Утепление дома керамзитом

Утепление дома керамзитом

Современный строительный рынок предлагает множество способов утепления частного дома. Наш портал уже рассказывал про самые распространённые типы утеплителей, такие, как каменная- и эковата, экструзионный пенополистирол и т.д. Также мы писали о том, выгодно ли строить энергоэффективный дом.

Может ли керамзит как утеплитель в стене составить конкуренцию современным утеплителям; как и где лучше его применять в качестве утеплителя; есть ли экономическая выгода от использования этого материала — обратимся к опыту пользователей FORUMHOUSE.

Что такое керамзит

Керамзит – это пористый гранулированный материал небольшого веса. Для его производства обычно используется легкоплавкая глина. Она подвергается быстрому нагреву до 1000-1300°C в течение 25-40 минут в тепловой камере. Во время этого процесса сырьё «вскипает» и «вспучивается». Благодаря этому появляются пустоты, при застывании которых в гранулах материала образуются поры, заключённые в оболочку из глины.

Керамзит – это экологически чистый и долговечный материал, который широко используется в строительстве.

Область применения материала напрямую зависит от его плотности и размеров фракции щебня. А именно:

  • 0-5 – т.н. керамзитовый песок;
  • 5-10;
  • 10-20;
  • 20-40.

Марка (в зависимости от насыпной плотности) может варьироваться от 200 до 800 кг/ м3.

Наиболее ходовые марки:

  • М350
  • М600

Чем выше плотность, тем прочнее материал, и тем хуже его теплоизоляционные качества как утеплителя. Кроме плотности и теплопроводности, нужно обратить внимание на водопоглощение керамзита. Этот показатель во многом определяет долговечность и возможные области применения утеплителя. Проще говоря, боится или нет материал воды, т.е. сколько влаги впитает в себя (в процентном соотношении к его сухому весу), будучи помещённым во влагонасыщенную среду. В среднем, водопоглощение этого материала (зависит от технологии производства на заводе) колеблется от 8 до
20%.

Как выбрать и использовать керамзит

Чаще всего идея купить керамзит приходит для его использования в качестве насыпного утеплителя для теплоизоляции пола, междуэтажных перерытый, внешних стен в т.н. колодезной кладке.

Трёхслойная колодезная кладка – это когда между внутренней основной несущей стеной (сложенной из пено- или газобетона) и внешней декоративной кирпичной кладкой засыпается слой керамзита. Также материал используется в качестве наполнителя при производстве лёгких бетонов.

Всем, кто задумал строительство дома из пеноблоков, будет полезно прочесть статью, где рассказывается про особенности и принципы выбора пенобетона.

Несмотря на то, что этот утеплитель в строительстве используется уже давно, о его свойствах и способах применения ходит много разных домыслов и слухов. Одни строители ругают этот материал, полагая, что он подвержен сильному влагонакоплению. Другие считают его идеальным для самостоятельного застройщика. Вот комментарий участника нашего портала:

ТупицаПользователь FORUMHOUSE

Сам собой вышел следующий эксперимент – у меня на улице два года простоял керамзит в мешках. Недавно я открыла мешки и увидела, что от него ничего не осталось – шарики превратились в сырую пыль.

Любой строительный материал, будь то керамзит, кирпич, пено- и газобетон и т.д. при неправильном применении, монтаже, хранении и эксплуатации, будет терять свои качества. user343Пользователь FORUMHOUSE

Я думаю, что просто попался «недожаренный». Мне как-то пришлось собирать керамзит, который пролежал на земле лет 30-40. Гранулы даже мхом заросли. Я просеял его от земли, после чего целых гранул было больше, чем осколков.

Свойства материала напрямую зависят от качества исходного сырья и от того, соблюдает ли, делая керамзит, завод все этапы производства. Отсюда: у разных производителей керамзит одной и той же фракции и плотности может отличаться друг от друга.

Поэтому можно купить как «кота в мешке», так и относительно дешевый, но качественный продукт, который при правильном применении проявит все свои положительные свойства.

Чтобы выбрать этот материал, сначала нужно определиться, для каких целей он нужен, и что им будут утеплять.

bagdanovaПользователь FORUMHOUSE

Мне он нужен как утеплитель для стен и как наполнитель для лёгкого бетона. Вот задумалась, какие фракции выбрать.

По мнению форумчанина с ником soniikot, в качестве наполнителя для лёгкого бетона лучше брать фракции 5-10 или 10-20, т.к. чем выше насыпная прочность, тем выше будет марка керамзитобетона.

Конкретная марка выбирается в зависимости от того, какие требования предъявляются к стеновому материалу. Также пользователь нашего портала советует перед тем, как купить керамзит в мешах, изучить отзывы в Интернете о заводе и компании-поставщике. Бывает, что нерадивые продавцы, предлагая керамзит дешево, подмешивают в мешки грязь или обвешивают покупателей.

Где купить керамзит

На FORUMHOUSE часто спрашивают, как выбрать этот материал. Чтобы получить исчерпывающий ответ от опытных строителей, нужно уточнить, в какой области РФ предполагается строительство, что за дом возводится, по какому проекту. Это поможет понять, для чего и где будет применяться утеплитель.

Общее правило, которое пригодится всем: характеристики продукта (плотность, марка, морозостойкость и т.д.) должны соответствовать заявленным техническим параметрам, с которыми можно ознакомиться на сайте производителя. При доставке должны привезти «честные» кубы и килограммы, а не «воздух». Стоит обратить внимание на то, где вы покупаете керамзит – цена у посредников и непосредственно в компании изготовителя будет заметно разниться; также смотрите, как долго работает производитель на рынке, какое у него оборудование. Не стоит бросать все свои силы на то, чтобы купить керамзит дешево, прислушайтесь к мнению тех, кто уже строился, и поищите производителя, который хорошо себя зарекомендовал.

