А) При сжатии
Прочность газобетона при сжатии характеризуется широким диапазоном значений: от 1—2 до 140 кГ/см2.я находится в прямой зависимости от его объемного веса, по не только объемный вес определяет прочность газобетона. Она зависит в значительной степени и от равномерности структуры изделия. Объемный вес и соответственно прочность изделия из газобетона могут значительно изменяться по высоте. При испытании блоков с неравномерной структурой или таких же образцов большого размера разрушение происходит в две стадии: па первой разрушаются периферийные слои, обладающие меньшей прочностью, а на второй — более прочное ядро - Поэтому исследователю трудно определить, какова же прочность всего испытуемого образца в целом. Ясно только то, что если этот испытуемый образец или блок при том же объемном весе обладал бы равномерной структурой, то прочность его была бы больше прочности данного образца. Для сравнения прочностных показателей газобетона образцы испытывают обычно при одинаковой влажности и, как правило, в высушенном до постоянного веса состоянии.
Прочность газобетона находится в некоторой зависимости я от свойств исходных материалов. Прежде всего на нее влияет их водопотребность. Чем значительнее последняя, тем выше водоцементное отношение при изготовлении газобетона и, естественно, тем ниже прочность при одинаковых условиях твердения.
Марка цемента не определяет собой прочность газобетона, поскольку в данном случае решающее значение имеет ячеистая структура материала. _
Значительное влияние на прочность газобетона оказывает расход цемента (состав смеси) и вид твердения (автоклавный или безавтоклавный).
По назначению газобетонные изделия разделяются на две группы в зависимости от объемного веса и прочности: теплоизоляционный с объемным весом от 0,3 до 0,6 г/.»3 и конструктивный с объемным весом от 0,6 до 0,9 т/м3.
Теплоизоляционный газобетон из-за малого объемного веса и, следовательно, значительной теплоизолирующей способности используется Для изготовления теплоизолирующих скорлуп для трубопроводов, плит для теплоизоляции холодильных установок и кровель, для утепления стеновых панелей II т. д.
Из конструктивного газобетона, для которого характерна более высокая прочность при малом объемном весе, изготовляют различного рода облегченные несущие элементы и возводят самонесущие стены зданий.
Рассмотрим более подробно влияние на прочность и объемный вес газобетона ряда перечисленных выше факторов.
Влияние вида твердения
Безавтоклавный газобетон, как известно, твердеет в условиях пропаривапня, или в так называемых нормальных условиях.
При твердении в нормальных условиях газобетон достигає; максимальной прочности в длительные сроки твердения — не менее 90 дней.
В 7-дневном возрасте газобетон набирает от 35 до 50% прочности 28-дневного возраста.
На рис. 2,-представлена зависимость между прочностью и объемным весом газобетона естественного твердения, причем образцы испытывались во влажном состоянии без подсушки. При сушке до постоянного веса газобетон теряет около 30% от веса образца, а прочность при этом возрастает на 15—20%.
На рис. 3 представлена та же зависимость для образцов, твердевших в условиях пропаривания, но испытанных в высушенном состоянии.
|
17 |
Как видно, прочностные показатели в 28-дневном возрасте при испытании в состоянии естественной влажности равны
2 Зак. 149
Прочностным показателям пропаренных образцов, испытанны?, в высушенном состоянии. Значит при сравнимой влажности в 28-дневном возрасте прочность образцов газобетона, полученных при твердении в нормальных условиях, на 25% выше чем пропаренных.
|
0.5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,5 1,6 Тт/м3 |
|
Ностью газобетона нормального твердения A - обра. ты в возрасте 7 дней; б образцы и возраск - 28 дней |
Автоклавный газобетон обладает значительно более высокой прочностью, чем безавтоклавный. Причем достигается он?, при более низких расходах цемента. Объясняется это тем, что вводимые в состав ячеистых смесей тонкомолотые кремнеземистые добавки при автоклавной обработке активно реаги-
ру-ют со свободной известью п некоторыми клинкерными минералами цемента и приобретают свойства вяжущего.
