СВОЙСТВА ОБРАЗЦОВ ЛЁГКОГО БЕТОНА НА ОСНОВЕ КЕРАМЗИТА И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

АННОТAЦИЯ

В данной статье с использованием керамзита в качестве пористого заполнителя были проанализированы водопоглощение, механическая прочность и средняя плотность образцов лёгкого бетона. На основе полученных результатов доказана возможность применения его в качестве энерго-эффективного и экономически целесообразного компонента для производства лёгкого бетона. Такой подход имеет важное значение для сохранения природных и энерго-ресурсов, охраны окружающей среды и снижения выбросов атмосферу.

ABSTRACT

In this article, using expanded clay as a porous aggregate, the water absorption, mechanical strength, and average density of lightweight concrete samples were analyzed. Based on the obtained results, it has been proven that it can be used as an energy-efficient and cost-effective component for the production of lightweight concrete. Such an approach is important for preserving natural and energy resources, protecting the environment, and reducing atmospheric emissions.

Ключевые слова: керамзит, физико-механический, вторичный ресурс, насыпная плотность, отход вермикулита, диопсид, истинная плотность, температура, вспучивание, окружающей среды, выбросов.

Keywords: keramzit, physical-mechanical, secondary resource, bulk density, vermiculite waste, diopside, true density, temperature, swelling, environment, emissions.

Введение

В современном строительстве возрастает потребность в использовании теплоизоляционных материалов, которые должны обладать не только низкой теплопроводностью, но и достаточной прочностью. Наиболее подходящими по этим характеристикам являются лёгкие бетоны на пористых заполнителях, особенно керамзитобетон. Керамзит обладает хорошими теплоизоляционными и прочностными свойствами, а его производство из местного сырья позволяет снизить затраты и уменьшить воздействие на окружающую среду.

В условиях изменения климата это приобретает особую актуальность. Повышение температур, таяние ледников, сокращение водных ресурсов и учащение экстремальных погодных явлений требуют перехода к экологически чистым и энергоэффективным технологиям.

Одним из главных источников глобального потепления являются выбросы углекислого газа (СО2), особенно от угольных электростанций. Поэтому применение местных строительных материалов с низким углеродным следом становится важной частью устойчивого развития и противодействия изменению климата.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ

Производство лёгкого бетона должно быть в соответствии с требованиями ГОСТ 25820-2021 [6]. Для приготовления конструкционно-теплоизоляционного керамзитобетона был использован керамзит, полученный на основе Учсайского бентонита. Данный крупный заполнитель соответствует требованиям ГОСТ 9758-2012 и ГОСТ 9759-90. При производстве керамзитобетона следует использовать крупные заполнители фракций 5–10 мм и 10–20 мм. Рекомендуется подбирать их в соотношении 1:1,5…1:2, кроме того допускается применение керамзита фракции 5–20 мм в качестве крупного заполнителя[3].

Для лёгкого конструкционно-теплоизоляционного бетона важными показателями являются водопоглощение, механическая прочность, средняя плотность и коэффициент теплопроводности[1].

В таблице 1 приведён расчёт состава лёгкого бетона, включающий размеры фракций заполнителей и расход воды.

Таблица 1.

Компоненты для легкого бетона

Из приготовленной смеси с соответствующими компонентами формировали стандартные кубики размером 100х100х100 мм, которые для предварительного твердения выдерживали в течение 72 часов во влажной среде воздуха и при комнатной температуре[2].

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

По истечении срока предварительного твердения вес образцов кубической формы взвешивали на лабораторных весах (рис. 1), и на следующем этапе исследований их помещали в воду с указанием даты достижения прочности.

Рисунок 1. Образцы керамзитобетона (а-УчКБ-1;б- УчКБ-2; в- УчКБ-3)

По истечении срока схватывания, т.е. к 28-му дню, образцы легкого бетона, изготовленные в форме куба, испытывались для определения основных свойств объемной массы (средней плотности), прочности, коэффициента теплопроводности и морозостойкости[4]. При этом наиболее оптимальный состав образцов определяли на универсальной гидравлической испытательной машине ALFA TEST H 1000 с прочностью на сжатие. По результатам испытаний прочность на сжатие составила 12,5 МПа.

