Rodzaje betonów
Mianem „betony lekkie" określamy betony o ciężarze objętościowym niższym od ciężaru betonów zwykłych. Jako graniczną wartość ciężaru przyjmuje się zwykle 1800 kG/m3, jakkolwiek niektóre z odmian betonów lekkich mają ciężar wyższy — 1900, a nawet 2000 kG/m3.
Betony zwykłe są to — jak wiadomo — betony o strukturze zwartej i ciężarze objętościowym z reguły wyższym od 2100 kG/m3, wykonane przy użyciu kruszyw naturalnych.
Niektórzy z autorów wyróżniają grupę pośrednią betonów średniociężkich, o ciężarze objętościowym zawartym między górną granicą ciężaru betonów lekkich i dolną granicą ciężaru betonów zwykłych — nie wydaje się jednak, aby wyróżnienie takie było konieczne.
Według ustaleń Europejskiego Komitetu Betonu (CEB) do grupy betonów lekkich zaliczamy wszystkie betony o ciężarze objętościowym mniejszym od 2100 kG/ms.
Poza ciężarem objętościowym — drugą cechą odróżniającą betony lekkie od betonów zwykłych jest zakres ich zastosowania. Z betonu zwykłego wykonuje się konstrukcje, których podstawową funkcją jest przenoszenie obciążeń, natomiast betony lekkie znajdują raczej zastosowanie w elementach, które oprócz zadań konstrukcyjnych spełniają również funkcje termoizolacyjne, względnie w takich, w których przez zmniejszenie ciężaru własnego konstrukcji uzyskuje się istotne zmniejszenie jej przekroju.
Przeprowadzenie ścisłego rozgraniczenia betonów lekkich i zwykłych jest bardzo trudne. Konieczne jest tu wprowadzenie pewnych dodatkowych ustaleń. Umownie zatem betony o ciężarze objętościowym wyższym niż 1800 kG/m3, które zgodnie ze swym przeznaczeniem powinny mieć strukturę zwartą, zaliczamy do betonów zwykłych, natomiast betony o tym samym ciężarze ale o strukturze niezwartej — zaliczamy do betonów lekkich.
Podstawowymi cechami określającymi właściwości fizyczne betonów lekkich są: rodzaj kruszywa lub wypełniacza oraz struktura betonu.
7, uwagi na rodzaj kruszywa (wypełniacza) rozróżniamy betony:
kruszywo we, wykonane przy użyciu kruszywa grubego (tj. o frakcjach grubszych niż piasek),
z wypełniaczami organicznymi, oraz
—■ komórkowe, wykonywane bez kruszywa grubego, tylko przy użyciu piasku, niekiedy zmielonego do miałkości równej miałkości cementu. Strukturę betonu charakteryzuje jej:
j a m i s t o ś ć, tj. zawartość przestrzeni wolnych między ziarnami kruszywa, otoczonymi zaczynem oraz
porowatość — zawartość przestrzeni wolnych w całym betonie, łącznie z porami w zaczynie i kruszywie.
Określenie „jamistość" używane jest zwykle tylko w odniesieniu do betonów kruszywowych, natomiast „porowatość" jest pojęciem szerszym, stosowanym w odniesieniu do wszelkiego rodzaju ciał stałych.
Z uwagi na strukturę — a także i uziarnienie kruszywa — rozróżniamy be-
tony zwarte, jamiste i komórkowe (rys. 1-1).
Betony zwarte (rys. 1-la) wykonywane są przy użyciu lekkiego kru-
szywa mineralnego lub wypełniaczy organicznych. Niekiedy w celu zwiększenia wytrzymałości betonu, jako frakcje drobne stosuje się piasek naturalny.
Betony jamiste (rys. 1-lb) wykonuje się przy użyciu kruszywa o średnicy ziarn nie mniejszej niż 5 mm, z taką ilością zaczynu, aby nie wypełniał on całej przestrzeni między ziarnami, a spajał je tylko punktowo w miejscach styku.
Beton jamisty wykonany przy użyciu kruszywa tylko jednej frakcji nazywamy betonem jednofrakcjowym.
Jeżeli do kruszywa grubego użyta została także pewna ilość frakcji piaskowej, niedostateczna jednak aby wypełnić wraz z zaczynem całą wolną prze-
strzeń między ziarnami kruszywa grubego, mówimy o betonie półzwartym. Betony te stanowią odmianę pośrednią między betonami jamistymi i zwartymi (p. 2.3.1).
Betony komórkowe (rys. 1-lc) uzyskują swoją strukturę przez spulchnienie masy banieczkami powietrza (pianobetony) lub gazu, wydzielającego się w trakcie zarobu betonu. Średnica banieczek gazu, a w następstwie i komórek wynosi zwykle 0,5-=-7 mm.
Pewną odmianę strukturalną betonów komórkowych stanowią mikroporyty, tj. wapienne betony autoklawizowane, w których drobne pory powstają wskutek odparowania wody. Średnica tych porów jest mniejsza niż 0,1 mm. Podobną strukturę porowatą mają również nieautoklawizowane pyłobetony, wykonane przy użyciu spoiwa cementowego z dużym dodatkiem wody.
Jako spoiwo do betonów lekkich stosuje się cementy wszelkich odmian oraz wapno w przypadku stosowania autoklawizacji.
Materiałów uzyskiwanych przy użyciu spoiw nietrwałych w wodzie do grupy betonów z reguły nie zaliczamy.
Ze względu na technologię produkcji można ogólnie podzielić betony lekkie na autoklawizowane i nieautoklawizowane. Autoklawizacji poddajemy przede wszystkim betony komórkowe. Utwardzanie masy betonowej odbywa się tu w wysokiej temperaturze ok. 190°C i ciśnieniu rzędu 8-f-12 atn. Pozostałe betony lekkie dojrzewać mogą w warunkach normalnych lub niskoprężnego naparzania. Przyjęty sposób dojrzewania zależy od składu betonu, wpływu obróbki cieplnej na wartość skurczu oraz od względów ekonomicznych. Zastosowanie naparzania elementów umożliwia szybsze uzyskanie wytrzymałości początkowej, pozwalającej na ich rozformowanie.
Z uwagi na zakres zastosowania betony lekkie dzielimy na:
izolacyjne, dla których podstawową cechą są właściwości termoizolacyjne,
izolacyjno-konstrukcyjne, o wytrzymałości powyżej 30 kG/cm2 i współczynniku przewodności cieplnej /. < 0,60 kcal'm2h °C,
—■ konstrukcyjne, dla których podstawową cechą są właściwości wytrzymałościowe.
Wytrzymałość betonów izolacyjnych nie przekracza zwykle 30 kG/cm2. Mrozoodporność szczególnie przy R < 20 kG/cm2 jest na ogół niewielka, w związku z czym wymagają one zabezpieczenia przed zamrożeniem w stanie zawilgocenia.
Betony izolacyjno-konstrukcyjne stanowią podstawową grupę betonów lekkich. Dobre właściwości termoizolacyjne, stosunkowo duża wytrzymałość, niski
ciężar objętościowy i na ogół dobra odporność .na działanie czynników atmosferycznych pozwalają na bardzo szeroki zakres zastosowania, przede wszystkim w budownictwie mieszkaniowym, a także w budownictwie przemysłowym i komunikacyjnym.
Betony konstrukcyjne mają zakres stosowania zbliżony do betonów zwykłych. Z innymi rodzajami betonów lekkich łączy je jednak niski ciężar objętościowy, rodzaj kruszywa i stosunkowo duża odkształcalność pod działaniem obciążenia. Pewne specyficzne cechy występują również w samej technologii wykonywania tych betonów.
Szczególnie racjonalne jest stosowanie ich w konstrukcjach, w których ciężar własny stanowi podstawową cześć obciążenia.
Zakres zastosowania i produkcja betonów lekkich różnych odmian zwiększa się z roku na rok. Następuje również bardzo istotny postęp w zakresie technologii i ekonomii produkcji i wartości cech fizycznych betonów. Wobec tego, że koszty inwestycyjne budowy zakładów produkujących betony lekkie są mniejsze niż budowy zakładów produkujących materiały ceramiczne (w przeliczeniu na jednostkę o tej samej efektywności w budynku) — plany naszego budownictwa w dużej mierze bazują właśnie na bardzo intensywnej rozbudowie tej gałęzi przemysłu materiałów budowlanych.