Теплоизоляция: назначение и виды
Энергосбережение — важная составляющая при строительстве любого здания. Как показывает практика, в обычном многоэтажном доме теплопотери могут составлять до 40%, ведь многие материалы не способны сохранить и удержать температуру. Теплоизоляция — это эффективный способ обеспечить микроклимат внутри помещения, шумоизоляцию, а также уменьшить общую массу конструкции. Кроме того, она способна сокращать расходы владельцев сооружений на отопление, как следствие снижается выброс продуктов горения и улучшается экологическая обстановка.
Разнообразие выбора
Теплоизоляционные материалы классифицируют по нескольким признакам:
- структура: волокнистые, ячеистые, композитные, зернистые;
- назначение: промышленные и бытовые;
- форма выпуска: сыпучие, рулонные, напыляемые, листовые, штучные;
- материал: натуральные и синтетические;
- тип сырья: органические, неорганические, смешанные.
Каждый вид утеплителя имеет свою технологию монтажа и сферу применения, которые зависят от свойств и состава материала. К примеру, для волокнистых необходима гидроизоляция, сыпучие используются на горизонтальных поверхностях, а если у конструкции сложная геометрическая форма, проще утеплитель напылять или монтировать штучные изделия.
Сейчас можно приобрести теплоизоляционные материалы предотвращающего типа. Они отличаются низкими проводящими свойствами, а также уменьшают расход тепла благодаря уменьшению инфракрасного излучения.
Неорганические утеплители
В производстве неорганических теплоизоляторов применяются шлак, асбест, горные породы и стекло. В результате их переработки получают: стекло и минвату, пеностекло, керамику, легкий бетон, в основе которого лежат вермикулит или вспученный перлит.
Материал выпускается в форме плит, матов, рулонов или сыпучим.
Стекловата
Производится из того же материала, что и стекло. Эта разновидность ваты отличается более толстыми и длинными волокнами, повышенной прочностью и упругостью. Она отлично поглощает любые звуки, пожаробезопасна и не подвержена химическому воздействию. Нагреваясь, не выделяет вредных веществ.
Стекловата отличается:
- плотностью до 130 килограммов на метр кубический;
- устойчивостью к воздействию высоких температур (до 450 градусов);
- низкой гигроскопичностью;
- высокой коррозийной стойкостью.
У материала коэффициент теплопроводности колеблется в пределах 0,03-0,052 ватта на метр на Кельвин.
Керамическая вата
В основе материала лежит окись кремния, циркония или алюминия. Для изготовления используется метод раздува или центрифуга.
Керамическая вата отличается:
- Температурной стойкостью свыше 1000 градусов. Нагреваясь более 100 градусов становится отличным электроизолятором.
- Плотностью менее 350 килограммов на метр кубический.
- Коэффициентом теплопроводности 0,13-0,16 ватт на метр на Кельвин при +600 градусов.
Керамическая вата более устойчива к высокой температуре даже чем минеральная. Она не подвержена воздействию агрессивных химических веществ и не деформируется.
Минеральная вата
Минвата бывает шлаковой и каменной. Первая получается из материалов, остающихся вследствие литья цветных и черных металлов. В основе второй лежат горные породы, такие как: базальт, доломит, диабаз, известняк и прочие.
Чтобы связать основу применяется компонент в основе которого лежат фенол или карбамид. Первый меньше боится влаги, поэтому чаще используется при строительстве.
Минеральная вата отличается:
- Нулевой горючестью. Кроме того, она способна противодействовать распространению огня, из-за чего используется как эффективное противопожарное средство.
- Повышенной химической пассивностью и низкой гигроскопичностью.
- Высоким шумопоглощением. Минеральная вата — это практичная звукоизоляция.
- Крайне низкой усадкой. Даже спустя многие годы минеральная вата не изменяет своих размеров. Благодаря этому удается избежать мостиков холода при строительстве.
У минеральной ваты есть один недостаток — это высокая паропроницаемость. При использовании этого материала необходимо укладывать пароизоляционный слой.
Органическая теплоизоляция
Материал отличается высокой пожаробезопасностью, не промокает и не подвержен воздействию биологически активных веществ. Подходит для поверхностей, не нагревающихся выше 150 градусов Цельсия. Органическая теплоизоляция размещается в виде внутреннего слоя. К примеру, оштукатуренные фасады или тройные панели.
Производится из сырья с естественным происхождением. Например, отходы от деревообрабатывающего производства или сельского хозяйства. В их составе также содержатся цемент и некоторые виды пластика.
Пено-поливинилхлоридный утеплитель
В составе материала поливинилхлоридные смолы. ППВХ приобретает пенистую структуру после поризации. Он является универсальным теплоизолятором, ведь поливинилхлорид может быть, как мягким, так и твердым. Производят ППВХ утеплители для каждого вида работ: стеновые, кровельные, фасадные, напольные, для входных дверей.
Пенополиуретановый утеплитель
Основа материала полиэфир с добавление воды, дизоцианата и эмульгаторов. В химическую реакцию они вступают благодаря воздействию катализатора. В результате получается совершенно новое вещество, отличающееся отменным уровнем шумопоглощения, химической пассивностью, а также неспособностью поглощать влагу.
Материал отличается:
- Коэффициентом теплопроводности в пределах 0,019-0,028 ватт на метр на Кельвин. Это одно из лучших значений среди всех изоляционных материалов.
- Плотностью 40-80 килограммов на метр кубический. Если показатель равен 50 и более, ППУ обретает влагостойкость.
Пенополиуретановый утеплитель наносится методом напыления, подходит для потолков сложной конструкции и стен.
Пенополистирол
ППС или пенопласт состоит из воздуха на 98%. 2% — это полистирол, получаемый из нефтепродуктов. Также в составе материала присутствует незначительное количество модификаторов. Как правило, это антипирены.
