úloha výběru složení lehkého betonu je složitější ve srovnání s výběrem složení těžkého betonu. Při výběru složení těžkého betonu obvykle zjistí poměr mezi drceným kamenem a pískem, požadovanou W / C a spotřebu cementu. U lehkého betonu je obtížné určit výpočet W/C a zpracovatelnost se velmi liší. To je způsobeno skutečností, že porézní kamenivo má významnou absorpci vody, intenzivně saje vodu z cementové pasty. Hrubý povrch porézního kameniva ztěžuje získání přesných ukazatelů zpracovatelnosti směsi. Tyto okolnosti vedou k tomu, že složení směsi lehkého betonu je zvoleno empiricky, přičemž se stanoví optimální spotřeba vody pro každé složení betonu, přičemž se stanoví závislost pevnosti betonu na spotřebě cementu při optimální spotřebě vody.
Existuje více metod pro výběr složení lehkého betonu, ale nejčastěji používanou metodou je výběr složení lehkého betonu pro optimální spotřebu vody. V tomto případě se používá metoda experimentálního míchání, která zahrnuje následující operace: výběr největší velikosti a stanovení obsahu hrubého a jemného kameniva (6.15); stanovení spotřeby pojiv a přísad pro zkušební vsázku; předběžný výpočet spotřeby kameniva na 1 m³ směsi pro přípravu zkušebních dávek; objasnění spotřeby vody danou pohyblivostí nebo identifikace optimálního obsahu vody nejvyšší hustotou hutněné lehké betonové směsi; stanovení vztahu mezi spotřebou pojiva a pevností betonu pro danou pohyblivost směsi. Současně je stanoven vztah mezi spotřebou cementu a hustotou betonu za přijatých podmínek pro hutnění směsi.