Влияние направления приложения нагрузки
Пендикулярно В обоих полученные ли прочности
Различными. По данным испытаний, проведенных Графом, разница эта для образцов в зависимости от возраста, размера и условий твердения следующая (табл. 2).
|
Испытывают газобетонные образцы, изготовленные заливкой в формы заданного размера или выпиленные из изделия. Нагрузка при испытании может быть приложена либо параллельно направлению вспучивания, либо пер |
Разница в показателе прочности при различном направле-
/ — автоклавный;
Таблица
Влияние направления приложения нагрузки при испытании на показатель прочности и объемный вес газобетона
Показатель прочности в KFJcm2 при приложении нагруч - ки по отношению к направлению вспучивания
Объемный вес в т/ма
|
Параллельно |
Перпендикулярно
Пии приложения нагрузок составляет от 10 до 50% (от минимального показателя).
Эта разница вызывается неравномерностью структуры газобетона. Снизу вверх по направлению вспучивания наблюдается некоторое снижение прочности и объемного веса. При нагру - жении образцов в направлении, параллельном вспучиванию, мерилом прочности является более слабый слой, при перпен-
2* ! 19
Дикулярном нагруженин образца — более прочные слон. Следовательно, более точные результаты дают испытания прочности при приложении нагрузки перпендикулярно вспучиванию.
Влияние размеров образца
Графом получены следующие результаты испытания образцов различного размера, изготовленных залнвкон в металлические формы и твердевших в нормальных условиях (табл. 3).
Таблица 3
|
Размер обра. чцоп в см |
Зависимость прочности образцов с объемным весом 1,15 г/.ti3 от их размера
,, ,., ., I Коэффициент изменения
|
?А 7х 7 І2І2ХІ2 20 V 20x20 30 30 30 |
Прочность п кПсч - I прочности
TOC o "1-3" h z 55 1,45
45 : 1,13
33 1
30 0,70
Как видно из таблицы, в зависимости от размера образцов прочность их резко меняется. Для получения сравнимых показателей могут быть использованы коэффициенты, приведенные в табл. 3.
По принятой у нас методике пспытывается серия из пяти образцов размером 10x10x10 см.
Влияние влажности
Зависимость прочности газобетона от его влажности иллюстрируется следующими данными. Например, для образцов одного состава, размера, возраста н условий твердення получены были следующие показатели:
Влаж- Объем - Прочность в % иыи вес ность по весу в M/м3 в кГ'/см2
Досушки................................... 34 1,36 " 30
После cvuiKii до постоянного неси ' о 1,16 41
Прирост прочности ранен
Изменение объемного веса газобетона в зависимости от его влажности еще более значительно. Ниже представлены результаты определения объемного веса образцов 15X15X15 см При различной их влажности:
Объемный вес в т/и3
' После распалубки......................................... 1,22 1 0,64 0,75
После нормального твердення н возрасте 28 дней 1 ,20 1,06 0,68 0,85
После сушки до постоянного веса. . Г,06 0,71 0,49 0,52
В процессе влажного хранения газобетон дополнительно поглощает от 3 до 13% влаги, а при сушке до постоянного веса влаги теряется (в зависимости от объемного веса) от 15 до 45% (от веса сухого образца).
Чем меньше объемный вес газобетона, тем больше воды способен он поглотить при хранении во влажных условиях л тем больше влаги содержится в его порах в свободном виде. Поэтому для получения сопоставимых показателей необходимо испытывать образцы в состоянии сравнимой влажности, что проще всего достигается высушиванием газобетона при 100—105° до постоянного веса.
Влияние состава смеси
|
T 0,5 N V0 ! І CocmaS смеси |
Прочность газобетона, как и обычного тяжелого бетона, зависит также и от расхода цемента. Соотношения между цемен-
70
I m
|
100 ОТ 300 400 500 600 700 800 900 Расиод цемента 6 кг/»3 |
|
S) |
30- 20-
Рис. 4. Зависимость прочности газобетона с объемным весом 1 т/м* от состава
I — пропаренный; і — автоклавный
Том и кремнеземистыми компонентами изменяются в довольно широких пределах: от 1:0 до 1:4. Естественно, что чем больше доля вяжущего в составе газобетона, тем при равных - объемных весах больше его прочность. Это положение полностью подтверждается кривыми рис. 4 для безавтоклавного газобетона (а). Для автоклавного газобетона (б) характерна несколько иная картина. В процессе автоклавной обработки происходит, в первую очередь взаимодействие трехкальцпевого силиката и свободной извести, а затем двухкальциевого силиката цемента с кремнеземистой добавкой. Цементу определенНого минералогического состава соответствует своя оптимальная доля кремнеземистой составляющей. При увеличении этой доли кремнеземистой составляющей излишняя ее часть остается инертной п служит лишь наполнителем. Это ведет к уменьшению прочности газобетона.