Отличительными особенностями ППС являются:
- высокие гидроизоляционные свойства;
- повышенная коррозийная устойчивость;
- коэффициент теплопроводности в пределах 0,037-0,042 ватта на метр на Кельвин;
- высокая сопротивляемость микрофлоре и биоагентам.
У материала низкая горючесть. Он самостоятельно затухает, а при возгорании выделят в 7 раз меньше тепловой энергии чем древесина.
Древесноволокнистая изоляционная плита
Состав древесноволокнистой изоляционной плиты схож с ДСП, однако в его основе используются обрезки стеблей кукурузы или соломы, либо древесные отходы, старая бумага и так далее. Материал связывают синтетические смолы, разбавленные антисептиками, антипиренами и гидрофибизирующими веществами.
ДВИП отличается:
- плотностью до 250 килограмм на метр кубический;
- пределом прочности на изгиб до 12 мегапаскалей.
Коэффициент теплопроводности древесноволокнистой изоляционной плиты менее 0,07 ватт на метр на Кельвин.
Пеноизол (мипора)
Мипора получается в результате взбивания водной эмульсии мочевиноформальдегидной смолы. Чтобы избежать хрупкости материала, в сырье добавляется глицерин. Чтобы получить пену в состав вводятся добытые из нефти сульфокислоты. Чтобы масса затвердела, необходим катализатор. В его качестве выступает органическая кислота.
Мипора подается в виде блоков или крошки. Если материал жидкий, его предварительно необходимо залить в специальные полости, где он затвердевает при комнатной температуре.
Пеноизол отличается:
- Коэффициентом теплопроводности в пределах 0,03 ватта на метр на Кельвин.
- Плотностью до 20 килограмм на метр кубический. Если сравнивать с пробкой, то он меньше примерно в 10 раз.
- Температурой возгорания свыше 500 градусов. Если показатель ниже, то материал не горит, а обугливается.
Среди минусов минипоры можно отметить повышенное поглощение жидкости и подверженность воздействию агрессивных химических веществ.
Вспененный полиэтилен
Производится путем добавления к полиэтиленовой основе пенообразующего вещества. В результате получается материал, имеющий внутри многочисленные мелкие поры. У него отменные пароизоляционные свойства.
Материал отличается:
- плотностью 25-50 килограммов на метр кубический;
- температурным диапазоном применения от -40 до +100 градусов;
- низким влагопоглощением;
- высокой биологической и химической пассивностью.
Кроме того, вспененный полиэтилен хорошо защищает сооружение от воздействия внешних шумов.
Фибролит
Материал производится из тонкой древесной стружки с добавлением цемента или магнезиального компонента. Фибролит выпускают в форме плит, которые не подвержены биологически и химически агрессивным воздействиям. Отлично защищает от влаги и шума. Подойдет и для изоляции бассейнов.
К основным характеристикам материала относят высокую огнестойкость, плотность в пределах 300-500 килограммов на метр кубический, а также коэффициент теплопроводности 0,08-0,1 ватт на метр на Кельвин.
Сотопласт
Название материала исходит из его формы в виде шестигранных ячеек. Наполнитель сотопластового утеплителя — это углеродные, целлюлозные, стеклянные, органические волокна или специальная ткань, которые покрываются пленкой. Чтобы связать между собой материал, используется фенольная или эпоксидная термоактивная смола. Внешние стороны панелей — это тонкие слоистые листы из пластика.
Характеристики материала могут быть разными. На них влияет сырье, из которого он изготовлен, количество смолы, а также размеры ячеек.
Эковата
Производится их материалов, остающихся в результате бумажно-картонного производства. В ход идут гофрированный картон, газеты, журналы, бракованные книги и так далее. Если использовать макулатуру, качество эковаты становится несколько хуже. Она будет неоднородной, разносортной и быстро подвергаться загрязнению.
Эковата отличается:
- Высокой звукоизоляцией. Всего 1,5 сантиметра материала способны поглотить шум до 9 децибел.
- Повышенной теплоизоляцией. Но тут есть и один минус — постепенно эковата истончается и утрачивает до 20% от своего первоначального объема.
- Высоким впитыванием влаги. Она способна поглотить 9-15% от своего объема.
Огромное преимущество эковаты в том, что ее можно укладывать способом сплошного напыления. В результате нет швов, а, следовательно, повышаются и все теплоизоляционные характеристики.
Утеплитель из древесностружечных плит
ДСП состоит из мелкой стружки, которая занимает 9/10 всего объема материала. Скреплена она синтетическими смолами, антипреном, гидрофобизатором и антисептическим веществом.
Материал отличается:
- плотностью 500-1000 килограмм на метр кубический;
- пределом прочности на изгиб 10-25 мегапаскалей и растягивания 0,2-0,5 мегапаскалей;
- влажностью 5-12%.
ДСП способен впитывать жидкости в объемах 5-30%.
Арболитовый утеплитель
В составе материала стружка, мелкие опилки, нарезанный камыш или солома. В основу обязательно входят химические добавки (растворимое стекло, сернокислый глинозем и хлористый кальций) и цемент. Получившийся состав обязательно обрабатывается минерализатором.
Арболитовый утеплитель характеризуется:
- плотностью 500-700 килограмм на метр кубический;
- пределом прочности на изгиб 0,4-1 мегапаскаля;
- пределом прочности на сжатие 0,5-3,5 мегапаскаля.
Кроме того, его коэффициент теплопроводности равен 0,08-0,12 ватт на метр на Кельвин.