Выгодно ли утепление керамзитом

Выбирая керамзит в качестве утеплителя стен или пола, раздумывая, выдержит ли каркасная стена с утеплителем из керамзита российские морозы, нужно сразу же рассчитать экономическую целесообразность этой затеи. Всё дело в его коэффициенте теплопроводности.

Рассмотрим следующие примеры:

ОлегЛьвович Пользователь FORUMHOUSE

Отсюда: по теплотехническим характеристикам 15 см керамзита плотности 400 кг/м3 соответствует 5 см пенополистирола марки ПСБ-25.

Если взять и провести сравнение керамзит/каменная вата, то сравнения опять получится не в пользу первого. Если взять усреднённые значения (средний коэффициент теплопроводности керамзита в зависимости от его плотности – 0.1-0.14 Вт/(м*°С), а каменной ваты – 0.04 Вт/(м*°С), то, чтобы получить сравнимый эффект по теплозащите, керамзита потребуется около 120 мм против 50 мм каменной ваты. Придётся наращивать толщину слоя керамзита.

44alexПользователь FORUMHOUSE

Я задумался над тем, чтобы в фундаменте УШП вместо экструзионного пенополистирола использовать керамзит.

Форумчанин произвёл расчёты и выяснил, что такая замена вряд ли окажется оправданной. Дело в том, что хотя цена керамзита ниже цены ЭППС примерно в три раза, его теплопроводность в пять раз (а то и выше) больше. Поэтому придётся укладывать его слой не менее 0.5 м, а в комбинации с системой тёплый пол – 0.7-0.8 м.

Хотя цена за 1 куб. м керамзита меньше, чем цена 1 куб. м ЭППС, но из-за увеличения слоя подсыпки, керамзита потребуется в 4-5 раз больше. Т.е. цена слоя равнозначного утепления рассматриваемого нами материала выйдет дороже, чем ЭППС, в 2-2.5 раза, что сведёт на нет всю выгоду от его использования.

В этой статье рассказывается про все особенности фундамента УШП.

Если речь идёт о деревянном доме, то чтобы его утеплить керамзитом, придётся возводить мощный фундамент (т.к. гранулы весят больше, чем каменная вата), думать о том, как поместить россыпь гранул так, чтобы они не высыпались наружу, и т.д.

Прим: т.к. стоимость утеплителей в Москве и разных регионах может существенно варьироваться, конечную цену рассчитывают, исходя из местных особенностей и доступности тех или иных материалов.

На тот же керамзит в мешках цена может быть вопиюще разной в разных регионах; как будто место продажи делает из него два разных материала: «керамзит Москва» и «керамзит область».

Поэтому для каждого конкретного случая утепления дома керамзитом необходим отдельный расчёт на основании климатической зоны, степени теплопотерь дома, должны так же учитываться длительность отопительного сезона и стоимость керамзита. На нашем форуме есть примеры того, как грамотно подойти к утеплению дома этим материалом и остаться в выигрыше.

Spiker99Пользователь FORUMHOUSE

У меня дом 8х8 метров, построенный из газобетона плотностью D600, размеры блоков 625х300х200. Долго выбирал, чем утеплить коттедж. Перебрав из нескольких утеплителей, остановился на засыпке керамзитом как экологически чистом и относительно бюджетным материалом.

Утепление керамзитом стен. Толщина слоя
Интересен подход к реализации утепления дома. Место строительства – Кировская обл. Стены дома выполнены в виде трёхслойной кладки. Между блоками из газобетона и внешней кладкой из силикатного кирпича засыпан керамзит, слой засыпки не толстый — 15 см. Он пролит цементным молочком. Отапливаемая площадь – 50 кв. м. Второй этаж закрыт. Дом отапливается тремя электроконвекторами, общей мощностью 4 кВт. Пища готовится на электроплитке, + в доме стоят 2 водонагревателя суммарным литражом в 150 л. Итого: расходы на отопление за декабрь составили 1.5 тыс. руб. при тарифе 2 руб. 7 коп. за 1 кВт*час. Расходы на утепление дома, включая доставку и работу, — около 77 тыс. руб.

Утеплённая отмостка из керамзита

Строителям, использующим этот материал, знакомо выражение «керамзит в земле не работает». Т.е., в конструкциях ниже уровня грунта (особенно влагонасыщенных грунтов и высоком УГВ) керамзитовому утеплителю делать нечего. Если пренебречь этим правилом, он «напьётся» воды и потеряет все свои положительные свойства.

Тем интереснее способ, при котором рассматриваемый нами материал можно использовать в качестве замены экструзионного пенополистирола при строительстве утеплённой отмостки.

TraksПользователь FORUMHOUSE

Применили в отмостке керамзит как средство от морозного изучения. Использовали керамзит марки М450 фракции 5-20. Хрупкость этого материала весьма условна. Надо покупать качественный материал, соблюдать технологию укладки, и все задачи будут решены.

Суть способа, с успехом опробованного форумчанином, заключается в следующем. Т.к. «закапывать» керамзит в грунт – занятие бесперспективное, чтобы он смог «работать», его нужно изолировать от воздействия внешней среды, т.е. – гидроизолировать. Что и было сделано. Пирог отмостки (если рассматривать слои снизу вверх) имеет такую структуру:

  • грунт;
  • крупный песок, утрамбованный механическим способом;
  • керамзит, «завёрнутый» в дренажную профилированную мембрану 2х20 м;
  • георешётка;
  • щебень.

Ширина засыпки – 1.2 м, толщина слоя около 15-20 см.

В темах FORUMHOUSE можно узнать, как утеплить стены дома керамзитом, и стоит ли утеплять фундамент керамзитом.

Самодельщикам будут полезны темы с подробным описанием строительства дома по технологии монолитного керамзитобетона, а также детальный отчёт, как построить коттедж из лёгкого керамзитобетона.

