Betony lekkie, budowa wewnętrzna; sposoby uzyskiwania porowatości; zalety i wady fizyczne i mechaniczne; wymiary podstawowych bloczków gazobetonowych, asortyment; betony z kruszywem lekkim; żużle, kermazytowe, trocinowe i betony jednofrakcyjne.


Rodzaje betonów lekkich w zależności od użytego kruszywa
Do wyrobu betonów lekkich kruszywowych stosuje się następujące kruszywa:
• lekkie kruszywa mineralne oraz odpady przemysłowe
• kruszywa ze spiekanych glin i surowców skalnych
• wypełniacze organiczne, głównie drewnopochodne i polimerowe (np. styropianowe)
Mieszankę betonową otrzymujemy poprzez wymieszanie w odpowiedniej proporcji cementu, kruszywa lekkiego oraz wody zarobowej. Mogą być również stosowane różnego rodzaju domieszki i dodatki poprawiające właściwości.....betonu.

a) Beton z żużla paleniskowego
Niejednorodność kruszywa z żużla paleniskowego oraz znaczna zawartość składników szkodliwych (nie spalony węgiel i związki siarki) są główną przyczyną, że betony z żużla paleniskowego wykazują małą wytrzymałość i mają ograniczony zakres stosowania. W zależności od składu wytrzymałość betonu wynosi 2 - 10 MPa. Żużla paleniskowego nie należy stosować do produkcji betonów zbrojonych i narażonych na stałe zawilgocenie powyżej 75 %. Beton ten wykazuje dużą skłonność do zmian objętościowych (skurcz, pęcznienie) pod wpływem zmian zawilgocenia. Przyczyną jest zwykle zawartość nie spalonego węgla. Nasiąkliwość żużlobetonu wynosi w zależności od rodzaju żużla i składu betonu 15 - 25 %. Odporność na działanie mrozu jest na ogół zadowalająca pod warunkiem, że użyty żużel nie zawiera zbyt dużych ilości nie spalonego węgla, a wytrzymałość betonu nie jest niższa niż 5 MPa.
Beton z żużla paleniskowego znalazł zastosowanie prawie wyłącznie do produkcji pustaków ściennych różnego typu oraz w niewielkich ilościach do wykonywania ścian monolitycznych w 1 - 2 kondygnacyjnych w budownictwie indywidualnym. Ze względu na niekorzystne wyniki doświadczeń zaniechano stosowanie go w ścianach monolitycznych i obecnie wytwarzane są wyłącznie drobnowymiarowe elementy ścienne.

b) Beton z pumeksu hutniczego
Beton z pumeksu hutniczego można wytwarzać o wytrzymałości do 25 MPa. Jednak otrzymanie wytrzymałości powyżej 20 MPa wymaga starannego doboru uziarnienia oraz znacznej ilości cementu. Zużycie cementu można ograniczyć stosując dodatek popiołu lotnego.
Ze względu na duży ciężar kruszywa gęstość objętościowa betonu jest wyższa niż innych betonów równorzędnych klas. Powyżej LB 15 przekracza 1800 kg/m3.
Nie jest zalecane stosowanie dodatku piasku naturalnego, gdyż powoduje on znaczne zwiększenie gęstości objętościowej, jednocześnie nie wpływając w sposób zasadniczy na jego wytrzymałość.
Duża porowatość (szorstkość ziaren kruszywa) powoduje, że mieszanka betonowa jest trudno urabialna. Można ją poprawić poprzez dodanie popiołu lotnego. Beton o większej zawartości popiołu lotnego nazywany jest pumekso-popioło-betonem.
Pumeks hutniczy ma lepsze właściwości izolacyjne od innych kruszyw lekkich. Korzystniejsze są też wartości współczynnika przewodności cieplnej betonu z tego kruszywa w porównaniu z innymi betonami lekkimi o tej samej gęstości objętościowej.
Nasiąkliwość betonu wynosi 10 - 20 %. Wilgotność normalna jest niska i wynosi 4 - 5 %. Betony z pumeksu hutniczego są odporne na działanie mrozu.
Pumeksobeton stosowany jest głównie do produkcji różnego rodzaju elementów ściennych.