Смешанная теплоизоляция
Этот вид утеплителей производят из асбестовой смести с добавлением слюды, доломита, перлита или диатомита. Чтобы связать основу, используются минеральные составляющие. Изначально материал выглядит как жидкое тесто. Его наносят на нужные плоскости и ожидают полного высыхания. Также из теплоизоляции смешанного типа производят скорлупы и плиты.
Материал отличается термостойкостью и выдерживает температуру до 900 градусов. У него есть также одна особенность — это способность впитывать влагу. Поэтому при строительстве обязательно используется гидроизоляция. Теплопроводность материала свыше 0,2 ватта на метр на Кельвин.
Отражающая теплоизоляция
Это так называемая рефлекторная изоляция, которая замедляет движение тепла. Любой стройматериал способен как поглощать его, так и впоследствии излучать. Все теплопотери возникают преимущественно вследствие выхода инфракрасных лучей, пронизывающих даже материалы с низкой проводимостью.
К примеру, серебро, очищенный полированный алюминий и золото способны отражать до 99% тепла. Если их взять и создать вокруг барьер из полиэтилена, получается отличный теплоизолятор, который также будет обладать пониженной паропроводностью. Такие материалы зачастую применяются для утепления саун и бань.
Сегодня используются отражающие утеплители в виде одно- или двуслойного полированного алюминия и вспененного полиэтилена. Материал отличается ощутимым эффектом при своей толщине в 1-2,5 сантиметра.
На что обращать внимание при выборе
Чтобы сократить потери тепла, улучшить звукоизоляцию сооружения и снизить расходы на отопление, необходимо ориентироваться на:
- Вес утепляющего слоя. Он не должен значительно утяжелять конструкцию.
- Теплоизоляционные свойства. Прежде чем приобрести материал, изучите его технические характеристики.
- Жесткость и способность сохранить свою форму под воздействием нагрузки. Утеплители бывают мягкими, полужесткими и жесткими.
- Паропроницаемость, которая обеспечивает циркуляцию воздуха и препятствует образованию конденсата. При наружном утеплении этот показатель должен быть минимальным, при внутреннем максимальным.
- Экологичность и срок эксплуатации. Качественный материал не оказывает негативного влияния на здоровье человека и окружающую среду. Способен выполнять свою функцию свыше 20 лет.
- Горючесть, ведь для деревянных конструкций чем показатель выше, тем лучше.
Прежде чем приобрести теплоизоляцию, нужно учесть то, куда она будет монтироваться.
- Для кровли важно, чтобы длина рулонного утеплителя была достаточной для ската. Толщина должна быть больше, чем для отделки стен. Не забывайте про использование мембран под слой теплоизоляции. Так вы защитите материал от влаги и продлите срок его полезного использования.
- Для стен важно учесть множество параметров. Через них теряется до 40% тепла, поэтому правильно выбранный материал способен снизить стоимость эксплуатации жилья и размер оплаты за коммунальные услуги.
- Для фундамента важно учесть, что утеплитель будет регулярно подвергаться воздействию влаги и механическим нагрузкам. Лучше всего подойдут различные марки экструзионного пенополистирола, выпускающегося в виде прочных плит. Они способны сохранить целостность фундамента, но тут также важно использовать гидроизоляцию.
- Для пола используются разные виды утеплителей. Так, например, в деревянном доме лучше применять стекловату и базальтовые материалы. Они отличаются экологичностью, эффективностью и негорючестью. Для теплого пола стоит применять ЭПС, который рассеивает тепло и способствует повышению эффективности системы отопления. Под стяжку важно учесть прочность материала. Тут будет уместен базальтовый утеплитель повышенной прочности или экструзионный пенополистирол. Для пола по грунту стоит учесть почвенную влагу и устойчивость материала к нагрузкам.
Используйте качественные теплоизолирующие материалы. Их цена зависит от технологии изготовления, используемого сырья, а также производителя. Нередко совершая покупку, мы ориентируемся не га назначение материала, а на его стоимость. В результате получаем слабый теплоизоляционный эффект и увеличение затрат на отопление. Кроме того, существует такой минус как это риск разрушения конструкции из-за ее неправильного утепления.
Еще одна часто встречающаяся ошибка — это покупка дешевого материала от неизвестных производителей. Зачастую их производят из некачественного сырья, что ухудшает физические и механические характеристика, а также способно повлиять на состояние здоровья человека.
Важно перед приобретением проверить сертификаты качества и гарантии от завода-изготовителя. Иначе вы рискуете тем, что спустя всего лишь несколько лет придется делать ремонт заново. Как следствие — значительное увеличение расходов не только на коммунальные услуги, но и на содержание строения.
Помните! От качества теплоизоляции зависит комфорт и возможное сокращение затрат на отопление зимой и кондиционирование в жаркое время года. Главная задача теплоизоляции — создать комфортную микросреду в помещении.
Добавки в бетон
Использование бетона в современных условиях немыслимо без применения дополнительных добавок. В промышленном строительстве уже не встретить бетонного раствора классического состава: цемент, щебень, песок и вода. Такая рецептура применима для частного строительства, неответственных конструкций и начинающими специалистами.
Для чего нужны добавки в бетон
Чтобы ответить на этот вопрос, надо знать свойства бетона. В первоначальном виде бетонная смесь состоит из четырех компонентов. Играя пропорциями водоцементного соотношения, регулируются показатели прочности и удобоукладываемости. Например, для того чтобы получить бетон популярной марки М300 или класса В22,5 необходимо задействовать в частях следующие материалы:
- Портландцемент марки М400 – 1часть.
- Щебень гранитный или гравийный- 3,3 части.
- Песок- 2 части.
- Вода- 0,57-0,6 части.
На выходе получается бетон с характеристиками:
- Прочность на сжатие- 29 Мпа или 270 кгс/см2.
