Силикатные бетоны — группа бесцементных бетонов автоклавного твердения, получаемых на основе известково-песчаного, из-вестково-зольного и других известково-кремнеземистых вяжущих.
Если при обычной температуре взаимодействием извести и песка можно пренебречь, то при повышенном давлении водяного пара ~ 0,9—1,3 МПа и температуре 175—200°С прочность известково-кремнеземистых смесей интенсивно нарастает. С повышением температуры растворимость Са(ОН)2 уменьшается, а растворимость Si02 значительно увеличивается, что создает условия для образования в растворе гидросиликатов кальция. При этом известь является не вяжущим веществом, а одним из двух равноправных компонентов, в результате взаимодействия которых образуется цементирующее вещество — гидросиликаты кальция. При этом прочность камня обеспечивается не только физическим сцеплением гидратных образований с зернами заполнителя, но и химическим взаимодействием компонентов сырьевой смеси — извести и кварцевого песка (см. разд. 3.3).
Свойства силикатного бетона зависят от состава и степени дисперсности известково-кремнеземистого вяжущего, водовяжущего отношения, плотности бетона и способа гашения извести. Содержание извести в силикатной смеси колеблется в пределах 5—18% в зависимости от ее активности, дисперсности и количества молотых кремнеземистых добавок. С увеличением содержания извести плотность и прочность силикатного бетона повышаются, но только до определенного предела. Расход извести уменьшается по мере уплотнения силикатной смеси. Так, в силикатном кирпиче, уплотняемом прессованием, расход извести составляет лишь 5—8% от массы смеси.
Песок обеспечивает получение высокой прочности только при наличии в нем оптимального количества мелких частиц. Практикуется совместный помол извести и песка в шаровых мельницах, что обеспечивает хорошее их перемешивание и измельчение извести абразивными зернами песка. Чем выше дисперсность песка, тем больше должно быть и содержание извести. Соответственно возрастает доля активной смеси и больше образуется гидросиликатов кальция.
Тем не менее, переизмельчение песка нежелательно. Кварц более прочен, чем гидросиликаты, связывающие песчинки, поэтому рост доли новообразований за счет кристаллического кварца снижает прочность и долговечность формирующегося камня. Цементирующее вещество необходимо в том количестве, которое позволило бы покрыть все частицы немолотого песка тонким слоем гидросиликатного клея, заполнить трещины на поверхности песчинок и промежутки между зернами песка.
Свойства силикатного бетона зависят от многих факторов и прежде всего от водовяжущего отношения. Недостаток воды приводит к неполному гашению извести, а избыток ее снижает прочность бетона. Большое значение имеет вид используемой извести. Свойства силикатного бетона значительно лучше на извес-ти-кипелке, чем пушонке. Это объясняется снижением водопот-ребности смеси, а также тем, что часть воды затворения расходуется на гидратацию. В результате плотность камня на молотой извести-кипелке повышается на 10—12%, а прочность изделий — на 25-50%.
В зависимости от вида используемой извести выбирают и способ приготовления силикатобетонных смесей — гидратный или кипелочный. При гидратном известь предварительно гасят в пушонку, а при кипелочном в смеси также может содержаться гид-ратная известь, но часть ее обязательно вводят в виде извести-кипелки. Кипелочный способ позволяет получать бетоны с повышенными плотностью, прочностью, атмосферостойкостью, но он может быть рекомендован только для изделий, изготовляемых из пластичных смесей, где гашение извести способствует уплотнению изделий, не вызывая разрушения камня. На практике по кипелочному способу изготовляют, как правило, силикатный бетон, а по гидратному — силикатный кирпич.

При гидратном способе известь в смеси с песком гасят в гасильных барабанах (барабанная схема) или в силосах (силосная схема). При барабанной схеме песок и тонкомолотую негашеную известь дозируют в гасильный барабан, герметически закрывают его и в течение 3—5 мин перемешивают сухие материалы, а затем подают острый пар под избыточным давлением 0,15—0,2 МПа. В непрерывно вращающемся барабане происходит гашение извести, продолжающееся в течение 40 мин.
