Совершенствование строительных технологий постоянно движется в направлении повышения прочности материалов и снижения их веса. Важным аспектом, как в условиях холодного, так и жаркого климата, остается понижение теплопроводности. Одним из строительных материалов, в которых аккумулированы неплохие прочностные и теплоизоляционные свойства, является керамзит.

Общие свойства материала, его структура и виды

Керамзит производится из глины путем высокотемпературного обжига, проводимого на специализированных предприятиях. Наружная поверхность глиняных конгломератов оплавляется, что обеспечивает её гладкость и специфичную окраску. Образование пористой структуры происходит за счет газов, выделяющихся во время обжига.

Глина, в различном виде, находится в составе большинства важных строительных материалов – кирпича, цемента и ряда других. Её природные свойства характеризуются высокими параметрами прочности, которых не лишен керамзит. Несмотря на пористую структуру, улучшающую теплоизоляционные свойства, его сопротивление сжатию является достаточным для применения в составе бетонов, керамзитоблоков и обычной подсыпки.

В зависимости от формы, внешнего вида и технологического процесса производства, керамзит подразделяется на такие виды:

1. керамзитовый гравий – классические овальные, почти круглые окатыши или гранулы, имеющие красно-коричневый цвет поверхности – основная форма выпускаемого керамзита. Такой гравий применяется повсеместно в строительной сфере;
2. керамзитовый щебень – представляет собой фрагменты крупных конгломератов керамзита, полученные раскалыванием последних. Форма щебня угловатая и отличается острыми краями. Основное применение ограничено добавлением в состав бетонов;
3. керамзитовый отсев или песок – мелкие частицы, являющиеся побочным продуктом при обжиге или дроблении керамзита и применяющиеся как пористый наполнитель.

Гравий и щебень имеют размеры от 5 до 40 мм, а керамзитовый песок представляет собой частицы менее 5 мм. Мелкие дробленые фракции керамзита применяются в системах очистки (фильтрации) воды, а также как подсыпка в террариумах и аквариумах. Подобное использование является одним из свидетельств низких токсических качеств, позволяя поставить керамзиту «5» за экологичность.

Внешний вид материала весьма непрезентабелен, однако это не имеет никакого значения. Керамзит почти не применяется в открытом виде, а входит в состав бетона или изолированных деревянных и бетонных перекрытий. Стоимость керамзита наиболее низкая среди доступных теплоизоляционных и конструкционных материалов, за что заслуженно получает оценку «5».

На картинке — фото, общее описание керамзита и его особенностей

Технические характеристики

Параметры материала установлены ГОСТ 9757-90, регламентирующим качество строительных пористых материалов. Некоторые показатели не регулируются, однако все равно остаются важной характеристикой. Рассмотрим детальнее основные свойства керамзита.