В нашем видеосюжете хозяева домика в лесу рассказывают, почему они в качестве стенового материала выбрали керамзитобетон.

Выбрать самостоятельно утеплитель для стен — сложная задача. Ведь производители и продавцы предлагают, при этом активно расхваливая широкий ассортимент теплоизоляционных материалов. В помощь домашним мастерам редакция портала StroyGuru продолжает цикл статей об утеплителях. В этом материале поговорим, можно ли утеплять стены керамзитом, и если да, то как правильно это сделать.

Плюсы и минусы, характеристики материала

Практически каждый начинающий строитель сталкивался с пористыми гранулами небольшого веса, которые имеют обобщающее название «керамзит». Производятся они из легкоплавких глин или глинистого сланца. Для этого сырье загружается во вращающиеся барабаны и в тепловой камере (печи) быстро нагревается до +1300oС (примерно за 25-40 минут). Освобождаясь от перешедшей в другое агрегатное (парообразное) состоянии влаги, глина «вскипает», в результате чего в гранулах образуются поры, которые и придают материалу теплоизоляционные свойства.

Плюсы и минусы

Производители керамзита активно рекламируют свою продукцию, приводя множество достоинств материала. Однако у утеплителя, как и у всех строительных материалов, есть не только сильные стороны, но и слабости. Рассмотрим объективно и плюсы, и минусы.

Преимущества:

  • демократическая по отношению к кошелькам покупателей цена за единицу продукции (в м3);
  • достаточно хорошая долговечность — от 40 до 60 лет;
  • устойчивость к перепадам температуры — не изменяет своих линейных размеров ни в жару, ни в лютый мороз;
  • огнестойкость — как любой вид керамики, не горит;
  • не боится морозов — выдерживает до 300 циклов замораживания;
  • малая плотность гранул;
  • возможность использовать в качестве наполнителя в цементно-песчаных растворах и легких бетонах;
  • абсолютная экологическая безопасность: не вредит здоровью, очень быстро распадается в природе, превращаясь практически в пыль;
  • биологическая стойкость — не любят мыши и крысы, не размножается плесень и грибок;
  • простая технология выполнения работ — все можно выполнить своими руками.

Недостатки:

  • высокая гигроскопичность — поглощение влаги составляет 15-25% от веса;
  • теплоизоляция достигается при засыпке толстого слоя керамзита, не менее 200 мм;
  • большое количество мелкой пыли, образующейся в процессе работы с материалом.

Более подробную информацию об утеплителе, с развернутыми комментариями преимуществ и недостатков, можно посмотреть в статье «Керамзит как утеплитель».

Характеристики

У керамзита все физико-технические показатели разбросаны в большом диапазоне значений. Это обусловлено характеристиками глин и скоростью нагревания сырья в печи. Именно от этих показателей зависит пористость материала, которая и определяет его потребительские свойства:

  • коэффициент теплопроводности — 0,1-0,18 Вт/(м×°К), а в ряде случаев и 0,23 Вт/(м×°К);
  • плотность — 300-800 кг/м3. На заводе «Дубровский» (Ленинградская обл.) этот показатель достигает значения 1 200 кг/м3;
  • прочность на сжатие — 1,0-4,0 мПа. Такой разброс на прочность наблюдается не между партиями и разными фракциями, а в одной упаковке с гранулами одного размера. Выше прочность у мелкопористых окатышей;
  • водопоглощение у целых гранул не более 25%, у поврежденных выше и составляет около 40%. Нижний предел равен 5%.

Материала и инструменты

Для утепления стен керамзитом перечень материалов и инструментов небольшой. Понадобятся:

  • керамзит мелкой и средней фракции примерно в равном объеме марки М300 или М350;
  • портландцемент марки не ниже М300 — нужен для получения цементного «молочка»;
  • рубероид или любой другой рулонный гидроизоляционный материал для защиты керамзита от влаги снизу;
  • полиэтиленовая пленка — настилается поверх рубероида. Многие строители игнорируют такой способ защиты гранул от испаряющейся снизу воды. Отзывы на форумах подтверждают необходимость двойной защиты. Использование только полиэтиленовой пленки, без рубероида, ведет во многих случаях к ее повреждению окатышами и, как следствие, прорыву влаги к утеплительному слою;
  • шуруповерт с миксером для приготовления цементного «молочка»;
  • емкость для смешивания цемента с водой.

Какой керамзит выбрать

В торговой сети можно выбрать керамзит нескольких видов:

  • гравий. Представлен округлыми гранулами трех фракций: мелкой с диаметром окатышей 5-10 мм, средней — 10-20 мм; крупной — 20-40 мм. Используется в виде сыпучего утеплителя и добавок в цементно-песчаные растворы и легкие бетоны. Имеет высокую морозостойкость и огнеупорность. Теплоизоляционные свойства зависят от плотности, которая может варьироваться от 300 до 800 кг/м3: чем меньше вес, тем больше пор, чем больше пор, тем лучше теплоизоляционные свойства;
  • щебень — гранулы неправильной формы, полученные в результате дробления крупных кусков спекшейся глины. Фракция может быть толщиной от 5 до 40 мм, но в строительстве используются гранулы только до 10 мм, в основном в виде наполнителя легких видов бетона;
  • песок — частицы керамики размером до 5 мм любой формы. Применяются в качестве подстилающего слоя при утеплении керамзитом горизонтальных поверхностей и добавок в строительные растворы. Имеет высокую теплопроводность, что ограничивает его применение при утепляющих засыпках.

Из приведенных характеристик видно, что утепление стен керамзитом лучше всего проводить гравием крупной фракции. Но здесь наступает противоречие: более низкая теплопроводность у окатышей диаметром 20-40 мм, но утепляющий слой из них не плотный (из-за большого размера гранулы сложно утрамбовать), в результате чего по термоизоляционным способностям значительно проигрывает такому же по толщине слою из средней и мелкой фракции. Поэтому для утепления стен используют гравий размером 5-20 мм, примерно в равной пропорции.