c) Beton z łupkoporytu
Jest betonem o najwyższej wytrzymałości wśród betonów z kruszyw lekkich. Jego wytrzymałość w zależności od składu wynosić może do 40 MPa. Począwszy jednak od klasy LB 25 zalecane jest stosowanie kruszyw gatunku 1 o uziarnieniu do 8 mm oraz uzupełnienie piasku kruszywowego dodatkiem piasku naturalnego w ilości ok. 27 - 30 %.
Współczynnik przewodności cieplnej betonu z łupkoporytu ma wartość pośrednią między wartościami dla keramzytobetonu i pumeksobetonu (0.37 - 0.88 W/m K) - tabela 8. Nasiąkliwość betonu wynosi 10 - 18 %. Beton jest również odporny na działanie mrozu.
Kruszywo to znajduje zastosowanie głównie do betonów konstrukcyjnych i izolacyjno- konstrukcyjnych. Wykonuje się między innymi płyty panwiowe, płyty stropowe (otworowe "Żerań"), elementy konstrukcyjne hal przemysłowych, płyty żebrowe, płyty strunobetonowe, płyty stropowe kanałowe, ściany monolityczne itp.

d) Beton z keramzytu
Charakteryzuje się bardzo małym udziałem frakcji piaskowej oraz dużą zmiennością gęstości nasypowej. Brakującą frakcje 0 - 4 mm uzupełnia się innymi drobnymi kruszywami np. piaskiem glinoporytowym, łupkoporytowym, elporytem lub przekruszonym keramzytem.
Do betonów z keramzytu o wytrzymałości powyżej 14 MPa (maksymalnie LB 25) należy dodawać piasku naturalnego. Dodatek popiołu lotnego wpływa na lepszą urabialność mieszanki betonowej.
Współczynnik przewodności cieplnej jest mniej korzystny niż dla betonu z pumeksu czy łupkoporytu o tej samej gęstości pozornej (0.29 - 0.93 W/m K) - tabela 8. Ponieważ betony z keramzytu równorzędnych marek są lżejsze od innych betonów lekkich to ich właściwości izolacyjne są lepsze. Beton z keramzytu jest odporny na działanie mrozu.
Nasiąkliwość, ze względu na specyficzną drobnoporowatą strukturę kruszywa, może zawierać się w szerokim zakresie 10 - 25 %. Zewnętrzna spieczona otoczka na ziarnach keramzytu przedłuża proces wchłaniania i oddawania wody. Z produkowanego w kraju keramzytu wykonywane mogą być betony izolacyjne, izolacyjno-konstrukcyjne i konstrukcyjne.
Kruszywo keramzytowe wykorzystywane jest do produkcji wielkopłytowych elementów ścian zewnętrznych oraz do produkcji ściennych i stropowych elementów drobnowymiarowych i średniowymiarowych. Produkcja drobnowymiarowych elementów ściennych (pustaków) wykonywana jest w zakładach prefabrykacji i drobnych wytwórniach, szczególnie w rejonach, gdzie znajdują się zakłady produkujące keramzyt.
W celu obniżenia gęstości keramzytobetonu stosowanego do produkcji elementów ścian zewnętrznych opracowano technologię tzw. keramzyto-styro-betonu. Polega ona na dodaniu do mieszanki keramzytowej granulek styropianu. Granulki styropianu zastępują częściowo kruszywo keramzytowe frakcji 4 - 8 i 8 - 16 mm (frakcja 0 - 4 mm pozostaje bez zmian). Przy odpowiednim doborze konsystencji i ilości kruszywa drobnego nie zachodzi segmentacja podczas zagęszczania. Dodanie styropianu polepsza właściwości izolacyjne i jednorodność betonu lecz obniża wytrzymałość na ściskanie.

e) Beton z glinoporytu
Kruszywo glinoporytowe może być stosowane do produkcji betonów klasy LB 10 włącznie. Wykorzystywane jest głównie do produkcji pustaków ściennych.
Wartość współczynnika przewodności cieplnej betonu z glinoporytu jest taka sama jak z keramzytu (0.29 - 0.93 W/m K) - tabela 8.
Możliwa duża zmienność jakości kruszywa zmusza do kontroli składu i wytrzymałości betonu. Szczególnie przy betonach o dużej zawartości kruszywa frakcji 0 - 4 mm.