- Подвижность или удобоукладываемость - П2. Измеряется по осадке конуса бетонной смеси относительно первоначальной формы, и составляет 7-9 см.
- Морозостойкость- F150.
- Водопроницаемость- W5.
- Плотность 2400 кг/м3.
О чем говорят эти цифры на практике. В практическом применении приготовленная смесь ведет себя следующим образом. Подвижности смеси на уровне П2 недостаточно, чтобы раствор гарантированно заполнил полости сложной опалубочной конфигурации объекта. Возникает угроза образования многочисленных пор и пустот. От этого лабораторный показатель прочности будет не 29 Мпа, а значительно ниже. Данный факт влияет на надежность бетонной конструкции и возможность выполнения возложенных на нее функций. Такой бетон сложно ровнять на площадке и формировать монолит. Необходимо придать смеси текучесть, пластичность, подвижность. Это можно сделать тремя способами:
- Внести большее количество воды. Избыток влаги неминуемо приведет к потере прочности, образованию трещин, повышению истираемости.
- Увеличить показатель тиксотропности. Тиксотропность- способность жидкости разжижаться при определенном виде механического воздействия. То есть использование бетонного вибратора решит вопрос текучести смеси. Но использование технологического оборудования влияет на удорожание работ с бетонной смесью и далеко не всегда оправданно и возможно использование виброинструмента.
- Добавить к бетонному раствору вещества, которые уменьшают сцепление частиц смеси между собой, тем самым увеличивая их подвижность. Так возникли пластификаторы.
Экспериментально установлено, что прочность близкую к 100% бетон набирает через 28 дней. Строительные нормы допускают предварительное нагружение бетона и его распалубку при 70-80% прочности. Этот показатель достигается за 5-7 дней. В существующих бизнес-моделях производства и строительства такой простой считается недопустимым. С другой стороны, в массивных и объемных конструкциях важно, чтобы процесс гидратации проходил плавно. В этом случае процесс кристаллизации раствора нужно замедлять. Для регулирования скорости кристаллохимического отверждения разработаны добавки ускорители и замедлители схватывания.
В классической по составу бетонной смеси возможна реакция гидратации только при положительных температурах. При температуре раствора +50С скорость реакции серьезно снижается, при 00С, когда вода кристаллизуется, прекращается вовсе. Фактор чрезвычайно важен тем, что непрогидратированная смесь никогда не наберет проектную прочность. Этот вопрос решают подогревом смеси или введением добавок, препятствующих замерзанию влаги.
В приведенном примере водопроницаемость бетона составляет W 5. Это значит, что при избыточном давлении воды в 5 кгс/см2 она не просочится сквозь стенку толщиной в 10 см. Изделия из бетона эксплуатируются в различных условиях, в том числе при долговременном воздействии влаги: фундаменты с высоким расположением горизонта грунтовых вод, опоры мостов, пирсы, причалы, судовые верфи. В этих случаях важно снизить проникновение воды в толщу бетона во избежание вымывания частиц вяжущего компонента, агрессивного химического воздействия и уменьшения прочности бетонной конструкции. Для улучшения показателя водонепроницаемости вводят водоотталкивающие компоненты.
Одним словом, добавки необходимы для улучшения технико-физических свойств цементных смесей и управления свойствами бетонов.
Какие бывают виды добавок
Для формирования проектных свойств в бетонные составы вносятся добавки:
- Пластификаторы
- Модификаторы
- Антиморозные добавки
- Водоотталкивающие
- Антикоррозийные
- Воздухововлекающие
- Для самоуплотнения
- Регуляторы набора прочности
- Для реставрационных работ
- Комплексные.
Пластификаторы
Наиболее популярный вид добавок. При использовании пластификаторов возможно увеличение подвижности бетонной смеси с П1 до П5. Использование пластификаторов делает бетонный раствор удобоукладываемым, прочным и долговечным. Пластификаторы обладают водоредуцирующими свойствами. То есть способны снижать расход воды без потери прочности цементного камня. Пластифицирующие добавки способны продлить жизнь раствору, препятствуют расслоению, позволяют задействовать на стройплощадке насосы. Привлечение техники ускоряет процесс закладки бетона в конструкцию и увеличивает производительность труда. Таким образом пластификаторы обладают рядом преимуществ:
- Повышают пластичность готового раствора.
- Экономят расход смеси
- Повышают трещиностойкость бетона.
- Увеличивают прочностные характеристики произведенного бетона до 30%.
- Пластифицированные бетонные растворы не требуют уплотнения.
- Возрастает морозостойкость бетона за счет снижения количества влаги при производстве.
- Растворы с пластификаторами обладают хорошей адгезией с разными поверхностями.
Пластификаторы выпускаются в виде жидкостей и порошковых смесей.
Антиморозные добавки
Не стоит полагать, что применяя антиморозные добавки, не нужно думать о температурных условиях, в которых происходит твердение бетонной смеси. Важно знать, что антиморозные добавки предназначены, в первую очередь, для того чтобы обеспечить доставку смеси в удобоукладываемом состоянии и не допустить кристаллизации влаги при укладке раствора. На площадке должны быть обеспечены меры по прогреву бетона и влажностный режим.
Противоморозные свойства добавки сводятся к одному принципу- понижению температуры замерзания воды в бетонной смеси. Это достигается за счет введения в бетонный раствор солей тех. квалификации: хлорида натрия, хлорида кальция, кальцинированной соды, поташа(карбоната калия), натриевой и кальциевой селитры, формиат натрия (натриевая соль муравьиной кислоты).
Применение исключительно противоморозных добавок сопряжено с рядом существенных минусов:
- Быстрое твердение бетона
- Используемые соли химически активны, способны вступать в реакцию с продуктами бетонной смеси, с последующим выделением вредных веществ, например, окислов азота или аммиака.