Расчет необходимой толщины слоя

Самостоятельно провести расчет толщины засыпки керамзита в стену могут только специалисты теплотехники. Слишком много там вводных: климатический пояс, толщина основной стены и вид материала из которого возведена, толщина облицовки и вид материала из которого изготовлена, вид и толщина внутренней отделки, длительность отопительного сезона и т.д.

Поэтому рационально отказаться от самостоятельных расчетов и воспользоваться онлайн калькулятором или доверится практикам и делать расстояние между стенами 15-30 см.

Подготовительные работы при утеплении стен керамическими гранулами сводятся к приобретению материалов и устройству гидро- парозащиты внизу колодца. Рубероидом выстилается фундамент, на который будет насыпаться утеплитель, после чего укладывается второй слой защиты — полиэтиленовая пленка.

Оба материала должны заходить на стену на 15-20 см. Соединительные швы у рубероида обрабатываются битумной мастикой, а у пленки проклеиваются скотчем. И рубероид, и пленка крепятся к стене малярной лентой (скотчем).

На практике применяется несколько методов утепления:

  • облегченная кладка колодцем;
  • кладка колодцем с диафрагмами жесткости;
  • кладка с закладными деталями.

Рассмотрим подробно, как утеплить стену керамзитом при разных методах кладки колодца.

При утеплении стены любым сыпучим теплоизоляционным материалом для утеплителя необходимо создать жесткий, при этом герметичный, каркас. Добиться этого можно только возведением второй стены, которая одновременно будет выполнять функции фасада. При этом необходимо учитывать, что распирающая нагрузка на стены такая, что без связки несущей стены с внешней, последняя может рухнуть. Поэтому в деревянных домах и банях стены таким способом не утепляют — не выдерживают нагрузок.

Попутно отметим, что и у каркасных домов керамзит не используется для утепления стен и не потому, что стойки не выдержат, как утверждают некоторые теоретики, а потому, что толщина стены должна быть в этом случае не менее 70 см. Здесь сразу возникает несколько проблем и главная из них — стоимость засыпки. Проще в этом случае, и дешевле возвести кирпичную стену.

Приступая к утеплению стен, необходимо усвоить одно простое правило: засыпка керамзита в колодец должна производиться не с потолка в уже готовый каркас, а по мере возведения стен, слоями. Каждый насыпанный слой уплотняется вручную, а затем проливается цементным молочком. А сейчас рассмотрим нюансы утепления при различной кладке стены.

Устройство вентиляционного зазора не проводится.

Утепление стен при облегченной кладке колодцем

Облегченная кладка колодцем начинается с подготовки основания под стену. Для этого фундамент застилается гидроизоляционным материалом, на который выкладывается сплошная кладка в 2 ряда шириной в 1,5 кирпича плюс 15-30 см для колодца. После этого ведется возведение стены в две ленты кладки.

Через каждые 1-2 ряда кладку перевязывают перемычками из кирпича на всю толщу стены. Расстояние между анкерами из тычков кирпича — 40-60 см. В образованные колодцы засыпается керамзит, трамбуется, а затем проливается цементным молочком, что предотвратит оседание утеплителя.

Засыпать утеплитель нужно после кладки 5 рядов кирпича.

Облегченная кладка колодцем.

Кладка колодцем с диафрагмами жесткости

Метод кладки кирпичной стены с диафрагмами считается оптимальным при возведении частного дома. Его суть в том, что чередуются кладка колодцем со сплошной кладкой. Технология следующая:

  • на фундамент укладывается гидроизоляционный материал (рубероид);
  • по рубероиду сплошной кладкой выкладываются 2 ряда кирпича. Ширина стены равна 1,5 кирпича, плюс ширина колодца (15-30 см);
  • по подготовленному основанию выкладываются две ленты из кирпича: несущая стена в 1, внешняя в ½ кирпича;
  • таким образом нужно построить стену высотой в 5 кирпичей;
  • в образованную стенами полость засыпается керамзит;
  • утеплитель трамбуется;
  • выступающие над возведенными стенами излишки гранул убираются доской или правилом;

Схема кладки с диафрагмами.

  • гранулы проливаются цементным молочком, что позволяет скрепить керамзит в жесткую конструкцию;
  • поверх утеплителя по всей длине стены ведется сплошная кладка из 3 рядов кирпича, после чего снова выкладывается колодец из 5 рядов.

Углы должны быть сплошными, чтобы придать жесткость всему зданию.

Кладка с закладными деталями

Способ кладки с закладными деталями полностью аналогичен кладке с диафрагмами. Только здесь вместо 3 рядов сплошной кладки, на каждые 5 рядов кирпича с шагом в 40-60 см укладываются металлические (стеклопластиковые) анкера или металлическая армировочная сетка.

Керамзит засыпается перед монтажом анкерных закладок, трамбуется, проливается цементным молочком.

Схема кладки с закладными анкерами.

Утепление стен керамзитом облегчает нагрузку на фундамент, сохраняет тепло в доме. Технология простая. Главное иметь навыки кирпичной кладки.

При описании свойств керамзита как заполнителя керамзито-бетона следует различать свойства, присущие отдельным зернам керамзита, и свойства, присущие смеси его зерен одной или нескольких фракций.

Форма и поверхность зерен керамзита зависят от технологии его изготовления.

Проведенные исследования показали, что для различных керамзитов открытая пористость может значительно колебаться в зависимости от размеров и формы зерен (табл. 1).

Из таблицы видно, что щебень из аглопорита, полученного обжигом глинистого сырья на спекательной решетке, по объему открытых пор резко отличается от керамзита, полученного путем вспучивания во вращающейся печи. При погружении керамзита в цементное тесто часть открытых пор не заполняется тестом. Это обстоятельство следует учитывать при расчетах составов керамзитобетона.