При силосной схеме предварительно подготовленный песок и тонкомолотую негашеную известь после дозирования направляют в смеситель, куда подают и воду. Увлажненную известково-песчаную массу загружают в силосы и выдерживают 6—8 ч. За это время известь гасится. Затем массу дополнительно перемешивают в гасильных барабанах и догашивают в смесительных бегунах. Силосная схема проще барабанной, но длительность гашения в силосах почти в 10 раз больше, чем в барабанах.Для улучшения качества бетона как при гидратном, так и при кипелочном способе часть песка (15—20% общего количества) измельчают до удельной поверхности 200—250 м2/кг. При совместном помоле извести-кипелки с песком нет необходимости в предварительной сушке песка, так как он отдает свою влагу на гашение извести, одновременно высыхая. При гидратной схеме песок перед измельчением в мельнице необходимо предварительно высушить. Для замедления схватывания вяжущего в смесь вводят двуводный гипс либо водный раствор СДБ.
Окончательное перемешивание компонентов силикатобетонных смесей производят главным образом в бетоносмесителях принудительного действия вместимостью 500—1200 л в течение не менее 3—5 мин. Приготовленные смеси сразу используют для укладки, не рекомендуется выдерживать их до уплотнения более 30 мин.
Силикатные бетоны изготовляют преимущественно мелкозернистыми (без крупного заполнителя), что обуславливает повышенную жесткость смесей. Поэтому применяют наиболее интенсивные методы их уплотнения: вибрация с пригрузом, прессование,. трамбование. Тепловую обработку силикатных бетонов производят в автоклавах.
На рис. 4.4 показана технологическая схема производства одного из самых распространенных видов силикатных изделий — силикатного кирпича по гидратной схеме, включающая добычу песка и известняка, обжиг извести, размол извести-кипелки в шаровой мельнице, гашение извести, приготовление известково-песчаной смеси, прессование кирпичей, запаривание кирпича-сырца в автоклаве.
Важнейшая операция — прессование кирпича-сырца. От степени уплотнения смеси в значительной мере зависят физико-хими-, ческие свойства продукта. На работу пресса и качество силикат-ного кирпича большое влияние оказывает содержание влаги в формуемой смеси. Оптимальная влажность массы — 6—7%. Недостаток влаги снижает ее пластичность, избыток ухудшает прессование. Для получения известково-песчаной смеси оптимальной влажности она после гашения направляется на лопастной смеситель или на бегуны для дополнительного увлажнения и перемешивания, после чего поступает на пресс.

Отпрессованные изделия снимают с пресса, укладывают на вагонетки и направляют в автоклав, вмещающий 12—13 тыс.кир-пичей. Процесс запаривания, состоящий из загрузки вагонеток, закрытия крышек, впуска пара, подъема давления, запаривания при избыточном давлении 0,8—1,2 МПа, выпуска пара, открытия крышек и выгрузки кирпича продолжается 10—14 ч. После выгрузки кирпичи укладывают в штабеля на складе или сразу грузят в вагоны и автомобили.
Выпускают тяжелые и ячеистые силикатные бетоны. Тяжелые имеют плотность 1800—2400 кг/м3, марка по прочности при сжатии (кгс/см2) от М75 до М700, класс от В5 до В60. Водопоглоще-ние силикатных бетонов 10—18%. Морозостойкость их не уступает практически цементным бетонам и составляет для рядовых силикатных бетонов F35—F100, для высокопрочных — до F600.
Недостаток мелкозернистых силикатных бетонов — их повышенная деформативность и пониженная долговечность. Последняя может быть повышена увеличением их плотности путем повышения давления прессования или введением уплотняющих добавок. Возможна также обработка изделий кремнийорганически-ми гидрофобизующими жидкостями или пропитка солями крем-' нефтористой кислоты.
На отечественных предприятиях освоен выпуск силикатных изделий практически той же номенклатуры, что из цементного бетона: панели и блоки внутренних стен, плиты перекрытий, колонны, балки и др. Не уступая железобетону по строительно-эксплуатационным качествам, силикатобетонные конструкции имеют существенные экономические преимущества: меньшая стоимость и большая доступность сырья, более низкая заводская себестоимость.
Из мелкоразмерных силикатных изделий наиболее часто используется силикатный кирпич ординарный размером 250x120x80 мм. Его выпускают семи марок по прочности (кгс/см2): М300, М250, М200, М150, М125, М100 и М75; по морозостойкости марок F50, F35, F25 и F15. Плотность силикатного кирпича несколько выше, чем глиняного, - 1800-2100 кг/м3, но теплоизоляционные их свойства достаточно близки.

Асбестоцемент - искусственный каменный материал, образующийся в результате твердения однородной массы цемента, асбеста и воды, взятых в определеной пропорции. Тонкие волокна асбеста, равномерно пронизывая массу гидратированного цемента, подобно арматуре в железобетоне, повышают сопротивляемость материала растягивающим нагрузкам. Цементный камень вследствие усадки обжимает волокна асбеста, и возникающие силы обеспечивают монолитность и прочность камня. Асбестоцемент относится к материалам, называемым композиционными. Он включает два совместно работающих компонента — асбест как арматуру и цементный камень как матрицу. Введение арматуры в матрицу приводит к получению нового материала, свойства которого отличаются как от свойств матрицы, так и арматуры, взятых отдельно.
Уже в свежеотформованной асбестоцементной массе волокна асбеста существенно меняют ее свойства. Свежесформованный лист с прочностью всего 0,2-0,3 МПа можно свернуть в рулон или придать ему волнистую форму. Прочность затвердевшего асбестоцемента характеризуют прочностью при изгибе (у изделий строительного назначения - 20—25 МПа). При высокой сопротивляемости на разрыв и сжатие в то же время асбестоцемент легко поддается пилению, сверлению, шлифованию. Он практически водо-и газонепроницаем. Его морозостойкость не менее 25 циклов, коэффициент теплопроводности около 35 Вт/(м °С), плотность 1,7—2,3 г/см3. Он обладает высокими огнестойкостью и электроизоляционными свойствами. Однако вследствие повышенного содержания цемента усадочные и влажностные деформации асбестоцементных изделий в 2—3 раза выше, чем у бетонов. Их недостаток также низкое сопротивление удару и коробление.
Наибольшее применение из асбестоцементных изделий получили волнистые листы, плоские листы — прессованные и непрессованные, трубы, электроизоляционные доски и изделия специального назначения. Волнистые листы применяют для покрытия кровель, плоские используют для наружной и внутренней облицовки стен, балконных ограждений. Асбестоцементные трубы изготовляют напорные (для водопроводов) и безнапорные (для канализации). Электроизоляционные доски используют в приборостроении и для устройства электрораспределительных щитов. Изделия специального назначения — это болыперазмерные фигурные листы, используемые для станций метрополитенов, градирен, вентиляционных коробов и т.д.
Сырьевые материалы. К сырьевым материалам асбестоцемент-ного производства относятся асбест, цемент и вода. Асбестом называют группу минералов волокнистого строения, способных при механическом воздействии распадаться на тончайшие гибкие волокна. Волокнистое строение наиболее полно проявляется у хризотил-асбеста - водного силиката магния 3MgO- 2Si02 • 2Н20. В общей добыче асбестовых минералов его доля около 93%.
Длина волокон хризотил-асбеста колеблется от долей миллиметра до 40 мм и более. От этого зависит качество асбестосодер-жащих материалов. В зависимости от длины волокна асбест подразделяют на сорта и марки. В производстве асбестоцемента используют асбест 4 сортов и 23 марок. Для более экономичного его использования необходимо применять как высокие, так и низкие его марки, подбирая оптимальное их соотношение. Обычно промышленная смеска асбеста содержит 3—4 марки.