- Использование не по рецептуре приводит к коррозии арматуры и щелочной коррозии бетона.
- Снижается прочность бетона.
Чтобы нивелировать отрицательные проявления антиморозных наполнителей, рекомендуется использовать их только вкупе с пластифицирующими и воздухововлекающими компонентами, регуляторами твердения. Это позволяет снизить концентрацию противоморозных веществ.
О полной безопасности и экологичности антиморозных компонентов не может идти речи, пока в их составе есть хлор и опасные соединения азота. Поэтому лучшим способом повысит безопасность бетонной конструкции остается планирование работ в теплое время года.
Водоотталкивающие добавки
Наличие влаги в готовой бетонной конструкции может существенно влиять на ее свойства в худшую сторону. Если бетон способен впитывать, пропускать влагу, то непременно снижается прочность, долговечность и морозостойкость конструкции. Бетон способен накапливать влагу благодаря наличию в структуре пор и капилляров; присутствию внутренних напряжений и деформаций, которые ведут к образованию микро-и макротрещин. Водопроницаемость бетона обозначается буквенным индексом W. Нормируется от W2 до W20. Бетон с водопроницаемостью W4 используется в тех ситуациях, когда показатель гидрофобности (водоотталкивания) не имеет значения. W6- бетон с таким показателем наиболее часто используется в строительных работах. W8- бетон с таким показателем пропускает мало влаги и применяется для возведения фундаментов на сухих основаниях. Бетон с показателем гидрофобности выше W8 применяется для возведения гидротехнических сооружений.
Водоотталкивающие добавки в бетонную смесь работают по одному принципу: уплотняют бетонный монолит, уменьшают вероятность появления пор и капилляров. Такого эффекта удается добиться в результате химических реакций между водой цементом и наполнителем. В результате образуются нерастворимые соединения, заполняющие микропустоты. Водонепроницаемость бетона повышают нитраты, сульфаты, хлориды железа, сульфаты алюминия, добавки на основе битумных эмульсий.
Защитить бетон от проникновения влаги можно используя проникающие составы, нанося их на застывшую конструкцию. В этом случае гидрофобизатор проникает вглубь материала на 5-15 см., реагирует, образует полимерные соединения, надежно закупоривает капилляры и поры. Такой метод применяется не только для вновь возведенных строительных конструкций, но и для подверженных растрескиванию изделий.
Антикоррозийные добавки
Служат для снижения щелочной коррозии бетона. Антикоррозийный класс добавок призван связать свободные гидроксильные группы. За счет этого происходит уплотнение бетона, повышается его гидрофобность и долговечность.
Воздухововлекающие добавки
Воздухововлекающие добавки используются для увеличения морозостойкости бетона. Пузырьки воздуха в монолите образуют микропустоты. При отрицательных температурах свободная вода застывает, расширяясь и при этом разрывает бетонный камень. В случае наличия мелких пустот, вода заполняет микро- пространство, не нанося вреда монолиту. Воздухововлекающие добавки способствуют снижению плотности бетона, и следственно, прочности. Поэтому вносить воздухововлекающий наполнитель следует с осторожностью и строго следуя указаниям производителя. Воздухововлекающие компоненты применяются также для намеренного снижения удельной массы бетонной смеси; улучшения тепло-и звукоизоляции; снижения расслаиваемости раствора, увеличению трещиностойкости, предотвращению высолов. На практике оправдано применение воздухововлекающих добавок с пластификаторами бетона.
Добавки для самоуплотнения
Необходимы там, где невозможно провести механическое уплотнение смеси, в частности в часто армированных конструкциях. Применение самоуплотняющих наполнителей гарантирует заполнение опалубочного пространства без потери прочностных характеристик. Отличительной чертой самоуплотняющихся бетонных растворов является отсутствие расслаиваемости при высокой подвижности смеси. Такие свойства обеспечивает значительная вязкость раствора. Добиться этого удается внесением в рецептуру состава добавок на основе:
- Целлюлозы
- Гидролизованного крахмала
- Полиэтиленгликоля
- Полимеров.
Самоуплотненные бетоны характеризуются:
- Низким водоцементным соотношением
- Существенными водоотталкивающими свойствами
- Высокой подвижностью- П5
- Малой пористостью. Содержание пузырьков воздуха не более 5%
- Значительной прочностью на сжатие, до 100 Мпа
Регуляторы набора прочности
В строительной практике существуют ситуации, когда необходимо ускорить или замедлить схватывание бетонного раствора.
Замедлители гидратации требуются:
- В жаркую погоду. При повышенной температуре и пониженной влажности из бетонного раствора происходит активное испарение влаги, что приводит к преждевременному схватыванию.
- При заливке больших по площади объектов. При неравномерном схватывании существует угроза образования холодных швов. Это ухудшает свойства монолитной конструкции
- При возведении ответственных массивных и гидротехнических сооружений, чтобы избежать появление трещин, вызванных нелинейным твердением бетона.
Замедлить схватывание и увеличить трещиностойкость бетонного раствора способны пластификаторы. Добиться этого можно, увеличив количество вещества, вносимого в раствор. Но в данном случае возникает угроза коррозии арматуры. Поэтому с задачей замедления твердения лучше справляются следующие специализированные препараты:
- Нитрилотриметиленфосфоновая кислота, в абревиатуре НТФ, шестиосновная органическая кислота. Широко применяется для торможения процессов гидратации.
- Молочная сыворотка. Остаточный продукт переработки пищевого молока.
Механизм замедления твердения заключается в связывании гидроксильных групп веществами замедлителя, и с изоляцией частиц цемента от воздействия воды, то есть препятствию, снижению скорости реакции гидратации.