Структура зерен керамзита

Структура зерен керамзита в изломе может быть мелкопористой с диаметром пор до 1 мм и крупнопористой с диаметром пор 1 мм и более. Зерно керамзита в изломе, как правило, должно иметь равномерно расположенные пористые ячейки. Каверны и поры различного размера в изломе говорят о нарушении технологии изготовления керамзита.

Часто на поверхности зерен не подвергнутого дроблению керамзита имеются трещины, что говорит о недостатках технологии изготовления керамзита (например, резкое повышение температуры сушки гранул, быстрое охлаждение продукта после обжига, излишняя влажность гранул при обжиге и т. п.).

Как показали опыты, лучшая мелкопористая структура зерен керамзита в изломе получается при шарообразной форме зерен.

Объемный вес зерен

Объемный вес зерен керамзита в куске колеблется в больших пределах и зависит от общего объема закрытых и открытых пор в зерне. Как указывалось выше, объем пор регулируется выбором соответствующего сырья для приготовления керамзита и установлением соответствующих технологических параметров его изготовления.

Рис. 1. Зависимость прочности пористых заполнителей от их объемного веса в куске.

1 — керамзит; 2 — бескудниковский керамзит; 3 — шлаковая пемза из Магнитогорска; 4 — керамзит СтройЦНИЛа; 5 — лава туфовая; б — шлак каширский; 7—керамзит СтройЦНИЛа; 8 — керамзит; 9 — шлаковая пемза; 10 — парсуковский керамзит; 12 —пемза анийская; 12 — аглопорит; 13 — пемза литоидная; 14 — лава туфовая; 15 — аглопорит с теплоэлектроцентрали № 9

Условные обозначения:

О — керамзит; ■ — другие пористые заполнители

Учитывая многообразие свойств глинистого сырья, объемный вес керамзита в куске может колебаться от 300 до 1500 кг/м3.

Объемный вес керамзита во многом зависит от температуры обжига и влажности сфероидов, а также от вспучиваемости глиниетого сырья. Например, снижение температуры факела горения в печи с 1360 до 1250° увеличило насыпной вес керамзита, изготовленного из смеси ленинградских глин, с 375 до 950 кг/мг3.

При изменении влажности сфероидов до обжига с 20 до 6% объемный вес в куске керамзита из смеси новоиерусалимских глин и суглинка уменьшился с 1000 до 700 кг/м3.

Объемный вес керамзита в куске является важной характеристикой его как заполнителя бетона, от которой зависят многие свойства керамзита, в том числе объемный вес смеси зерен, объемный вес бекона и т. д.

Установлено, что в большинстве случаев имеется связь между прочностью зерен и их объемным весом в куске. Во многих случаях с увеличением объемного веса в куске соответственно повышается прочность как керамзита, так и других пористых заполнителей.

Объемный вес зерен керамзита в куске равен примерно их объемному насыпному весу, умноженному на коэффициент 1,5—2,2.

В связи с тем что в различных районах страны для приготовления керамзита применяют глины с различным коэффициентом вспучивания, объемный вес в куске зерен керамзита различных заводов колеблется в больших пределах. Средние показатели объемного веса в куске зерен керамзита 20—40 мм следующие:

При прочих равных условиях чем зерно керамзита больше, тем меньше объемный вес его в куске.

Предельная прочность керамзитобетона

Исследования показали, что в зависимости от вида и объемного веса зерен керамзита в куске меняется также предельная прочность керамзитобетона. При расходе на 1 мг бетона 0,38. м3 керамзита (в условно плотном теле) и использовании в качестве мелкого заполнителя кварцевого песка предельная прочность при сжатии керамзитобетона (в кубах 10Х 10Х 10 см) составляла от 130 до 500 кг/м3 (табл. 2).

Таблица 2. Предельная прочность керамзитобетона при сжатии в зависимости от объемного веса зерен керамзита в куске (по данным А. И. Ваганова)

Состав шихты и способ изготовления керамзита (или название его) Объемный вес зерен керамзита в куске в m/м3 Объемный вес керамзитобетона в m/м3 Предельная прочность керамзитобетона при сжатии в кГ/см2
Парсуковский керамзит 0,52 1,54 130
Ленинградская глина с 70% пылеватого суглинка 0,66 1,6 220
Ленинградская глина 0,83 1,7 270
То же 0.84 1,68 270
То же, с 30% кембрийской глины 0,86 1,68 280
Ленинградская глина (сухой способ) 1,04 1,74 400
То же 1,14 1,78 340
То же 1,2 1,8 300
То же 1,24 1,82 400
Бескудниковский керамзит 1,35 1,87 270
Кембрийская глина 1,4 1,87 500
Ленинградская глина (сухой способ) 1.4 1,9 400
Воронцовский керамзит 1,55 1,93 380

Прочность отдельных зерен керамзита при сжатии

Прочность отдельных зерен керамзита при сжатии оказывает большое влияние на свойства керамзитобетона. Следует, однако, подчеркнуть, что наиболее полное и Практически ценное представление о механических свойствах керамзита может быть получено только при непосредственном Испытании его в бетоне. В этом случае могут быть получены все Основные характеристики, определяющие свойства бетона, приготовленного на данном керамзите. Что же касается других способов оценки прочности зерен керамзита, то они дают весьма Относительные показатели.

В настоящее время нет установившейся методики определения непосредственной прочности отдельных зерен керамзита. Обычно для этой цели из отдельных крупных зерен выпиливают Маленькие кубики и испытывают их на сжатие. В других случаях отдельные зерна сжимают в специальных клещах и определяют усилие, необходимое для его раздавливания. Некоторые Исследователи испытывают зерна с подливкой их цементным тестом или погружают зерна керамзита в образцы из цементного тиста с целью получения для испытания кубиков или восьмерок.