f) Beton z żużla granulowanego
Wykorzystywany był do wykonywania ścian monolitycznych w budynkach jedno- lub dwu kondygnacyjnych, obecnie głównie do produkcji pustaków. Jego niska podaż spowodowana jest deficytem żużla granulowanego, który wykorzystywany jest do produkcji cementu. Wytrzymałość betonu nie przekracza 7 MPa.
Ze względu na dużą porowatość, a równocześnie niską wytrzymałość mechaniczną ziaren żużla granulowanego, beton z niego wykonany wymaga dużego zużycia cementu. Zużycie to można zmniejszyć poprzez dodanie wapna hydratyzowanego, ciasta wapiennego lub popiołu lotnego.
Charakterystyczną cechą betonu z żużla granulowanego jest znaczny wzrost jego wytrzymałości z upływem czasu. W czasie 90 i 180 dni może on wynieść do 80% wytrzymałości 28 dniowej. Powodem tego są właściwości hydrauliczne żużla granulowanego.
Przewodność cieplna betonu jest podobna do przewodności pumeksu hutniczego (0.44 - 0.81 W/m K) - tabela 8. Nasiąkliwość betonu jest duża i dochodzi do 25 %.
Beton z żużla granulowanego należy do czasu uzyskania wytrzymałości równej 0.6 R28 traktować jako beton nieodporny na działanie mrozu i chronić przed jego działaniem.
Zakres stosowania żużla granulowanego do betonów ograniczony jest obecnie wyłącznie do budownictwa parterowego i produkcji drobnowymiarowych elementów ściennych.

g) Beton z popiołoporytu
Kruszywo popiołoporytowe może być stosowane do produkcji betonów klasy LB 25.
W zależności od sposobu formowania granulek popiołu lotnego kruszywo ma kształt kulisty lub zbliżony do walca. Różnica ta może wpływać na urabialność i skład mieszanki betonowej.
Współczynnik przewodności cieplnej waha się w granicy (0.33 - 0.74 W/m K) - tabela 8. Posiada korzystniejsze właściwości cieplno-przewodnościowe niż keramzyt i łupkoporyt. Nasiąkliwość wynosi około 12 - 20 %. Beton z popiołoporytu jest odporny na działanie mrozu.
Stosowany jest głównie jako beton izolacyjno-konstrukcyjny klasy LB 7.5 - LB 15 do produkcji prefabrykowanych elementów ściennych różnych typów.

h) Beton z łupkoporytu ze zwałów
Ze względu na dużą gęstość samego kruszywa ma właściwości pośrednie betonów lekkich i zwykłych. Łupkoporyt w zależności od składu chemicznego skały towarzyszącej pokładom węgla, warunków składowania i przebiegu procesu palenia może znacznie różnić się strukturą. Do betonów należy stosować tylko kruszywo całkowicie przepalone o strukturze zwartej, nie rozwarstwiającej się.
Łupkoporyt ze zwałów może być stosowany do betonów o wytrzymałości do 20 MPa. Współczynnik przenikania ciepła dla betonu z łupkoporytu ze względu na znaczną gęstość objętościową jest nikły, ogranicza to zastosowanie łupkoporytu ze zwałów jako kruszywa do wznoszenia ścian osłonowych. Beton jest odporny na działanie mrozu.
Stosowany jest głównie do tzw. betonów do obudowy górniczej (pustaki i bloczki wentylacyjne i spalinowe), oraz ściany nośne w budynkach do 4 kondygnacji.

i) Beton z węglanoporytu
Kruszywo węglanoporytowe stosowane jest w produkcji betonów o wytrzymałości do 12.5 MPa włącznie. Można otrzymać betony klasy wyższej lecz powoduje to przekroczenie umownej granicy betonów lekkich ustalonej na 2000 kg/m3.
Drobnoporowata struktura kruszywa powoduje że nasiąkliwość betonu zawiera się w szerokich granicach 10 - 40 %. Współczynnik przewodności cieplnej waha się w granicy (0.51 - 0.92 W/m K) - tabela 8.
Beton ten stosowany jest do produkcji pustaków ściennych. Z betonów o strukturze zwartej lub jamistej wykonywane są ściany monolityczne w budynkach niskokondygnacyjnych. Betony o wytrzymałości 8 - 12.5 MPa mogą być stosowane do prefabrykowanych ścian zewnętrznych. Dla zachowania wymaganych właściwości izolacyjnych konieczne jest ich ocieplenie warstwą styropiany lub wełny mineralnej.

j) Beton z kruszywa Pregran
Stosowany jest jako beton lekki konstrukcyjny i izolacyjno-konstrukcyjny, szczególnie tam gdzie wymagana jest zwiększona wodoszczelność. Wykonuje się go do wytrzymałości 25 MPa. Współczynnik przewodzenia cieplnego wynosi (0.6 - 0.8 W/m K). Z betonu z kruszywem Pregran wytwarza się drobno i średniowymiarowe elementy ścienne i stropowe (również zbrojone), materiały podsadzkowe w górnictwie, oraz w budownictwie hydrotechnicznym.


k) Beton z perlitu
Beton z perlitu posiada najniższą gęstość objętościową wśród betonów lekkich, zawierającą się w granicach 300 - 700 kg/m3. Bez dodatku innych kruszyw lekkich lub piasku naturalnego, można uzyskać wytrzymałość do 4 MPa, lecz dodając do perlitu inne kruszywa lekkie można podnieść jego wytrzymałość do 14 MPa.
Niska wytrzymałość i zarazem bardzo dobre właściwości izolacyjne preferują ten beton jako izolacyjny.

l) Beton z wermikulitu
Podobnie jak perlitobeton stosowany jest głównie do wytwarzania betonów i zapraw o przeznaczeniu izolacyjnym. Wytrzymałość waha się w granicach 1 - 3 MPa. Drobne uziarnienie kruszywa powoduje zwiększenie ilości wody zarobowej.
Gęstość objętościowa betonu z wermikulitu wynosi 400 - 700 kg/m3, co zapewnia mu bardzo dobre właściwości cieplno-izolacyjne (0.087 - 0.122 W/m K).

m) Beton z tufu wulkanicznego
Z tufu wulkanicznego można wykonywać beton o wytrzymałości do 14 MPa. W zależności od właściwości kruszywa, gęstość objętościowa betonu mieści się w granicach 1400 - 1800 kg/m3.

n) Beton z pumeksu naturalnego
Ze względu na dobre właściwości hydrauliczne drobnej frakcji pumeksu naturalnego możliwe jest zmniejszenie zużycia cementu. Wytrzymałość betonu z pumeksu naturalnego nie przekracza 25 MPa. Gęstość objętościowa betonu zależy głównie od gęstości nasypowej kruszywa, która może być różna w zależności od pochodzenia pumeksu. Mieści się ona w granicach 1100 - 1600 kg/m3 dla betonów o wytrzymałości 3 - 15 MPa.
Betony z pumeksu naturalnego, tufu wulkanicznego, wermikulitu i perlitu nie są produkowane w Polsce ze względu na brak kruszyw.

Drobnowymiarowe ścienne elementy z lekkich betonów kruszywowych
Produkcja bloczków i pustaków z lekkich betonów kruszywowych może być prowadzona dwoma zasadniczymi sposobami. Pierwszym z nich jest produkcja za pomocą ręcznych, systemowych form jedno lub dwu kształtowych (ograniczenie ze względu na wielkość elementów). Formy te mogą być stacjonarne lub przenośne. Drugą metodą produkcji jest wykonywanie elementów metodą mechaniczną z wykorzystaniem pustaczarek stacjonarnych lub kroczących.
Stosując metodę produkcji ręcznej stanowisko powinno być wyposażone w:
• formę stacjonarną lub przenośną,
• betoniarkę,
• stół wibracyjny,
• sprzęt pomocniczy - naczynia, łopaty, packi, sita, itp.
Przykładowy przebieg produkcji ręcznej na stanowisku przebiega w następujący sposób:











przygotowanie mieszanki
betonowej formowanie
elementu przeniesienie formy wraz z
zaformowanym elementem
w miejsce rozformowania rozformowanie
elementu na
utwardzonym podłożu

produkcji polowej (ręcznej):
1 - betoniarka, 2 - zasypnik, 3 - forma przenośna, 4 - stolik wibracyjny, 5 - forma z zaformowanym elementem, 6 - rozformowane elementy, 7 - kruszywo, 8 - worki ze spoiwem.
Podczas formowania elementu górna powierzchnia zagęszczanego elementu powinna być wygładzona packami murarskimi. Ścianki elementów (pustaków) nie powinny być zbyt cienkie (skurcz) - zaleca się (we Francji) minimalną grubość 2.5 cm. Element może być wyjęty z formy lub wkładek (które zapobiegają odkształceniu się elementu) po okresie 6 - 24 godzin, w zależności od zastosowanego spoiwa lub dodatków przyspieszających wiązanie cementu. Następnie wyroby poddaje się pielęgnacji, utrzymując je w warunkach wilgotności względnej do 90 % podczas której dojrzewają przez okres minimum 7 dni na placu składowym przy jednoczesnym chronieniu ich przed nadmiernym nasłonecznieniem.
Do zalety produkcji ręcznej można zaliczyć:
- bardzo niski koszt stanowiska produkcyjnego,
- możliwość produkcji poligonowej lub w zakładzie stacjonarnym oraz na placu budowy,
- duża dokładność produkowanych elementów,
- niska energochłonność produkcji,
- możliwość produkcji elementu przez dwie osoby.
Wady produkcji ręcznej to:
- wydajność uzależniona od ilości posiadanych form i robotników,
- w przypadku stosowania formy przenośnej rozformowanie elementu musi być na wyrównanej i utwardzonej powierzchni,
- zmienna w czasie odległość rozformowywania elementów w stosunku do węzła betoniarskiego i stanowiska formowania - formy przenośne,
- konieczność utrzymania odpowiedniej odległości stołu wibracyjnego od dojrzewających elementów.
Drugim sposobem wytwarzania drobnowymiarowych elementów z betonów lekkich jest zastosowanie mechanicznych urządzeń do produkcji - pustaczarek stacjonarnych lub kroczących. Przy wykorzystaniu tej metody stanowisko powinno być wyposażone w:
• betoniarkę,
• pojemnik do transportu mieszanki betonowej,
• wymienne formy do produkcji elementów,
• palety stalowe lub drewniane,
• przenośnik do palet,
• wózek do przewozu palet.
Proces produkcyjny różni się w zależności od zastosowanej maszyny. W przypadku produkcji z wykorzystaniem pustaczarki stacjonarnej jest on bardzo zbliżony do procesu produkcji ręcznej. Różni się jedynie:
• innym (mechanicznym) dozowaniem mieszanki,
• sposobem formowania - forma jest zasypywana mieszanką, dociskana stemplem i wibroprasowana,
• następnie stempel pozostaje w miejscu, a forma podjeżdża do góry i w ten sposób element jest wyciskany z formy, pozostając na palecie,
• paleta jest transportowana przenośnikiem (np. linowym) do miejsca odbioru przez przenośnik widłowy,
• element na palecie odwożony jest do miejsca składowania, gdzie jest poddawany procesowi dojrzewania.
składowanie gotowych
elementów na paletach



przygotowanie mieszanki betonowej transport mieszanki betonowej do zasypnika pustaczarki formowanie elementów transport elementów na palecie np. wózkiem widłowym w miejsce składowania gotowych wyrobów


Przykładowy schemat produkcji poligonowej z wykorzystaniem pustaczarki stacjonarnej:
1 - betoniarka, 2 - wózek do transportu mieszanki betonowej, 3 - worki ze spoiwem, 4 - kruszywo, 5 - pustaczarka stacjonarna, 6 - podajnik palet, 7 - elementy na paletach, 8 - wózek widłowy do transportu gotowych elementów na paletach.
W przypadku produkcji gdzie stosowana jest pustaczarka krocząca wymagany jest bardzo duży plac z utwardzoną równą nawierzchnią. Produkcja odbywa się w następujący sposób:


utwardzony plac, miejsce i dojrzewania elementów


przygotowanie mieszanki betonowej transport mieszanki betonowej do zasypnika pustaczarki formowanie i rozformowywanie elementów na utwardzonym placu


Przykładowy schemat produkcji poligonowej z wykorzystaniem pustaczarki stacjonarnej:
1 - betoniarka, 2 - wózek do transportu mieszanki betonowej, 3 - worki ze spoiwem, 4 - kruszywo, 5 - pustaczarka krocząca,
6 - elementy na utwardzonym podłożu.
Elementy pozostają na placu w miejscu zaformowania aż do momentu końca dojrzewania.
Zaletami produkcji mechanicznej są:
- duża wydajność produkcji - na skalę przemysłową,
- duża dokładność produkowanych elementów,
- ze względu na mocne sprasowanie elementów możliwość układania ich w kilku warstwach na paletach, a więc mniejszy plac z gotowymi wyrobami - w przypadku pustaczarki stacjonarnej,
- nie trzeba transportować elementów na plac składowy w okresie dojrzewania - przy wykorzystaniu pustaczarki kroczącej,
- nie jest wymagana duża liczba form.
Wady produkcji mechanicznej to:
- konieczność przygotowania dużego utwardzonego placu przy wykorzystaniu pustaczarki kroczącej,
- większe zużycie energii niż w przypadku produkcji ręcznej,
- zmienna w czasie odległość rozformowywania elementów w stosunku do węzła betoniarskiego - w przypadku pustaczarki kroczącej.
W obydwu przypadkach z zastosowaniem pustaczarek mechanicznych proces dojrzewania jest taki sam jak opisano przy produkcji ręcznej.
Rozmieszczenie przykładowych bloczków i pustaków w formach pustaczarek
Podsumowując te dwie metody produkcji (ręczną i mechaniczną) można zauważyć ich zasadniczą różnicę pod względem wydajności. Dla produkcji ręcznej ilość wytwarzanych elementów waha się w granicach 200 - 300 elementów w ciągu jednej zmiany (ilość ta jest też uzależniona od liczby posiadanych form lub wkładów). Nie jest też konieczne posiadanie dużych powierzchni produkcyjnych czy też skomplikowanych urządzeń co raczej ukierunkowuje ten rodzaj produkcji dla lokalnych potrzeb lub do wykonywania elementów metodą gospodarczą na jeden obiekt. Wytwarzanie elementów z wykorzystaniem maszyn daje wydajność na poziomie do 1000 sztuk na zmianę. Konieczna jest też przynajmniej mała hala produkcyjna, a w przypadku pustaczarki kroczącej bardzo duży plac. Ten typ wytwórni może mieć charakter produkcji na skalę przemysłową o dużym obszarze zasięgu. Wytwórnie z wykorzystaniem maszyn mogą mieć charakter sezonowy lub całoroczny.
Obecnie produkowane są również w pełni zautomatyzowane uniwersalne maszyny do wytwarzania pustaków lub bloczków o bardzo dużej wydajności. Mogą wykonywać bardzo zróżnicowany asortyment elementów zgodny z aktualnym zapotrzebowaniem na rynku, dzięki wymiennym wkładom.