Ускорители набора прочности
Ускорение схватывания требуется для того, чтобы снизить простои на стройплощадке и оптимизировать процесс строительства объекта.
Ускорение твердения бетонного раствора- комплексный процесс, который включает в себя внесение добавок-ускорителей в смесь, повышение температуры раствора, снижение испаряемости, контроль температурно-влажностных показателей.
К добавкам, способным увеличить скорость набора прочности бетона относят такие вещества как поташ (карбонат кальция), хлорид кальция и натрия. К применению добавок- ускорителей следует относится крайне внимательно и не превышать рекомендованных производителем норм. Иначе возможно снижение прочности бетона и коррозии стальной арматуры в железобетонных изделиях.
Реставрационные добавки
Особый вид добавок, который отличается специфическими свойствами. Применяется для проведения реставрационных работ железобетонных изделий и бетонных конструкций. Реставрационные добавки должны отвечать следующим требованиям:
- Иметь повышенную адгезию.
- Препятствовать коррозийным процессам.
- Бетон с добавлением добавок должен обладать значительной прочностью.
- Раствор обязан иметь высокую пластичность и укладываемость.
Комплексные добавки
Наряду с добавками специфического, узконаправленного действия, на практике часто используются составы, в которых сбалансированы вещества, решающие несколько задач одновременно. Это удобно тем, что при замесе бетонного раствора нет необходимости в дополнительной дозировке компонентов, снимается вопрос о химической агрессивности материалов друг к другу. Эта задача решена производителем при подборе компонентов комплексной добавки.
Как правильно подобрать смесь
В заключении необходимо выделить шаги для правильного выбора состава бетона для строительства. Во-первых, состав бетонной смеси должен быть просчитан специалистами, согласно проектной документации. Во-вторых, важно произвести пробный замес, и провести экспертизу бетонного образца. Это важный момент, так как компоненты бетонного раствора неоднородны, количество примесей варьируется. В-третьих, необходимо учесть все особенности использования бетонной смеси: время на доставку, климатические особенности, технические нюансы, квалификацию работников, подъездные пути, метод разгрузки и укладки бетона. Не секрет, что даже очень качественная бетонная смесь может быть загублена халатностью и непрофессионализмом человеческих рук.
Бетон
Самым распространенным современным материалом в строительстве по праву считается бетон. Бетон - это искусственно произведенный строительный материал. В классическом виде представляет собой смесь четырех компонентов:
- Цемент
- Щебень
- Вода
- Песок
От пропорций компонентов и их качества зависят характеристики конечного материала.
Индустрия бетонных смесей активно развивается. Свойства бетонов разнообразны и хорошо изучены. И для того, чтобы известные свойства улучшать или изменять, разработаны специальные добавки, которые применяют в производстве как пятый компонент основного состава.
Область применения бетона
Разнообразие применения бетона обусловлено его характеристиками. Бетон применяется повсеместно в строительной индустрии: от строительства небоскребов, атомных станций, подводных тоннелей, космодромов, до отделки жилых квартир. Для наиболее нагруженных строений применяется бетон повышенной прочности. Прочность бетона косвенно привязана к его массе и плотности. Бетон, применяемый для возведения электростанций, зданий большой этажности, имеет плотность 2500 кг/м3, называется особо тяжелый. Для строительства фундаментов гражданских зданий, торговых центров строители используют тяжелые марки бетона плотностью 1800-2500 кг/м3. Стеновые панели, межэтажные перекрытия, строительные блоки производят из легкого бетона, плотность которого колеблется, в зависимости от изделия, от 500 до 1500 кг/3. Для наружной теплоизоляции зданий разработан особо легкий бетон, плотность которого ниже 500 кг/м3.
Бетонная смесь может применяться в строительстве в индустриальном виде, то есть в виде готовых изделий и непосредственно на строительной площадке в наливном состоянии.
К бетонным изделиям относят все виды железобетонной продукции, газобетонные блоки, шлакоблоки и прочие, формованные в промышленных условиях, разновидности продукции. В наливном виде бетон используют в дорожном строительстве, для заливки фундаментов: ленточных, плитных, свайно-набивных; для изготовления стяжек и отмосток; при строительстве монолитных построек.
Производство бетона
Изготовить бетонную смесь для незначительного объема работ можно самостоятельно на строительной площадке. Но наилучшие характеристики обеспечит бетон, произведенный в заводских условиях.
Характеристика сырья для производства бетона
Качество бетонной смеси во многом зависит от свойств компонентов сырья.
- Песок. Служит наполнителем в бетонном растворе. Используют песок средней- 1,2 мм и крупной- 3,5мм, фракции. Более мелкие размеры фракций не применяют, так как такую смесь сложно связать и бетон подвержен быстрому разрушению. В идеале песок не должен содержать глинистых и сульфатных примесей. Добиться этого невозможно, поэтому содержание посторонних компонентов регламентировано на уровне 5%. В теории песок должен быть сухим, но на практике сырье содержит долю воды. На производстве этот показатель в обязательном порядке учитывают и вносят корректировки в пропорции компонентов.
- Щебень. Для изготовления бетона используют гравийный или гранитный щебень. Щебень должен соответствовать нормативным требованиям по показателям прочности. Щебень из известняков не используют, так как он не обладает достаточными прочностными характеристиками и химически не устойчив. Размер камней щебневого массива лежит в диапазоне от 1 до 8 см. При этом, чем мельче основная фракция, тем крепче образуется монолит. Для изготовления товарного бетона используют чистый щебень, без глинистых и известняковых включений.
- Цемент. Используется в бетонном растворе в качестве вяжущего материала. Товарный бетон производят, применяя цемент марок М400 и М500. При изготовлении железо– бетонных изделий используют цемент марок от М400 и выше до М1500. Основным видом цемента для производства товарного бетона служит портландцемент. Значительно реже, но все же применяются:
- Шлакопортландцемент. В обычный портландцемент добавляется молотый шлак. При равных прочностных характеристиках. Шлакопортландцемент имеет более низкую стоимость по сравнению с портландцементом и более высокую химическую инертность. Существенным недостатком материала выступает низкая морозостойкость.
- Пуццолановый цемент. Цемент, в который добавлены синтетические вяжущие материалы. Имеет узкое направление использования. Бетонный камень, получаемый из раствора, обладает повышенной влагостойкостью. Поэтому пуццолановый цемент используют для производства водостойких изделий: шлюзов, молов, кораблестроительных доков, причалов, оросительные и дренажные сооружения, дамбы, плотины.
- Вода. Выступает затворяющим элементом бетонной смеси. Вода для производства бетона должна быть максимально свободна от растворенных в ней солей. В особенности сульфатов и хлоридов, которые негативно влияют на прочность цемента и коррозийную стойкость арматуры в железо-бетонных изделиях. Для наилучшей гидратации цемента количество воды в водно-цементном растворе должно быть 25%. Водно-цементное соотношение (В/Ц) может меняться в зависимости от состава смеси. Показатель В/Ц чрезвычайно важен для качества бетона. При наличии в смеси излишней воды теряется плотность бетона, образуются полости, изменяется время схватывания, материал подвержен растрескиванию. В обратном случае получается непластичная, неоднородная смесь, есть вероятность неполной гидратации. В первом и втором случае в бетонном монолите страдает наиважнейший показатель – прочность.
- Добавки. Современный бетон немыслим без добавок. Добавки могут быть химическими, полимерными и минеральными. Их задачей является воздействие на бетонную смесь, и улучшения заданных свойств без существенного удорожания. Использование добавок позволяет:
- улучшить качество бетона;
- повысить пластичность смеси;
- увеличить показатель удобоукладываемости;
- оптимизировать процесс схватывания и набора прочности- гидратации бетона;
- уменьшить водопроницаемость бетона;
- получить бетон для работы при отрицательных температурах;
- улучшить морозостойкость.
Для влияния на свойства бетонного камня применяют:
- Пластификаторы. Широкая группа добавок, которая позволяет придать бетонному раствору пластичность, снизить количество воды, увеличить плотность, улучшить водонепроницаемые свойства.
- Модификаторы. Применяются для увеличения прочности в случае использования низких марок цемента.
Добавки, влияющие на скорость набора прочности. Существуют вещества, которые ускоряют набор прочности в бетонной смеси. Необходимы для сокращения времени до распалубки и начала предварительного нагружения бетонного камня. В массивных конструкциях в бетон добавляют материалы, замедляющие процесс кристаллохимического схватывания. При этом процесс гидратации происходит постепенно, полно, с плавным выделением теплоты от химической реакции.
- Противоморозные добавки. Введение морозостойких веществ позволяет работать с бетоном без дополнительного обогрева в условиях низких температур, так как гидратация цемента возможна до 00C. Нарушение рекомендаций по применению противоморозных добавок отрицательно влияет на коррозионную стойкость железной арматуры.
- Гидрофобизаторы. Вещества, препятствующие процессу водопоглощению извне.
- Воздухововлекающие. Способствуют насыщению бетона воздухом. Улучшают морозостойкие свойства, снижают плотность и теплопроводность. Бетонная смесь с такими добавками может быть задействована при внешней отделке зданий.
- Пигментные компоненты. Роль пигментных добавок в бетоне одинакова- поглощать и отражать определенный спектр световой волны. В зависимости от того какой частоты отражается свет человек видит цвет предмета. Для окрашивания в массе бетонной смеси используют минеральные пигменты:
- Углерод;
- двуокись титана;
- умбра- в состав входят оксиды железа, марганца, алюминия, кремния;
- оксид хрома.
Производят бетон путем тщательного смешивания в пропорциях всех компонентов. До начала миксерования производится замер влажности сырья и корректировка рецептуры. Принципиальная схема производства выглядит следующим образом. В отдельные бункеры- дозаторы засыпается песок и щебень. Цемент хранится в специальных колоннах. Твердые компоненты подаются в заводской миксер, туда же заливаются жидкие- вода и добавки. Все тщательно перемешивается. На заводах установлены бетонные миксеры объемом от 2м3. Нет смысла ставить большие бетономешалки. Это затрудняет процесс перемешивания, увеличивает энергозатраты и не позволяет оперативно менять рецептуру в зависимости от потребностей. Готовый бетонный раствор загружают в специализированный транспорт.
Логистика бетонных смесей
Для обеспечения качественной доставки раствора необходимо учитывать несколько факторов:
- Способ транспортировки. Бетон транспортируют двумя видами транспорта:
- Автосамосвалом. Перевозятся тяжелые марки с низкой подвижностью раствора (П1-П2). Если перевозит высокоподвижные бетонные растворы автосамосвалом, то бетонной массе грозит расслоение на фракции. И тогда на объекте потребуется дополнительное перемешивание.
-Автобетоносмесителем. Транспортируются растворы высокой подвижности. От П3 и выше. Преимуществом автобетоносмесителей является то, что бетонная смесь не расслаивается, доставляется однородной.
- Удаленность объекта от завода. Экономически целесообразно везти бетон на площадку, расположенную в радиусе 50-70 км. от производителя при условии хороших дорог и затруднений в движении. Далее этого расстояния возникает угроза схватывания или расслоения бетонной смеси. Выходом в этой ситуации служит затворение сухой смеси водой не на заводе, а на этапе транспортировки. Это позволяет увеличить расстояние перевозки.
- Свойства бетона. Необходимо учитывать данный фактор, так как от заданные свойства строго диктуют время сохранения бетонным раствором строительных качеств.
Особенностью производства и доставки бетона является тот факт, что приготовленная смесь должна быть доставлена на строительную площадку в течении 1,5-2 часов. Строители нарушают установленные нормы, добавляя перед выгрузкой в бетонную смесь воду для повышения пластичности и сокращения времени заливки. Исключение- естественное испарение влаги в жаркую погоду. В этом случае в раствор добавляется вода. Данный факт фиксируется в акте и подписывается представителем заказчика и ответственным лицом от производителя. Незадокументированное внесение воды или добавок в бетонную смесь на строительной площадке и в процессе транспортировки запрещено ГОСТ 7473-2010. Целесообразнее заказать бетон нужной или большей пластичности. По стоимости это дороже, но нет риска потери прочности монолита при добавлении воды и нерецептурных добавок перед укладкой.
Характеристики бетона
Маркировка и свойства бетона зависят от физических характеристик:
Прочность. Наиважнейший показатель бетонного камня. От прочности зависит долговечность эксплуатации бетонного продукта. Прочность зависит от типа применяемого цемента, водоцементного соотношения и свойств наполнителей и добавок. Чем меньше воды в бетонном составе, до известных пределов, тем прочнее будет искусственный камень.
Плотность. Показатель связан с прочностью. Чем выше плотность, тем прочнее бетонный монолит. Выражается плотность в кг/м3 .
Удобоукладываемость. Измеряется практическим путем с помощью конуса Абрамса. В зависимости от степени удобоукладываемости бетон подразделяют на три группы:
- Жесткий. Редко используется в гражданском строительстве, так как сложно уложить в опалубку. Применяется в прокладке дорог.
- Подвижный. По степени оседания формы из конуса Абрамса существует 4 класса бетона от П1 до П5. При укладке раствора класса П1-П2 требуется дополнительное уплотнение бетона. П3-П5- смеси значительно пластичнее и не требуют вибрации.
- Растекающийся. Очень пластичные смеси, способные самостоятельно растекаться в опалубке и заполнять пространство без вибрации и дополнительного уплотнения.
Водопроницаемость. Важное свойство для сохранения монолитности и надежности бетонного камня. Характеризует при каком давлении бетон не пропускает воду. Выражается буквой W. Выпускают бетон марок W 2 до W до W20. Водонепроницаемый бетон используют для бетонирования конструкций, работающих в условиях повышенной влажности: подвальные помещения, тоннели, опоры мостов, дамбы и так далее.
Морозостойкость - характеризует сколько циклов замораживания-оттаивания способен выдержать материал без потери качественных характеристик. В маркировке бетона обозначается буквой F. Выпускаются марки бетона по морозостойкости от F15 до F1000.
Истираемость – величина уменьшения в объеме бетонного слоя под воздействием истирающих усилий. Важный показатель для бетона, применяемого при строительстве дорог, тротуаров, лестниц. Напрямую зависит от прочности. Чем прочнее бетон, тем ниже показатель истираемости. В маркировке прописывается буквой G. Производятся бетоны низкой (G1), средней (G2) и высокой(G3) истираемости.
Время набора прочности. От этого показателя зависит скорость проведения строительных работ. Бывают быстротвердеющие смеси и медленнотвердеющие. Скорость твердения бетона не равномерна и зависит от температуры, влажности и внесенных добавок. Оптимальными условиями твердения классического бетонного раствора являются температура 18-220С и влажность 90%. В этих условиях бетон набирает 70% прочности через 5-6 дней. Этого достаточно для распалубки и нагружения бетонной конструкции. Близко к 100% твердение произойдет через 28 дней.
Контроль качества бетона
Как ни странно, но в качественном бетоне заинтересованы все стороны процесса. Производитель бетона несет полную материальную, административную и уголовную ответственность за предоставленную продукцию. Если по вине бетонного завода происходит необратимое нарушение строительства или возникает угроза безопасности, то на компанию по производству бетона налагаются огромные штрафные санкции. Поэтому добросовестный и надежный производитель не экономит на проведении испытаний на соответствие бетона установленным стандартам качества.
Контрольные испытания проводятся в специализированной и аттестованной лаборатории. Лаборатория должна помимо аттестации иметь лицензию на проведение работ по оценке качества бетона. Важно помнить, что только аттестованные и лицензированные организации имеет право проводить экспертизу и оценку качества бетонных смесей, и только их заключение будет нести юридическую силу.
Как правильно заказать бетон
При заказе товарного бетона необходимо руководствоваться следующими рекомендациями:
- Приобретать бетон нужно у надежных, проверенных изготовителей, которые работают не один год. Нужно понимать, что при схватывании свойства бетона неисправимы. В этой связи рекомендуется изучить строительные интернет-форумы региона для поиска отзывов о производителях бетона.
- Обязательно согласовать с заводом, опираясь на проектную документацию, какими характеристиками должен обладать бетонный раствор: прочность, жесткость и подвижность, морозостойкость, водонепроницаемость, скорость набора прочности, вид добавок
- Обговорить габаритные размеры автобетоносмесителя и уточнить, возможность подъезда автотранспорта к месту выгрузки. Важно учесть массу груженого автобетоносмесителя и надежность грунта.
- У изготовителя обязательно требовать паспорт бетона, где указывается основные характеристики и объем бетонной смеси.
- Во избежание неприятностей, рассчитать примерную время доставки от производителя до объекта, с учетом затруднений на дорогах и периода «час пик».
- До прибытия миксера необходимо тщательно подготовить все необходимое для оперативной разгрузки, так как время выгрузки ограничено условиями производителя. Простой не по вине поставщика оплачивается заказчиком.