Прочность зерен керамзита во многом зависит от объемного весa керамзита в куске и от методики испытания.

Следует помнить, что часто при испытании выпиленных из зерен керамзита кубов с размером 50 мм отношение предела прочности при сжатии (в кГ/см2) к объемному весу в куске

(в кг/м3) колеблется от 0,12 до 0,18 м и в среднем составляет 0,15 м.

При испытании кубов с размером ребра 20—30 мм указанное отношение прочности к объемному весу составляет 0,05—0,12 или в среднем 0,075, так как показатель прочности при сжатии малых образцов понижается.

Следует подчеркнуть, что на показание прочности выпиленных кубов большое влияние оказывает размер пор. При одном и том же объеме пор в образце большую прочность показывает куб с мелкопористой структурой.

Проведенные исследования показали, что испытание на сжатие отдельных зерен керамзита, предварительно подлитых цементным раствором для получения образца правильной формы, дает большой разброс. Такой же разброс дает испытание на сжатие неподлитых отдельных зерен. Что же касается метода погружения зерен в раствор с целью получения куба определенного размера, то испытание таких образцов не дает четкого представления о прочности зерна керамзита.

Прочность при осевом растяжении

Прочность при осевом растяжении выпиленных образцов из зерна керамзита составляет —1/4 — 1/10 его прочности на сжатие. В опытах при средней, прочности на сжатие керамзита (в выпиленных кубах 5х5х5 см) 70 75 кГ/см2 прочность при разрыве составляла лишь 7—10 кГ/см2.

В опытах при одной и той же прочности при растяжении 10 кГ/см2 керамзит имел объемный вес 600 кг/м3, туф 1200 кг/м3, а кирпич — 1900 кг/м3.

Следовательно, по сравнению с другими материалами при одном и том же объемном весе керамзит лучше сопротивляется растягивающим усилиям.

При сравнительных испытаниях анийской пемзы и керамзита на сжатие и растяжение.

При одном и том же объемном весе прочность при сжатии кубов 5x5x5 см и прочность при растяжении образцов восьмерок речением 2X2 см была разная (табл. 3), причем керамзит имел лучшие показатели по прочности при сжатии и растяжении.

Табл. 3. Прочность при сжатии и растяжении анийской пемзы и керамзита

Заполнитель Объемный вес в кг/м3 Предел прочности в кГ/см2
в сухом состоянии при во влажном состоянии при
сжатии растяжении сжатии растяжении
Анийская пемза 560 11,6 4,75 6,62
То же 590 18,4 5,55 9 9,05
Керамзит 522 25,4 6 34,8 7,7
То же 590 27 9,5 23,9 8,8

Прочность керамзита из киевских глин на растяжение при испытании в восьмерках из цементного теста не превылет 45 кГ/см2 и в среднем составляет 20 кГ/см2. Объемный вес в куске этого керамзита был равен 900—1200 кг/м3, насыпной объемный вес — 600—700 кг/м3, а предел прочности при сжатии отдельных зерен при их подливке цементным тестом колебался от 100 до 250 кГ/см2.

Рис. 2. Прочность на растяжение при изгибе пористых материалов в зависимости от их прочности при сжатии и от объемного веса (по данным Н. А. Попова).

а — влияние прочности при сжатии заполнителей на прочность на растяжение при изгибе, б — влияние объемного веса заполнителей на прочность на растяжение при изгибе; 1 — пемза; 2 — керамзит; 3 — туф; 4—красный кирпич.

Прочность керамзита на растяжение при изгибе

Прочность керамзита на растяжение при изгибе составляет примерно 1/з—l/4 прочности при сжатии и также зависит от объемного веса материала.

По данным Н. А. Попова, при объемном весе керамзита в куске 500 кг/м3 прочность его на растяжение при изгибе равна 10 кГ/см2, а при 1100 кг/м3 — 31 кГ/см2 (рис. 2).

Модуль упругости керамзита при сжатии

Модуль упругости керамзита при сжатии зависит от его прочности. По данным Н. А. Попова , величина Е0 начального модуля упругости керамзита может быть условно связана с прочностью при сжатии призм R из керамзита формулой Е0= 1000R . По другим опытам показатель при R колеблется в пределах 800—1500.

Рис. 3. Кривые деформации в образцах керамзита размером 7X7X21 см

1 — объемным весом (в куске) 845 кг/м3, прочностью на сжатие 88 кГ/см2 и модулем упругости при сжатии 90 000 кГ/см2 ;

2 — объемным весом 945 кг/м3, прочностью при сжатии 107 кГ/см2 и модулем упругости 100 000 кГ/см2;

3 — объемным весом 1075 кг/м2, прочностью при сжатии 131 кГ/см2 и модулем упругости 140 000 кГ/см2

Кривые, характеризующие нарастание деформаций в образцах керамзита различной прочности и объемного веса, приведены на рис. 3.

Таблица 4. Характеристики анийской пемзы, керамзита й туфовой лавы

При объемном весе керамзита 845, 945 и 1075 кг/см3 модуль упругости при сжатии соответственно был равен 90000, 100 000 и 140 000 кГ/см2.

В табл. 4 приведены сравнительные средние физико-механические характеристики анийской пемзы, туфовой лавы и керамзита, где также указаны модули упругости этих материалов.

Из приведенных данных видно, что керамзит по общей порис-гти и модулю упругости близко подходит к природной пемзе | Имеет преимущество по объему замкнутых пор, водопоглоще-ИИЮ, а также по прочности при сжатии и растяжении.

Пользуясь понятием коффициент легкости» kл материала, равного отношению прочности при сжатии в КГ/см2 к объемному весу материала в кг/л, можно оценить испытанные материалы следующим образом:

  • для пемзы kл = 34,5,
  • для керамзита kл =63,8
  • для туфовой лавы kл = 50,5.