• Фракционный состав. Всего установлены три фракции материала, имеющие диапазон размеров 5-10 мм, 10-20 мм, 20-40 мм. Отдельной категорией проходят фракции, редко применяющиеся в строительных работах. К ним относятся гранулы и щебень керамзита размерами от 2,5 до 10 мм, а также широкая смесевая фракция от 5 до 20 мм.Теплоизолирующие керамзитные прослойки, используемые в виде насыпной массы, представляют смесь всех фракций – от 5 до 40 мм. Это связано с необходимостью заполнения пустот в теплоизолирующем слое, что увеличивает жесткость конструкции и ликвидирует конвекционные токи воздуха.
• Марки керамзита по насыпной плотности (объемному насыпному весу). Всего установлено семь значений: до 250 кг/м3 – марка 250, от 250 до 300 кг/м3 – марка 300, аналогично – марки 350, 400, 450, 500, 600. Марки 700 и 800 не выпускаются для широкой продажи и производятся только при согласовании с потребителем. Истинная плотность (истинный объемный вес) больше насыпной плотности в 1,5-2 раза. Данный параметр характеризует плотность материала без учета промежутков между гранулами или осколками материала;
• Марки керамзита по прочности. Для гравия существует 13 марок, различающихся прочностью при сдавливании в цилиндре. Для щебня нормируются 11 марок, имеющих такие же обозначения, как и марки гравия. Прочность щебня и гравия одной марки различается. Так, для марки П100 прочность гравия при сдавливании составляет от 2,0 до 2,5 МПа, тогда как щебня – от 1,2 до 1,6 МПа. Между марками керамзита по плотности и прочности существует связь – увеличение плотности приводит к увеличению прочности. Взаимосвязь между марками также регулируется стандартом ГОСТ 9757-90, что исключает изготовление низкокачественного керамзита высокой плотности, разрушающегося при небольшой нагрузке.
• Коэффициент уплотнения – согласованная с потребителем величина, которая не превышает значение 1,15 и применяется для учета уплотнения керамзитной массы в результате транспортировки или слёживания. Использование коэффициента связано с частой отгрузкой материала по насыпному объему, удобной при реализации крупных партий.
• Теплопроводность – является наиболее важным параметром, характеризующим теплоизоляционные свойства. Для керамзита коэффициент теплопроводности составляет от 0,10 до 0,18 Вт/(м?°C). Диапазон значений достаточно узкий, что свидетельствует о высоких теплоизоляционных свойствах материала. С увеличением плотности коэффициент теплопроводности увеличивается. Это связано с уменьшением количества и объема пор, содержащих главный теплоизолятор – воздух.
• Водопоглощение – важный параметр, показывающий поведение материала при воздействии воды. Керамзит относится к относительно устойчивым к материалам и характеризуется значением водопоглощения 8-20 %.
• Звукоизоляция – как и большинство теплоизоляционных компонентов, керамзит обладает повышенной звукоизоляцией. Наилучшие результаты достигаются при звукоизоляции деревянного пола, в которой керамзит выступает в виде прослойки между наружной частью пола и межэтажной плитой.
• Морозоустойчивость – благодаря низкому водопоглощению и глине, которая является основой материала, керамзит имеет достаточно высокие морозоустойчивые свойства. Численные значения не нормируются стандартами, поскольку керамзит морозоустойчив «по умолчанию». Нормируются лишь показатели строительных камней, в составе которых содержится керамзит – керамзитоблоки.

Недостатки – отдельные параметры

На достоинства керамзита (неплохая прочность, низкая теплопроводность) практически не оказывают влияние его отдельные недостатки. В отличие от многочисленных теплоизоляторов, недостатки керамзита весьма условные.

К ним относятся следующие:

1. повышенная склонность к пылеобразованию, которая особо заметна при работах внутри помещения. Решить проблему помогает респиратор, который на стройке должен всегда быть под рукой;
2. длительное высыхание влажного материала – насколько тяжело керамзит поглощает влагу, настолько сложно от неё потом избавиться. Чтобы в помещениях, содержащих керамзит, не было повышенной влажности, следует заранее предусмотреть надежную влаго- и парозащиту.

Незначительные недостатки, в совокупности с высокими эксплуатационными показателями, позволяют оценить практичность керамзита в 4 балла.

Главные свойства и характеристики керамзитового гравия, а также его плюсы и минусы в большей степени зависят от и правильности этапов его выполнения.

Альтернатива керамзиту – пенополистирол и вермикулит

Пенополистирол (пенопласт) является эффективным утеплителем, успешно применяющимся при отделке помещений. Его теплопроводность примерно в 3 раза ниже, чем у керамзита. Это создает, на первый взгляд, реальную альтернативу выбора.

В реальности способы применения данных материалов отличаются, что вызвано высокой хрупкостью пенопластовых плит. Утепление пенополистиролом весьма эффективно, однако не может использоваться в местах, подверженных механическому воздействию. Именно поэтому теплоизоляционные свойства пенопласта и керамзита не конкурируют между собой.

