Эксплуатационные свойства керамзита

К этой группе относятся характеристики, которые определяют надежность и долговечность керамзита и керамдора (дорожного керамзита, или дорзита) и изделий из него в соответствии с их функциональным назначением и условиями эксплуатации. Иначе говоря, эти свойства показывают, как будет вести себя материал в той или иной ситуации и как он будет реагировать на те или иные изменения в окружающей среде в целом и вокруг себя в принципе.

Отличительной особенностью эксплуатационных свойств является то, что для их оценки часто используют показатели ресурса или длительности работы материала (часы, циклы и прочие).

Группу эксплуатационных свойств выделяют наравне с водно-физической, механической, общефизической, химической и гранулометрической (зерновым составом).

К ней относятся следующие показатели:

• Морозостойкость
• Истираемость (для керамдора)
• Уплотнение (коэффициент уплотнения)
• Огнестойкость
• Жаростойкость (огнеупорность)
• Горючесть
• Звукопроводность
• Паропроницаемость
• Биологическая инертность
• Долговечность (срок службы)

В этой статье мы подробно опишем все эти свойства, расскажем, как они обозначаются и определяются. Вы также узнаете, от чего они зависят и на что влияют. Но перед этим мы пару слов скажем о том, какими нормативными документами они регулируются.

Итак, эксплуатационные свойства керамзита, как, впрочем, и все остальные, а также требования к ним прописаны в следующих стандартах:

• ГОСТ 32496-2013
  Этот стандарт называется «Заполнители пористые для легких бетонов». Несмотря на это, в свое время он был принят взамен старого ГОСТ 9757-90, который распространялся на материалы, используемые для теплоизоляционных засыпок. Других стандартов, которые бы содержали требования к керамзиту как таковому, к сожалению, нет.
• ГОСТ 9758-2012
  Тут описаны методы испытаний керамзита, который применяется в качестве заполнителей легких бетонов, изготовления теплоизоляционных изделий, засыпок и других областях.
• Методические рекомендации по применению керамдора в дорожном строительстве
  Этот документ регулирует требования к керамдору, содержит информацию о технологии его получения, условиях его применения в различных слоях дорожной конструкции.

При описании эксплуатационных характеристик керамзита мы также будем ориентироваться на эти документы.

Морозостойкость керамзита

Этот параметр отражает способность материала выдерживать попеременные многократные циклы «заморозка-оттаивание» без видимого разрушения и с сохранением своих качественных характеристик. Давайте разберемся, что это значит.

Большая часть территории России находится в умеренном климатическом поясе. Частично страна также лежит в арктическом и субарктическом поясах. Поэтому для нее характерны отчетливое разделение года на холодный и теплый сезоны, а также большие перепады температур. Плюс, практически во всех регионах зимой выпадает снег, а температура воздуха опускается ниже нуля. Последнее провоцирует превращение воды из жидкого состояния в твердое – в лед.

Влага, замерзая и превращаясь в твердое тело, неминуемо расширяется в объеме примерно на 10%.

А теперь представьте, что случится, когда вода, которая находится внутри керамзитовой гранулы и занимает там все свободное пространство, замерзнет и вдруг начнет увеличиваться в объеме:

1. Лед начнет давить на поры материала, постепенно разрушая его изнутри. Однако процесс разрушения, конечно, начнется не сразу. Сначала поры керамзита начнут испытывать на себе излишнее давление.
2. Потом придет потепление, и вода снова станет жидкой. Она вновь заполнит собой все пустое пространство внутри гранулы (в том числе, и новообразовавшиеся трещины).
3. После вновь похолодает, и влага снова замерзнет, увеличившись в объеме.
4. Затем температура воздуха снова станет выше нуля, и лед растает.

И так далее. Подобные циклы «заморозка-оттаивание» в течение весны или осени могут происходить каждый день по несколько раз (ведь в эти сезоны столбик термометра особенно нестабилен). Поэтому 1 цикл – не равно 1 год.

Со временем гранулы керамзита не выдержат постоянно увеличивающегося на его поры давления и просто сломаются. Как раз это и отражает показатель морозостойкости – сколько таких попеременных циклов выдержит материал без разрушения, сохранив при этом не только свою целостность, но и первоначальные физико-механические свойства.

Определяется параметр в лаборатории. Образец при этом обязательно насыщают водой либо раствором сернокислого натрия. Вычисляют характеристику по потере массы образца после испытания. Обозначается показатель буквой «F» и числом циклов.

Параметр в первую очередь важно определять для материала, который будет использоваться на улице.

В ГОСТ 32496-2013 сказано, что марка по морозостойкости керамзитовых щебня и гравия должна быть не ниже F15. Это установленное минимальное значение. При этом потеря массы после 15 циклов не должна превышать 8%. Если же образы испытываются в растворе сернокислого натрия, потеря массы не должна превышать 8% после 3 циклов.

На самом деле, морозостойкость F15 – достаточно низкая. Это всего лишь 15 циклов. Они все могут пройти за 1 сезон. Для сравнения, морозостойкость щебня начинается от F50 и часто лежит в диапазоне F200-F400.

Показатель для керамзита зависит от:

• Целостности его обожженной оболочки
• Пористости
• Водонасыщения

Так, если оболочка керамзитовой гранулы повреждена, в нее легко попадет вода. И чем больше пор в материале, тем больше воды он сможет в себя впитать. А чем больше воды будет внутри зерна, тем больше лед будет давить на него изнутри.

Сама же морозостойкость керамзита влияет на следующие его параметры:

• Возможность применения
• Прочность
• Теплопроводность

Подробно об этом вы можете прочитать в наших статьях по теме:

• Применение керамзита
• Механические свойства керамзита
• Общефизические свойства керамзита

У керамдора требования к морозостойкости другие.

Согласно Методическим рекомендациям по применению керамдора в дорожном строительстве, для этого материала испытание на морозостойкость следует проводить по ГОСТ 8269.0-97. А этот документ, на минуточку, описывает методы физико-химических испытаний для щебня и гравия из плотных горных пород, а также отходов промышленного производства! Таким образом, этот ГОСТ приравнивает керамдор к щебню и требует от него такую же прочность и морозостойкость, как и у плотного камня.

Методические рекомендации предписывают керамдору иметь морозостойкость от F25 до F150 и даже больше. Причем для разных работ требуется свой показатель. Информацию об этом мы разместили в следующей таблице.

Требования к морозостойкости керамдора в зависимости от способа его применения

Для вашего удобства ниже мы разместили эту таблицу в виде картинки:

Истираемость керамдора

Она определяется только для керамдора. Ведь, в отличие от керамзита, именно он используется в дорожном строительстве, для которого и характерны истирающие нагрузки.

Иногда эту характеристику также называют:

• Износом
• Износостойкостью

Как и морозостойкость, истираемость керамдора определяют по ГОСТ 8269.0-97 по потере массы зерен при испытании образца в специальном полочном барабане с чугунными или стальными шарами. Измеряется показатель в процентах от общей массы.

В зависимости от того, для каких работ требуется керамдор, для него устанавливается своя норма по истираемости.

Требования к износу керамдора в зависимости от способа его применения

Для вашего удобства ниже мы разместили эту таблицу в виде картинки:

Вообще на истираемость керамдора влияет множество факторов.

Основными можно назвать:

• Качество исходного глинистого сырья
• Прочность керамдора
• Плотность его спекшейся оболочки
• Форму зерен

Именно от них в первую очередь будет зависеть износостойкость керамдора.

Уплотнение (коэффициент уплотнения) керамзита

Практически во время любых работ – строительных, дорожных, по благоустройству – керамзит, состоящий из отдельных зерен, необходимо хорошо утрамбовать. Ведь между его гранул есть пустоты. Поэтому и существует такой параметр как коэффициент уплотнения. Он показывает, насколько изменится объем керамзита после трамбовки или перевозки.

Исключение тут составляют разве что садово-огородные работы, в которых уплотнять материал не нужно.

Определяется параметр по соотношению общей и максимальной плотности. Об этом показателе мы рассказывали в нашей статье Общефизические свойства керамзита, в соответствующем разделе.

В ГОСТ 32496-2013 написано, что коэффициент уплотнения керамзита не должен превышать 1,15.

Этот параметр важно знать по двум причинам:

• Чтобы проконтролировать, верный ли объем материала вам привезли
• Чтобы правильно рассчитать объем, который потребуется

Особенно важен, на наш взгляд, именно второй пункт. Давайте на конкретном примере рассмотрим, почему так.

Допустим, мы хотим утеплить отмостку вокруг дома керамзитовым гравием фракции 10-20. Мы выбрали именно этот материал, так как он легкий, нетоксичный, пожаробезопасный и биологически инертный (о последних двух пунктах мы подробно расскажем ниже).

Размер нашего дома – 2х1,5м. Отмостку мы планируем сделать на 70 см от стены.

Схематично это можно представить вот так:

Порядок работ у нас будет следующий (если описывать очень грубо):

1. Разметить территорию
2. Вырыть траншею
3. Уплотнить ее
4. Позаботиться о гидроизоляции
5. Положить геотекстиль
6. Положить песок слоем 50 мм и утрамбовать его
7. Положить керамзит слоем 100 мм и утрамбовать его
8. Оборудовать верхний слой отмостки (на ваш выбор)

Нас интересует пункт 7.

Давайте посчитаем объем керамзита, который нам понадобится. Для этого нам нужно перемножить между собой длину, ширину и высоту.

Для отмостки удобно сделать это следующим образом:

1. Прежде всего нужно вычислить периметр будущей конструкции
   Для этого мы сначала приводим все величины к одной единице измерения, а затем мысленно делим отмостку на четыре прямоугольника:

2. Вычисляем периметр каждого прямоугольника и складываем все получившиеся числа:
   (2 + 0,7 + 0,7) * 0,7 = 2,38
   2,38 * 2 = 4,76
   1,5 * 0,7 = 1,05
   1,05 * 2 = 2,1
   4,76 + 2,1 = 6,86
   Периметр всей отмостки получился 6,86 м2.
3. Далее умножаем периметр на высоту отсыпки керамзита:
   6,86 * 0,1 = 0,686 м3.

Таким образом, для засыпки отмостки нужного нам объема понадобится 0,69 м3 материала. И если мы не учтем коэффициент уплотнения, то после трамбовки утепляющего слоя мы обнаружим, что этого объема нам не хватило. А не хватило нам (0,69 * 1,15 = 0,7935, или 0,8) – целых 0,11 м3. Для наших размеров это – существенная цифра.

Если не учесть коэффициент уплотнения, можно столкнуться со следующими проблемами:

• Нехваткой материала
• Необходимостью дозаказывать небольшой объем керамзита

В последнем случае надо учитывать, что зачастую цена на транспортные расходы в несколько раз превышает стоимость самого материала (особенно если речь идет о небольшом объеме).

Подробно об этом показателе вы можете прочитать в нашей статье Коэффициент уплотнения грунтов и строительных материалов.

Возможно, вам также будет интересно прочитать нашу статью Керамзит для отмостки.

Огнестойкость керамзита

Этот параметр показывает способность керамзита сопротивляться кратковременному действию огня, не деформируясь и не разрушаясь при этом. Обратите внимание, что ключевым тут является слово «кратковременный».

В «Пособии по определению пределов огнестойкости конструкций, пределов распространения огня по конструкциям и групп возгораемости материалов (к СНиП II-2-80)» сказано, что это свойство характеризуется пределом огнестойкости. За него принимается время (в часах или минутах) от начала огневого испытания до возникновения в образце необратимых деформаций.

К ним относятся:

1. Обрушение и прогибы
2. Повышение температуры на необогреваемой поверхности в среднем более чем на 160°C в сравнении с температурой до начала испытания
3. Образование сквозных трещин или отверстий
4. Достижение критической температуры

Керамзит – огнестойкий материал, способный выдержать кратковременное воздействие высоких температур без разрушения. Он не трескается и не разрушается. Чтобы убедиться в этом наверняка, даже необязательно его поджигать (хотя едва ли это получится). Достаточно вспомнить, что керамзит производится из глины под действием высоких температур – в какой-то момент столбик в печи при обжиге глиняных гранул поднимается до 1200-1350°C. Достичь такой температуры можно только в специальных печах. Ведь это – очень высокие цифры. Даже во время крупных пожаров такая температура достигается не всегда. Подробно об этом мы рассказывали в нашей статье Производство керамзита.

И хотя, по большому счету, способ производства керамзита при высоких температурах еще не означает, что материал способен будет снова выдержать именно такие «нагрузки», можно в любом случае утверждать о его огнестойкости. Тем более, что в данном случае речь идет о кратковременном действии огня.

Жаростойкость (огнеупорность) керамзита

Огнеупорность, или жаростойкость, в отличие от огнестойкости, отражает способность керамзита противостоять длительному воздействию огня и постоянным высоким температурам. Речь в первую очередь о пожарах. В связи с этим расскажем о конкретном случае, когда дом, сделанный из керамзитобетонных блоков «устоял».

Летом 2010 года в Рязанской области бушевали лесные и торфяные пожары. К середине июля ситуация вышла из-под контроля, и пожары начали уничтожать не только деревья, но и целые населенные пункты. Больше всего досталось таким деревням и селам как Свеженькая, Передельцы, Криуша и Картаносово. В каждом из них выгорело по несколько десятков жилых домов (в первую очередь это деревянные постройки). В деревне Передельцы вообще сгорели все дома… за исключением одного.

Вот он, на фото ниже:

Этот дом был сделан из керамзитобетонных блоков и смог устоять в результате длительного воздействия огня.

Многие источники утверждают, что это – не единственный такой случай.

Таким образом, мы можем утверждать, что керамзит – материал с хорошими огнеупорными характеристиками. Но чтобы убедиться в этом окончательно, необходимо провести лабораторные испытания.

Горючесть керамзита

Это еще одна характеристика, связанная с огнем. Только на этот раз параметр показывает способность материала к самовоспламенению и самостоятельному горению.

При этом должен наблюдаться один их трех факторов:

• Наличие пламени
• Свечение
• Выделение дыма

Определяется горючесть по ГОСТ Р 57270-2016.

Все строительные материалы, в зависимости от горючести, подразделяют на:

• Негорючие (НГ)
• Горючие (Г)

Группа «Г», в зависимости от различных параметров, в свою очередь делится еще на 4 группы, от Г1 до Г4. Принадлежность к той или иной группе определяется в результате лабораторных испытаний.

Мы хотим обратить ваше внимание на следующую выдержку из ГОСТа:

«Допускается относить без испытаний к негорючим следующие строительные материалы без окрашивания их внешней поверхности либо с окрашиванием внешней поверхности составами без использования полимерных и (или) органических компонентов:

• Бетоны, строительные растворы, штукатурки, клеи и шпатлевки, глиняные, керамические, керамогранитные и силикатные изделия (кирпичи, камни, блоки, плиты, панели и прочие), фиброцементные изделия (листы, панели, плиты, трубы и прочие) за исключением во всех случаях материалов, изготовляемых с применением полимерного и (или) органического вяжущего заполнителей и фибры
• Изделия из неорганического стекла
• Изделия из сплавов стали, меди и алюминия».

Нас в данном случае интересует слово «керамический». Ведь «керамический» = «полученный из обожженной глины». Даже само слово керамика, если обратиться к этимологии, происходит от древнегреческого слова «κέραμος», которое переводится как «глина».

Таким образом, керамзит относится к группе негорючих материалов. Это значит, что его можно использовать повсеместно и без ограничений, не переживая при этом за его пожароопасность.

Звукопроводность керамзита

В интернете гуляет такое стойкое убеждение, что керамзит – звукоизолирующий материал. Одни источники в этом убеждены, тогда как другие яро опровергают это утверждение. Давайте попробуем разобраться, где истина, ориентируясь лишь на проверенные источники.

Прежде всего хочется обратить ваше внимание на следующее:

Существует ГОСТ 23499, который называется «Материалы и изделия строительные звукоизоляционные и звукопоглощающие. Общие технические условия». В его редакции 2009 года керамзит упоминается дважды:

Однако в редакции 2022 года любое упоминание керамзита из этого ГОСТа убрали.

Кроме того, на популярном строительном форуме о звукоизоляции керамзита отзываются крайне негативно, утверждая, что его динамический модуль упругости (Ed), важный при шумопоглощении, – 15 МПа. На другом форуме, после исследования керамзита в военном НИИ, дают цифру 200 кгс/см2, что в переводе – 19,6 МПа.

В ГОСТ 23499-2022, в п.5.3.2 написано, что звукоизоляционные вибродемпфирующие материалы и изделия (обладающие вязкоупругими свойствами) должны иметь динамический модуль упругости до 2,5 МПа при соблюдении определенных нагрузок.

Таким образом, керамзит никак не может быть эффективным звукоизолирующим материалом.

Паропроницаемость керамзита

Способность пропускать сквозь себя или задерживать водяной пар, содержащийся в воздухе, при разности парциального давления на противоположных поверхностях называется паропроницаемостью. Обозначается она как «λ», характеризуется коэффициентом паропроницаемости. Определяется показатель как количество пара, проходящего за 1 единицу времени через 1 единицу площади образца при разности давления пара на лицевых гранях и толщине образца, равных 1 единице. Измеряется параметр в мг/(м*ч*Па).

Паропроницаемость связана с такими характеристиками как плотность и пористость. Именно от них она зависит в первую очередь.

Паропроницаемость необходимо определять для материалов, которые используются в роли утеплителя. Ведь именно им нужна эта способность отводить от себя водяной пар. Ведь любой пористый утеплитель лишь создает условия для удержания истинного утеплителя – воздуха – в замкнутом объеме и, по возможности, в неподвижном состоянии. Если же водяной пар начнет скапливаться в паропроницаемом утеплителе, то в нем будет конденсироваться влага. Это приведет к переувлажнению и отсыреванию материала, образованию в нем грибков и плесени.

Информацию о паропроницаемости разных строительных материалов вы найдете в нашей следующей таблице.

Паропроницаемость различных материалов

Для вашего удобства ниже мы разместили эту таблицу в виде картинки:

Как видите, сам по себе керамзит обладает высокой паропроницаемостью. Это связано с тем, что он – сыпучий пористый материал.

Высокую паропроницаемость можно считать и достоинством, и недостатком:

• Однозначный плюс высокого показателя – циркуляция воздуха
• Минус высокой паропроницаемости объясняют так: в зимнее время года движение воздуха изнутри-наружу вызывает дополнительные потери тепла и охлаждение помещений, а движение воздуха снаружи-вовнутрь может неблагоприятно отразиться на влажностном режиме наружных ограждений, способствуя конденсации влаги

Биологическая инертность керамзита

В нашей статье Химические свойства керамзита, в разделе Химическая инертность мы уже рассказывали о том, что керамзит – химически инертный материал. Он не вступает в химические реакции с другими веществами, не провоцирует никакие химические процессы. А что насчет биологической инертности?

Под биоинертностью в данном случае понимают устойчивость керамзита к различным воздействиям биологической среды. Он никак на них не реагирует и ни с чем не вступает в реакции.

Чаще всего понятие «биологической инертности» встречается в стоматологии и хирургии. Этим объясняется неотторжение человеческим организмом различных имплантов. Также это понятие объясняет отсутствие аллергии на какой-то раздражитель.

Биологическая инертность керамзита проявляется в том, что на нем с течением времени не образуются грибки и плесень. Также в нем не заводятся грызуны, насекомые и прочая живность. Керамзит ей просто неинтересен. Поэтому его так часто используют в садово-огородных работах и задачах по благоустройству.

Долговечность, или срок службы керамзита

Долговечность, по сути, является такой характеристикой, которая концентрирует в себе все остальные показатели и показывает, как долго прослужит материал при этих данных и в определенных условиях. Так что можно сказать, что она нее влияют и все эксплуатационные, и водно-физические, и гранулометрические, и механические, и общефизические, и химические свойства керамзита.

Долговечность керамзита напрямую зависит от его качества. И закладывается она в самом начале – еще на этапе проектирования состава керамзита и подбора глинистого сырья. Ведь правильность подбора компонентов в самом начале – это залог его будущей долгосрочной и безотказной службы.

Подведем итог.

Эксплуатационные характеристики керамзита и керамдора отвечают за их надежность и долговечность в соответствии с их функциональным назначением. К этой группе относятся морозо-, огне- и жаростойкость, истираемость, коэффициент уплотнения, горючесть, звукопроводность, паропроницаемость, биологическая инертность и срок службы. Отличительной особенностью этих свойств является то, что для их оценки часто используют показатели ресурса или длительности работы (часы, циклы и так далее).

О других характеристиках керамзита и керамдора вы можете прочитать в наших статьях по теме:

• Водно-физические свойства керамзита
• Зерновой состав керамзита
• Механические свойства керамзита
• Общефизические свойства керамзита
• Химические свойства керамзита

Также читайте нашу обзорную статью Характеристики и свойства керамзита.