Таким образом, при одном модуле упругости первым по легкости и прочности является керамзит.

Водопоглощение

Водопоглощение недробленых зерен керамзита обычно не превышает 25% по весу, а дробленых — 40%. Низший предел водопоглощения равен 5%.

Для конструктивного керамзитожелезобетона желательно применять керамзит с меньшим водопоглощением. Водопоглощение зерен керамзита показывает также объем открытых пор в них. Керамзит с большим водопоглощением часто бывает менее морозостойким. Кроме того, в процессе приготовления и укладки он отсасывает воду из бетонной смеси, тем самым меняя свойства бетона.

Динамика водопоглощения различных пористых материалов приведена на рис. 4. Из этих данных видно, что керамзит имеет наименьшее водопоглощение и, следовательно, наименьший объем открытых пор.

В первые 5 мин. водопоглощение керамзита с объемным весом в куске 1,15 т/м3 составляло до 2% к объему, кирпича — до 20%, а туфа и природной пемзы — до 27%.

Рис. 4. Динамика водопоглощения различных пористых материалов в образцах размером 2,5×2,5×2,5 см

1— пемза; 2 — туф; 3 — красный кирпич; 4 — керамзит тяжелый; 5 — керамзит среднего веса; 6 — керамзит легкий

В первый период сухой керамзит менее интенсивно поглощает влагу, чем немного увлажненный. Кривые водопоглощения керамзита в зависимости от его объемного веса в куске и размера зерен, согласно американским данным, приведены на рис. 5. Из этих данных видно, что водопоглощение керамзита повышается лишь с увеличением размеров зерен до 1,2 мм, а затем падает.

Рис. 5. Динамика водопоглощения керамзита различных фракций и различного объемного веса в куске

— кривые водопоглощения за: 1—3 мин.; 2—15 мин.; 3—30 мин.; 4—1 час.; 5—3 часа; 6—24 часа; 7—4 сут.; 8—7 сут.; 9—14 сут.; 10—21 сут.; 77—28 сут.;

—— кривые объемного веса различных фракций в сухом состоянии

Это связано с уменьшением пористости зерен, хотя их удельная поверхность увеличивается.

Наши опыты показывают, что водопоглощение пористых заполнителей, в том числе и керамзита, зависит от объема открытых пор, и поэтому часто нет связи между объемным насыпным весом отдельных фракций и их водопоглощением (табл. 5).

Табл.5. Водопоглощение пористых заполнителей.

Анализ результатов исследований показывает, что водопоглощение керамзита также мало зависит от объемного веса зерен в куске. При этом фактическое водопоглощение керамзита в бетоне намного меньше, чем при погружении заполнителя в воду.

Так же известно, что в цементном тесте водопоглощение керамзита может быть в 2—3 раза меньше, чем при погружении зерен керамзита в воду.

Что же касается водопоглощения керамзита при его кипячении, то оно по сравнению с водопоглощением при температуре + (18—20°) увеличивается в 2,5—3 раза.

При дроблении керамзитового гравия объемный вес щебня изменяется лишь незначительно, но вместе с тем резко возрастает водопоглощение в связи с увеличением объема открытых пор (табл. 6).

Таблица 6
Водопоглощение керамзита в различных условиях

При сравнении водопоглощения керамзита различного объемного веса до сих пор пользуются показателями, установленными при взвешивании зерен до и после погружения их в воду. При такой методике весовые показатели водопоглощения более благоприятны для тяжелых зерен керамзита. Вот почему в целях более объективного суждения о качестве керамзита в будущем, очевидно, есть смысл выражать водопоглощение по объеему, пользуясь способом определения объема зерен путем их погружения в цементное тесто. При этих условиях может оказаться, что керамзиты различного зернового состава будут иметь одно и то же объемное водопоглощение.

Низкий объемный вес керамзита, а также наличие в нем замкнутых пор способствуют тому, что керамзит с объемным весом в куске до 1000 кг/м3 часто длительное время плавает в воде до тех пор, пока не насытится водой. Это обстоятельство следует особенно учитывать при приготовлении и укладке керамзитобетонной смеси.

Сравнительные данные о водопоглощении керамзита фракций 10—20 мм различных заводов за 1 сутки приведены в табл. 7.

Табл. 8. Водопоглощение зерен керамзита крупностью 10-20 мм

При дальнейшем хранении керамзита в воде в течение 7 суток его водопоглощение увеличивается примерно на 1—2%. Однако у отдельных разновидностей керамзита водопоглощение может повыситься и в 2 раза.

Набухание нормально обожженного керамзита в воде не превышает 10%. Примерно такие же показатели набухания имеют заполнители из анийской пемзы и артикского туфа.

Водоотдача из увлажненного дробленого керамзита происходит весьма медленно. Вместе с тем, влажный дробленый керамзит отдает воду быстрее, чем природная пемза, туф и красный кирпич. По сравнению с дробленым керамзитовым щебнем влажный керамзитовый гравий высыхает медленнее.

Капиллярный подсос керамзита незначителен из-за имеющихся в зернах закрытых пор и благодаря остеклоиному характеру стенок пор, которые плохо смачиваются дой.

Гигроскопичность керамзита

Гигроскопичность керамзита низка. При 15-дневном нахождении керамзита с объемам весом в куске 1100 кг/м3 в среде с относительной влажстью воздуха 98% влажность его в первые дни была равна лишь 0,1—0,5% и выше не поднималась. Гигоскопичность керамзита в комнатных условиях не превышает

0,3%.

Морозостойкость зерен керамзита

Морозостойкость зерен керамзита довольно высока. Хорошие сорта керамзита выдерживают более 100 циклов непосредственного замораживания и оттаивания в воде.