Еще одним минусом пенопласта является его пожарная опасность. При возгорании пенополистирол будет не только поддерживать огонь, но и выделять токсичные газы.

Вермикулит относится к вспученным под воздействием высокой температуры минералам и обладает высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами. Материал является эффективной заменой керамзиту при использовании в виде прослоек или подсыпок. Для производства композиционных блоков керамзит по-прежнему вне конкуренции.

Еще одним препятствием применению вермикулита является его цена, превышающая в 4-5 раз стоимость керамзита. Несмотря на высокие теплоизоляционные свойства вермикулита, его использование обойдется значительно дороже.

Подведем итоги. Керамзит может применяться для реализации широкого ряда строительных задач, включая строительство частных домов и теплоизоляцию квартир. Высокие характеристики и относительно небольшая цена делают керамзит оптимальным для скромного бюджета. Использование заменителей керамзита возможно, однако оправдано лишь в незначительном ряде случаев.

Керамзитовый гравий обладает высокими теплосберегающими и звукоизоляционными показателями, что позволяет его повсеместно и утепления различных конструкций.

Плотность керамзита
Природный легкий материал керамзит имеет множество характеристик. При этом одной из наиболее важных является его плотность, которая напрямую зависит от выбранного режима обработки глины – то есть, способа изготовления.

Ввиду того, что изначально керамзит имеет невысокую плотность, то его производные - керамзитобетон и керамзитобетонные блоки , также имеют низкую плотность, в отличие от других материалов. Однако этот параметр никак не влияет на механическую прочность материала. За счет особой внутренней структуры гранулы керамзита имеют высокую сопротивляемость нагрузкам, благодаря чему панели, блоки и монолитные строения из него надежно защищены от разрушений.

Разделять керамзит на фракции позволяет размер их гранул. Так, различают керамзитовый песок (самые мелкие частицы по 0–5 мм), керамзитовый гравий (материал с размерами 5-10, 10-20, 20-40 мм) и керамзитовый щебень (крупные частицы по 0-10, 10-40 мм).

Перед тем как выбрать фракцию материала, необходимо определить плотность керамзита. На его качество будет влиять объемный насыпной вес, объем зерен и показатель пористости. Плотность насыпного материала варьируется от 250 до 800 кг на метр кубический.

Расчет истинной плотности керамзита
Этот показатель позволяет определить удельный вес керамзита. Для проведения расчета необходимо знать его вес в сухом состоянии, который необходимо разделить на объем вещества в плотном состоянии.

Определение удельной плотности керамзита
Данная величина является переменной, измеряется в килограммах на 1 метр кубический и зависит от фракции материала: для гравия - 450-700, для щебня - 600-1000, для песка - 800.

Плотность керамзитобетона
Керамзитобетон бывает различных видов, от чего зависит его насыпная плотность (единица измерения - в килограммах на 1 кубический метр):

• конструктивный - 1200-1800;
• теплоизоляционный - от 350-900;
• теплоизоляционно-конструктивный – 700-1400.

Сравнительная характеристика кирпича и керамзитобетонных блоков

• плотность кирпича больше плотности керамзитных блоков, ввиду чего кирпичная кладка тяжелее блочной в 2,5 раза;
• 7 кирпичей сравнимы по объему с 1 блоком из керамзита – это позволяет в 3 раза увеличить скорость кладки;
• стены из керамзитоблоков имеют меньшую толщину, чем кирпичные, зато отличаются высокой теплоизоляцией.

Из-за низкой плотности керамзитовые блоки помогают сооружать здания с легкими стенами, уменьшать нагрузку на фундамент и в значительной мере снижать потери тепла - до 75%, что позволяет экономить. Стеновые панели из керамзита имеют разную плотность из-за типа конструкции – они бывают одно-, двух- или трехслойные.

Насыпная плотность керамзита 5-10 кг/м3. ГОСТ 9757-90 - удельный вес, объемная масса 1 куба сыпучего материала.

Насыпная плотность керамзита 5-10 - это объемный вес керамзитового камня (гальки, гравия или щебня) с размерами гранул (фракцией) величиной от 5 мм до 10 мм. Разберемся с названиями, чтобы избежать путаницы. Такое красивое название как керамзитовая галька - это не ГОСТовское определение, а торговое название обычного искусственного легкого пористого керамического гравия. Керамзитогравий часто называют керамзитовой (легкой, керамической) галькой на том основании, что внешне гравий из керамзита действительно очень похож на природную каменную гальку (морскую или речную). Отличаясь от нее визуально только характерным, красновато коричневым цветом поверхности и темно серым, почти черным цветом излома. Оказалось, что торговое название - керамзитовая галька, для фракции 5-10 мм, очень позитивно воспринимается покупателями материала, желающими использовать его с декоративными целями. Например: для засыпки дорожек в саду, площадок на даже, устройства пола в беседках и других ландшафтных идей в частном доме, коттедже, дачном домике. Название керамзитовый гравий - ГОСТовское, вполне официальное, корректное. Оно говорит нам сразу о двух характеристиках искусственного камня. 1) о том, что фракция состоит из достаточно крупных камней - это явно не песок. 2) о том, что форма зерен округлая, как бы обкатанная, без острых углов, граней и сколов. Такая, какая имеется у природного каменного гравия. Название керамзитовый щебень - ГОСТовское. Оно тоже подразумевает две характеристики: размер фракции и форму гранул. Для щебня характерна более остроугольная, слоистая форма с более выраженными, чем у гравия краями и гранями. В целом, керамзитовый щебень напоминает по внешнему виду щебень из натурального камня, хотя и не бывает таким "ломаным камнем". Что касается фракции керамзита 5-10, то для гравия и для щебня это самая мелкая из возможных фракций. Частицы с размерами менее 5 мм, независимо от их формы, относят к песку. Керамзитовый гравий изготавливается в виде двух фракций: 5-10 и 10-20. Реже в виде смеси фракций керамзита с размерами гранул от 5 до 20 мм. Керамзитовый щебень 5-10 - это мелкая фракция щебня, он изготавливается из керамзита в виде трех фракций: 5-10, 10-20 и 20-40. Возможны смеси керамзитового щебня включающие в свой состав разные размеры зерен: от 5 до 40 мм.

Насыпная плотность керамзита 5-10 - определяется маркой керамзитового материала по насыпной или объемной плотности. Таких марок насыпной плотности для керамзита 5-10 предусмотрено ГОСТом 9757-90 достаточно много. Поэтому, вес 1 куба керамзита 5-10 может сильно колебаться, в зависимости от конкретной марки материала. Смотрите таблицу 1. Однако, если мы будем рассматривать не все марки, а только самые часто используемые для изготовления керамзитового щебня, гравия или гальки, то "вопрос с плотностью керамзита 5-10 сильно упрощается". Смотрите таблицу 3. Существует такое определение, как средняя плотность керамзита 5-10. Это не совсем точное название, его хорошо бы поставить в кавычки. Или заменить слово "средняя" на "популярная, чаще всего встречающаяся". Популярность керамзитового материала 5-10 "средней" плотности, на самом деле сводится к области его применения в качестве утеплителя, подсыпки, теплоизоляции, засыпки, наполнителя или дренажной смеси. Другие варианты объемной плотности керамзитового гравия, щебня или гальки имеют свои достоинства, но более узкое применение и более сложную технологию изготовления материала. Поэтому в продаже встречаются гораздо реже. Возможные варианты насыпной плотности керамзитового камня 5-10 по маркам объемного веса смотрите в таблице 2.

В основе производства керамзита лежит обжиг легкоплавких пород глины при определенных температурных условиях, вследствие чего глина вспучивается, и получают гранулы керамзита. В зависимости от режима обработки глины плотность керамзита будет отличаться. Различают следующие режимы обработки:

• сухой;
• мокрый;
• порошково-пластический;
• пластический.

Поскольку плотность керамзита не отличается высокими показателями, прочность изготавливаемых из нее керамзитобетонных блоков и других строительных материалов также находится на более низком по сравнению с аналогами значениями. Правда, механическая прочность от низкой прочности не зависит, поэтому керамзит любой марки отличается высокой механической прочностью.

Наиболее важная характеристика при выборе керамзита, как легкого пористого материала, является насыпная плотность.

Как определяется насыпная плотность керамзита и на что она влияет?

Плотность керамзитового гравия определяют путем взвешивания этого материала в таре, после чего полученный результат делят на объем использованной тары. Так получают насыпную плотность керамзита, при этом, чем она ниже, тем выше его показатели качества. В зависимости от плотности керамзита в соответствии с ГОСТ 9757-90 разделяют на несколько марок:

Его плотность свидетельствует о том, что в одном кубометре объема вес керамзита составляет, например, для марки М250 – 250 кг. Марки с более высокой насыпной плотностью выпускаются под заказ. Такая градация справедлива для керамзитового гравия, тогда как для керамзитового песка плотность указывается, начиная от минимальной марки М500 и заканчивая максимальной М1000. При одинаковом размере фракций и одном и том же объеме качество будет выше у того керамзита, который будет иметь меньший вес. На показатели качества керамзита влияние будут оказывать используемые в процессе производства сорта глины и точность соблюдения технологического процесса изготовления этого материала. Следовательно, при выборе керамзита плотность и вес кубометра будут иметь определяющее значение, даже в случае приобретения керамзита в мешках.

Следует различать истинную плотность керамзита и его удельную плотность. Истинная плотность керамзита показывает массу единицы объема в плотном состоянии, она используется для определения удельной плотности данного сыпучего строительного материала. Истинная плотность – величина постоянная, тогда как удельная плотность керамзита – переменная. Для керамзитового гравия она колеблется в пределах от 450 до 700 кг/м3, для керамзитового щебня варьируется между значениями 600 и 1000 кг/м3, а для сухой керамзитобетонной смеси она составляет 800 кг/м3.

Насыпная плотность керамзита определяется особенностями его производства, а также размером фракции. Наблюдается закономерность: чем меньше размер фракции – тем больше насыпная плотность. Наиболее тяжелым получается керамзитовый песок, наиболее легким – керамзитовый гравий с гранулами больших размеров.

Некоторые особенности насыпной плотности керамзита

Насыпная плотность керамзита – параметр, который можно регулировать настройками процесса производства этого строительного материала. В зависимости от способа обработки глины, плотность может быть большей или меньшей.

Насыпная плотность варьируется в диапазоне от 200 до 1000 кг/м3. Согласно стандартам, керамзит по этому показателю делится на марки. Так, марка М250 включает в себя керамзит насыпной плотностью до 250 кг/м3, М300 – 250-300 кг/м3, М1000 – 900-1000 кг/м3.

Наиболее тяжелым по насыпной плотности является керамзитовый песок. Кубический метр этого вида керамзита весит от 500 до 1000 кг. Насыпной вес керамзитового гравия зависит от фракции:

• фракция от 5 до 10 мм – 400-450 кг/м3;
• фракция от 10 до 20 мм – 350-400 кг/м3;
• фракция от 20 до 40 мм – 200-350 кг/м3.

Один куб керамзитового щебня, размер гранул которого находится в пределах от 5 до 40 мм, может весить от 200 до 500 кг.

Если речь идет о сравнении керамзита той же фракции, то чем меньше насыпная плотность, тем выше качество материала. Легкий керамзит лучше тяжелого в первую очередь по степени теплопроводности.

Заключение

Практическое значение знания насыпной плотности керамзита – это оперативное определение его фракции. Зная насыпную плотность, можно легко узнать преобладающую в данной партии фракцию материала.