Легкие бетоны просто незаменимы в современном строительстве, ведь сейчас города растут не только вширь, но и ввысь. Именно легкий высокопрочный бетон помогает решить самую важную задачу — как снизить массу стройматериалов без снижения несущей способности здания? Ведь на нижние этажи приходится большая нагрузка.

Отличительная черта такого бетона — высокая прочность при невысокой объемной массе. Плотность легких бетонов составляет до 1800 кг/м3, а обычных от 2000 до 2500 кг/м3. Использование легких бетонов в строительстве может до 40% сократить массу объекта по сравнению с использованием обычного бетона той же прочности.

Снизить объемную массу можно при замене классических заполнителей в составе бетонной смеси на более легкие.

Такая характеристика, как прочность бетона на сжатие, зависит от характеристик бетонного раствора для легких бетонов лишь до определенного момента. Прочность бетона ограничена прочностью заполнителей. Т.е. если прочность цементно-песчаного раствора будет намного превышать прочность заполнителя, то характеристика готового бетона не сильно превысит прочность последнего.

Итак, на повышение прочности легкого бетона на сжатие влияют:

  • снижение показателя соотношения воды и цемента
  • материалы, регулирующие процесс гидрации
  • легкие заполнители высокой прочности
  • различные добавки (пластификаторы, разжижители, стабилизаторы и др.)

Водоцементное отношение

От соотношения воды и цемента (В/Ц) в бетонной смеси напрямую зависит прочность бетона: чем меньше содержание воды по отношению к цементу, тем прочнее бетон. В легких цементах применяются пористые заполнители, которые могут сильно поглощать воду, поэтому расчет В/Ц для легких цементов — сложная задача. Водоцементное соотношение влияет на процесс высыхания бетона — чем плотнее растворная масса, тем ниже скорость высыхания.

Пуццоланические материалы

Одной из наиболее широко применяемых добавок, регулирующих процесс гидрации (так называемые пуццоланические материалы), является микрокремнезем.

Микрокремнезем — ультрадисперсный материал, состоящий из частиц сферической формы, получаемый в процессе газоочистки технологических печей при производстве кремнийсодержащих сплавов. Основным компонентом материала является диоксид кремния аморфной модификации.

Микрокремнезем положительно влияет на такие свойства бетона, как прочность, морозоустойчивость, проницаемость, химическая стойкость, сульфатостойкость, износостойкость и др. При добавлении микрокремнезема в бетонную смесь, она дольше остается удобообрабатываемой, а ее однородность повышается. Содержание микрокремнезема может достигать 10% от массы цемента.

Другие пуццоланические материалы: зола-унос, керамзитовая мука.

Легкие заполнители высокой прочности

Небольшая объемная масса заполнителей для легкого бетона обусловлена их пористой структурой. В качестве заполнителей могут использоваться природные материалы, отходы промышленности, а также искусственно созданные пористые заполнители. Последние отличаются высокими прочностными характеристиками.

Одним из самых широко применяемых заполнителей является керамзит. Керамзитобетон позволяет существенно снизить (около 15%) нагрузку на перекрытия без потери прочности по сравнению с использованием обычных тяжелых бетонов.

Добавки

Добавки в бетон призваны повышать качество бетонной смеси. Все они делятся на группы в зависимости от типа действия. Добавки в бетон способны регулировать скорость застывания смеси, повысить морозоустойчивость, оказывать влияние на процесс схватывания бетона и его твердение.

Преимущества легкого высокопрочного бетона

Применение всех этих материалов сказывается не только на объёмной массе бетона и его прочности, но и влияет еще на целый ряд характеристик бетона.

Итак, достоинства высокопрочного легкого бетона:

  • прочность бетона, которая сохраняется продолжительное время даже в условиях неблагоприятного климата
  • долговечность за счет хорошего сцепления цемента с легкими заполнителями
  • пониженная водоотдача, снижающая образование трещин
  • улучшенные характеристики теплосбережния
  • увеличение огнеупорности

Строительство с применением легких бетонов повышенной прочности выгодно с экономической точки зрения.

Возведение многоэтажных зданий ведет к увеличению нагрузки на вертикальные конструктивные элементы. Приходится повышать количество арматуры для большей прочности, что влечет за собой увеличение затрат. Кроме того, увеличение нагрузки отражается на планировке зданий. Применение легких высокопрочных материалов (бетона) уменьшает нагрузку на несущие элементы и фундамент здания. Использование высокопрочного легкого бетона существенно сокращает затраты на строительство — в 1,5-2,5 раза по сравнению с использованием обычного бетона.

Легкие высокопрочные бетоны широко применяются при строительстве многоэтажных зданий по всему миру: нельзя не упомянуть США, где небоскребы стали визитной карточкой многих мегаполисов. Высокопрочные легкие бетоны широко применяются в Японии, Австралии, Европе. Например, за 10 лет (с 1990 по 2000 гг.) Норвегия использовала более 200 тысяч кубометров легких высокопрочных бетонов. Строительство зданий высотой более 150 метров вряд ли бы было возможным с использованием обычного бетона.

Использование бетона такого типа позволяет возводить здания с уникальной архитектурой. Яркими примерами могут служить:

  • Australian Square (Сидней, Австралия) — башня высотой 170 м с 20 выступающими вертикальными колоннами, сужающимися к вершине, построена из легкого бетона. Диаметр башни — 42 метра, диаметр центрального ядра — 20 метров.
  • Tokyo City Hall (Токио, Япония) — правительственное здание высотой 243 м, построено с применением легкого бетона. При строительстве при был решен сложный вопрос по подъему бетонной смеси на высоту свыше 200 м
  • Picasso Tower (Мадрид, Испания) — высота 157 м
  • Lake Point Tower (Чикаго, США) — высота 197 м

Внедрение в строительство новых видов высокопрочного легкого бетона — одно из самых перспективных направлений развития строительной отрасли, открывающее новые возможности для создания уникальных архитектурных объектов.