Рисунок 2. Процесс определения прочности на сжатие образцов керамзитобетона

Определение морозостойкости керамзитобетона проводилось в лаборатории ГП "Каракалпакский центр испытаний и сертификации" (рис. 3).  При определении морозостойкости легкого бетона ГОСТ 10060-2012 проведены в соответствии с требованиями первого метода[5].

Рисунок 3. Определения морозостойкости образцов керамзитобетона

Испытания образцов проводятся в соответствии с порядком, указанным в таблице 2.

Таблица 2.

Время цикла замораживания-оттаивания образцов керамзитобетона и показатели температуры

Минимальная продолжительность замораживания образцов легкого бетона марки D1500- D1200 по средней плотности увеличивается на 0,5 часа, для марок D1200 - D1000 - на 1 час, а для марок D900 и ниже - на 1,5 часа. При этом потеря массы образца УчКБ-1 за 50 циклов составила 5%. В таблице 4.6 ниже представлены данные об основных строительно-технических характеристиках изготовленных образцов легкого керамзитобетона и их соответствии требованиям ГОСТ 25820-2021[6].

Таблица 3.

Результаты определения основных строительно-технических характеристик полученных легких бетонов и их соответствие требованиям ГОСТ 25820-2021

Оптимальными образцами, отобранными на основании данных таблицы 3 являются образцы марки D1400, с коэффициентом теплопроводности 0,52-0,64 Вт/м°C и механической прочностью на сжатие 12,5 МПа на основе состава УчКБ-1.

Таким образом, получены керамзитобетоны с пористыми заполнителями мелкой и крупной зернистости, соответствующие требованиям ГОСТ 25820-2021 для бетонного класса В12,5 и марки М150.

ВЫВОДЫ. В проведённых исследованиях были изучены образцы конструкционно-теплоизоляционного лёгкого бетона как без пористо-набухающих добавок, так и с ними. Наилучшие результаты показал образец на основе керамзита УчКБ-1. Плотность этого бетона составила 670–690 кг/м³, коэффициент теплопроводности — 0,52 Вт/(м·°С), объёмная масса — 1400 кг/м³, прочность на сжатие — 12,5 МПа. Керамзитобетоны с мелкой и крупной фракцией полностью соответствуют требованиям государственного стандарта и относятся к классу В12,5 и марке М150.

Исходя из вышеуказонного, можно увидеть, что сбережение природных ресурсов и топлива при отопления является требованием сегодняшнего дня. При сжигании ископаемого топлива выделяется углекислый газ и другие парниковые газы. Эти углеродные выбросы повышают глобальную температуру, удерживая солнечную энергию в атмосфере.

Список литературы:

1. Пурханатдинов А.П., Сабиров Б.Т., Еримбетов Б.К., Айтжанов О. Дж., Исследование и анализ местного глинистого сырья для производства керамзита // Universum: технические науки. 2025. №1 (130).
2. Z. R. Kadyrova , A. P. Purkhanatdinov, and Sh. M. Niyazova Study of karakalpakstan bentonite clay for producing ceramic heat-insulating materials Translated from Novye Ogneupory, No. 9, pp. 3–5, Sep, 2020.
3. Онацкий С.П. Производство керамзита / С.П. Онацкий засл. деят. науки и техники РСФСР, д. т. н. , проф.. — 3-е изд., перераб. и доп.— М.Стройиздат, 1987. — 333 с. ил.; 21.
4. Акрамов Х.А., Турсунов Б.А.“The use of light concretes on the basis of local vermiculite in construction” Министерство науки и высшего образования Российской федерации Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (сибстрин), Материалы III Международной научно-практической конференции «Качество. Технологии. Инновации». Новосибирск г. НГАСУ (Сибстрин), 18-20 февраля, 2020 года 284-287 б
5.  ГОСТ 10060-2012 Бетоны. Методы определения морозостойкости 
6. ГОСТ 25820-2021 Бетоны легкие. Технические условия