Рис. 6. Динамика водоотдачи из различных влажных пористых материалов (образцы размером 2,5X2,5X2,5 см)

1— пемза; 2 — туф; 3 — керамзит легкий; 4 — керамзит среднего веса; 5 — керамзит тяжелый; 5 — красный кирпич.
Плохо обожженный керамзит может разрушиться уже после 10 циклов замораживания. Следует, однако, отметить, что часто Ив неморозостойком керамзите можно получить вполне морозо-стойкий керамзитобетон. Поэтому окончательное суждение о морозостойкости керамзита следует делать по результатам испытания его в бетоне.

Стабильность зерен керамзита

Стабильность зерен керамзита проверяется пропариванием их или автоклавной обработкой, а также погружением в воду на 28 суток. При наличии в обожженном керамзите вредных включений, например большого количества свободной извести в виде СаО, зерна при указанных выше испытаниях трескаются и впоследствии вызывают трещины в керамзитобетонных изделиях. При наличии слабообожженных зерен керамзита они после испытания также разрушаются. Стойкие зерна керамзита после пропаривания теряют в весе не более 2%.

Жаростойкость керамзита

Жаростойкость керамзита зависит от исходного сырья и режима его обжига. После нагревания зерен волгоградского керамзита при температуре 800° прочность их на сжатие снизилась всего на 7%. Линейная деформация и коэффициент линейного термического расширения при нагревании волгоградского и бескудниковского керамзитов до температуры 800° приведены на рис. 3.

Как видно из рис. 7, наибольший коэффициент термического расширения испытанных керамзитов наблюдается в интервале 550—650°, при этих температурах он численно равен от 5,5 до 8•10-6. При температуре 800° коэффициент термического расширения керамзита колеблется в пределах от 4,7 до 6,8- 10″6, т. е..
Рис. 7. Линейная деформация и коэффициент линейного расширения керамзита при нагревании до 800° коэффициент термического расширения керамзита колеблется в пределах от 4,7 до 6,8•10-6, т.е он меньше, чем для шамота.

Рис. 7. Линейная деформация и коэффициент линейного расширения керамзита при нагревании до 800°.

а — образцы бескудниковского керамзита; б — образцы волгоградского керамзита;

1—5 метки образцов;

— данные, полученные при первом нагревании,

— данные, полученные при повторном нагревании

Интересно отметить, что кривые деформации керамзитовых образцов при вторичном их обжиге не совпадают с кривыми первого обжига. Это указывает на то, что при первом нагревании в керамзите протекала огневая усадка.

Введение тонкомолотого керамзита в цементное тесто значительно снижает процент потери в весе цементного камня при прокаливании образцов, так как SiO2 керамзита связывает часть свободной извести, которая выделяется при твердении цемента.

Химический состав керамзита

Химический состав керамзита зависит от химического состава исходного глинистого сырья и обычно мало отличается от него. В среднем химический состав керамзита колеблется в следующих пределах:

  • кремиезем — от 50 до 65%,
  • глинозем — от 10 до 25%,
  • окислы железа — от 6 до 10%,
  • карбонаты — от 2 до 10%,
  • сера — до 1 %,
  • щелочи — до 3%.

Минералогический состав

Минералогический состав керамзита зависит от состава исходного сырья и режима его обжига. В основной своей массе керамзит имеет стекловидное строение с включением частиц кварца, слюды, гематита и других минералогических составляющих, входящих в состав исходного сырья.

В керамзите возможно также наличие кристаллических новообразований, возникших при обжиге и охлаждении глины.

Вредные включения в керамзите

Вредные включения в керамзите могут быть в виде известковых включений (дутиков), щелочей и слабообожженных кусков глины.

Содержание серы в виде S03 и несгоревшего топлива в керамзите обычно не превышает 1% (табл. 8), почему этот показатель и не нормируется.

В готовом керамзите могут находиться соли, способные давать выцветы. Так, пробы керамзита Воронцовского завода содержали

  • 1,78—3,08% Na20;
  • 0,04—1,33% К2О
  • 0,03—0,08% Р205.

Однако последующие исследования показали, что содержание в керамзите щелочных и фосфорных окислов в указанных пределах на качество керамзитобетона не повлияло.

Табл. 8. Содержание S03, гигроскопичность и стойкость зерен пористых заполнителей при их прокаливании и пропаривании

Гидравлическая активность

Гидравлическая активность молотого керамзита приближается к активности цемянок. При нормальном твердении активность молотого керамзита несколько выше, чем у котельных шлаков, и намного меньше, чем у трепела.

При автоклавной обработке образцов имеется возможность ввести в цементное тесто до 50% молотого керамзита, содержащего 56,7% Si02, без снижения прочности бетонных образцов при сжатии. В том случае, если образцы 28 суток хранятся в нормальных условиях, максимально допустимый процент добавки тонкомолотого керамзита снижается до 25.

В табл. 9 приводятся данные, показывающие влияние различных добавок на прочность цементного камня при автоклавной обработке образцов ЗХЗХ ХЗ см при 8 ати по режиму: 3 + 6 + 3 часа, а также при нормальном их хранении в течение 28 суток. Кроме того, в таблице указано количество выделившегося Са(ОН)2 при различных условиях твердения образцов.

Цвет керамзита

Цвет керамзита зависит от исходного сырья и условий его обжига. В какой-то мере цвет характеризует степень обжига исходного глинистого материала.

Цвет керамзита является специфичным для данного керамзитового заполнителя и бывает от светло-желтого до буро-коричневого (шоколадного).

При изломе внутреннее ядро керамзитового зерна имеет другую окраску, нежели наружная поверхность, что связано с различной средой их обжига. У хорошо обожженных зерен керамзита окраска ядра светлее окраски наружной поверхности. При плохом обжиге сердцевина зерен имеет черный или серо-пепельный цвет.

Таблица 9. Влияние вида тонкомолотой добавки на количество выделившегося Са(ОН)2 и на прочность цементного камня, подвергнутого запариванию или твердевшего в нормальных условиях.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *