ВСЕ О ПЕНОБЕТОНЕ

Зависимость прочности ячеистых бетонов от их объемного веса

Исследования зависимости прочности ячеистых бетонов от их объемного веса показали, что эта зависимость не линейна. На основании многочисленных экспериментальных данных установлено, что в интервале плотностей от 300 кг/м3 до 1200 кг/м3 графически ее можно отобразить в форме сложной параболиче­ской кривой (см. рис.2.1-1). На этой кривой можно выделить 4 фрагмента, огра­ниченных следующими показателями плотности: 300-650, 650-740, 740-1200, 1200-1800 кг/см3.

Впервые теоретическое обоснование связи между макроструктурой ячеи­стых бетонов (а следовательно, и пористостью) и их прочностью было дано Ло­гиновым Г. И. и Филиным А. П. На основании строгих математических моделей, характеризующих заполняемость единицы объема шарообразными телами ис­следователи вывели столь же строгие закономерности, описывающие идеаль­ную структуру ячеистого бетона.

Известно, что наиболее плотной упаковкой шарообразных тел одинаково­го диаметра (в нашем случае это пузырьки пены) является их гексагональная укладка. При такой укладке в бетоне строго сферические поры одинакового диаметра создадут объемную пористость, равную 74,05 %. Таким образом, мини­мально достижимый объемный вес ячеистого бетона с порами одинакового диа­метра зависит исключительно от плотности сырьевых компонентов, применен­ных для его производства. Для ячеистого бетона (при плотности 2730 кг/м3) она составит 700-720 кг/м3, для ячеистого силиката (при плотности 2690 кг/м3) - 690-710 кг/м3, для ячеистого шлакозолобетона (при плотности 2760 кг/м3) - 710-720 кг/м3 и т. д.

Безусловно, гексагональная упаковка является теоретически предельной упаковкой пор. В действительности, в силу случайного характера расположения пор их упаковка может лишь приближаться к гексоганальной, но никак не дости­гать ее. Поэтому лишь в ячеистых бетонах объемным весом свыше 700 кг/м3 же­лательно иметь большинство пор одинакового размера. Для более легких видов ячеистого бетона, как показывают теоретические исследования, наиболее опти­мально некое смешанное сочетание пор разного диаметра.

(Это «некое смешанное сочетание» также имеет строгое математическое Обоснование и столь же строгое наименование - модальность. Под модальнос­тью непрерывного распределения пор по радиусам их сечений называют значе­ние, при котором эмпирическая плотность вероятности ( AN/NAR ) достигает Максимума. Иными словами, наиболее оптимально, когда размеры пузырьков Пены разнятся друг от друга примерно в полтора раза, а точнее, в 1,63 раза).

Если же стремиться к получению в ячеистых бетонах с объемной пористо­стью выше 74 % (плотность меньше 650 кг/м3) одинаковых по размеру сфери­ческих пор, то при этом получатся такие нежелательные для макроструктуры явления, как увеличение числа пор, сообщающихся между собой, их объеди­нение, резкое отклонение от сферичности и т. д. Совершенно естественно ожи­дать, что зависимость технических свойств ячеистых бетонов от объемного веса должна резко меняться при значениях объемного веса, равных приблизительно 650-700 кг/м3.

Исходя из вышесказанного, необходимо разрабатывать такую технологию производства пористых строительных материалов, в частности, ячеистых бе­тонов, которая позволяла бы получать конструктивные изделия (воздушная пористость менее 74 %) с равномерно распределенными порами одинакового размера и максимально приближающимися к сферической форме. А теплоизо­ляционные изделия (воздушная пористость 75-95 %) - с двумодальным рас­пределением по размерам воздушных округлых пор, при котором мелкие сфе­рические поры будут расположены между более крупными.