Как известно, недостаток силикатов кальция, в вяжущем можно восполнить, вводя в автоклавный газобетон некоторое количество гидратвой извести. На рис. 5 показано, что введение извести ведет к росту прочности газобетона. При введении в состав газобетона 5% гид - ратной извести его прочность увеличивается в 1,7 раза, а при 10% —уже в 2,1 раза.
Б) При растяжении в момент изгиба
На прочность газобетона при растя-' жении в момент изгиба влияют те же факторы, что и на прочность газобетона при сжатии.
|
О 5 Ю Копичестбо Со(ОН)г 6 % о/л веса цемента |
|
Рис. 5. Влияние добавок гидратной извести на прочность газобетона с объемным весом 1 ТІМ3, Изготовленного на моло- составляет от !/з ДО LU Прочности при Том песке нз смеси со - сжатии. Граф, проводивший испы - Става 1:2 таиия на юбразцах сечением 10X10 и 10x15 см при пролете между опорами 30 см, получил результаты, графически представленные на рис. 6. Он отмечает, что прочность на растяжение при изгибе составляет от 0,3 до 0,5 от прочности при сжатии. На рис. 7 представлены результаты, полученные авторами при испытании образцов размерами 4X4X16 см. Образцы эти — состава от 1:0 до 1:2,5 (цемент: молотый песок), с объемным весом от 0,5 до 1,4 т/м3, как автоклавные, так и безавтоклавные. Полученные результаты позволяют выявить следующую зависимость между значениями прочности на растяжение при изгибе и прочности при сжатии: |
В литературе есть указания о том, что прочность на растяжение при изгибе
|
Где |
= 0,3/?сж + 2,
Rus — прочность растяжения при изгибе; Rem—То же, при сжатии.
Рис. 7. Соотношение между прочностью газобетона прч сжатии и прочностью на растяжение при изгибе (по данным автора)
2. МОДУЛЬ УПРУГОСТИ
Известны значения модуля упругости газобетона и других ячеистых бетонов, измеренные различными способами. Ряд исследователей определял модуль упругости ячеистых бетонов при сжатии статическим методом. Их данные хорошо :огласуются 'между собой и
Представлены величинами, рассмотренными в табл. 4.
Величины так называемого динамического модуля упругости, измеренного резонансными методами, несколько отличны от этих показателей.
По данным американского национального бюро стандартов динамический модуль упругости составляет:
При
(28—47) Ю3 »
|
Таблица 4 Модуль упругости ячеистых бетонов по данным различных исследователей
|
|
Авторами также проведен ряд исследовании в этой области. На рис. 8 представлены результаты измерения динамиче- |
Рис. 8. Зависимость динамического модуля упругости газобетона от прочности растяжения при изгибе, прочности сжатия и объемного веса
QA 0,6 0,8 1,0 1,2 1,1,
Тт/м
Ского модуля упругости газобетона, изготовленного с использованием в качестве газообразователя пергидроля. Результаты измерений, проведенных при помощи ультразвукового частотомера ПИК-5, относятся к газобетону автоклавному и без-
Автоклавному на различных пуццоланах. При этом не было обнаружено значительного влияния вида пуццолана на величину динамического модуля упругости. Зависимость между объемным весом и модулем упругости прямолинейна. Кривая зависимости между прочностными показателями и модулем упругости — параболического вида. Такая же зависимость обнаружена и при импульсном методе измерения модуля упруго - гости при помощи модулемера ИЧМК-2.
Для безавтоклавного газобетона величина модуля упругости колеблется от 5- 103 до 65- 103 кГ/см2-, для автоклавного — от 10 • 103 до 80 • Ю3 кГ/см2.