Pustaczarki stacjonarne

Pustaczarki kroczące
Charakterystyka elementów i wymagania w świetle norm i aprobat
Powszechnie stosowane pustaki i bloczki ścienne z betonów lekkich kruszywowych muszą posiadać odpowiednie właściwości techniczne pozwalające na spełnienie wymagań użytkowych dla tego rodzaju wyrobów. Wymagania te są zawarte w dokumentach technicznych, certyfikatach, normach i aprobatach technicznych.
Wymagania odnoszą się do właściwości betonu, w szczególności do jego klasy, gęstości objętościowej, współczynnika przewodności cieplnej, skurczu oraz do właściwości uformowanych z tego betonu elementów - cech zewnętrznych (kształt, wymiary, wady), masa, wytrzymałość na ściskanie, nasiąkliwość, mrozoodporność, zmian liniowych, współczynnika l.
Wymagania dotyczące elementów prefabrykowanych z betonów lekkich kruszywowych były zebrane w dwóch normach branżowych:
• BN-86/6744-12 - Prefabrykaty budowlane z betonu. Elementy ścienne drobnowymiarowe - Bloczki.
• BN-90/6744-11 - Prefabrykaty budowlane z betonu. Elementy ścienne drobnowymiarowe - Pustaki.
Normy te zostały ostatnio wycofane ze zbioru norm. Na ich miejsce opracowano projekty norm PN i ustanowiono decyzją z dnia 16.11.1999 roku; są to:
• PN-B-19306: 1999 - Prefabrykaty budowlane z betonu. Elementy ścienne drobnowymiarowe. Bloczki.
• PN-B-19307: 1999 - Prefabrykaty budowlane z betonu. Elementy ścienne drobnowymiarowe. Pustaki.
W chwili pisania pracy normy powyższe są w druku.
Dane ogólne
Jako elementy drobnowymiarowe uważane są powszechnie takie elementy budowlane z których można wznosić ściany budynków bez użycia sprzętu mechanicznego. Jest to możliwe dzięki ich niewielkiej masie i wymiarach. Do tego typu elementów zalicza się między innymi wyroby wykonywane z betonów lekkich kruszywowych. Drobnowymiarowe elementy to:
• bloczki,
• pustaki,
• płytki.
Bloczki - zakres stosowania i wymagania w zakresie właściwości technicznych
Bloczek to drobnowymiarowy element murowy, z betonu zwykłego, z betonu lekkiego kruszywowego lub z tworzywa popiołowego, przeznaczony do ręcznego układania w murze na zwykłe lub cienkie spoiny. Bloczki mogą być pełne (bez otworów) lub z otworami pionowymi o objętości pustek nie przekraczającej 25% objętości brutto bloczków. Bloczki z betonu lekkiego stosuje się w częściach nadziemnych budynków (po odizolowaniu warstwą wodoszczelną od fundamentów) do wznoszenia ścian nośnych, osłonowych i wypełniających oraz działowych w budownictwie mieszkaniowym, ogólnym i rolnym.
Typy, rodzaje, klasy i odmiany bloczków
W zależności od wymiarów nominalnych bloczki dzielimy na 4 typy:
- b - 1 (jednocegłowy) o wymiarach 250 x 120 x 65 mm,
- b - 2 (dwucegłowy) o wymiarach 250 x 120 x 140 mm,
- b - 4 (czterocegłowy) o wymiarach 250 x 250 x 140 mm,
- b - 6 (sześciocegłowy) o wymiarach 380 x 250 x 140 mm.
Dopuszcza się produkcje bloczków o innych wymiarach, uzgodnionych pomiędzy producentem i odbiorcą, lecz nie mniejszy niż bloczek jednocegłowy oraz pod warunkiem zachowania wszystkich pozostałych wymagań normy.
W zależności od rodzaju tworzywa, z którego wykonane są bloczki, rozróżnia się następujące rodzaje:
- Z - z betonu zwykłego,
- L - z betonu lekkiego z wypełniaczami z kruszyw mineralnych, sztucznych pochodzenia mineralnego lub styropianu,
- P - z tworzyw popiołowych: styropopiołobetonu, popiołobetonu, piaskopopiołobetonu.
W zależności od średniej wytrzymałości bloczków na ściskanie rozróżnia się następujące ich klasy: 1; 2.5; 3.5; 5; 7.5; 10; 12.5; 15; 20; 25 i 30.
Bloczki w zależności od gęstości objętościowej w stanie suchym, dzieli się na odmiany: 400, 600, 800, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000.
Rozróżnia się dwa gatunki bloczków w zależności od dopuszczalnych odchyłek wymiarów:
- M - do wykonywania murów ze spoinami z zapraw zwykłych ciepłochronnych,
- D - do wykonywania murów z cienkimi spoinami oraz łączone na "pióro" i "wpust".
Oznaczenie bloczka powinno zawierać numer normy, oraz symbole typu, rodzaju, klasy, odmiany, gatunku.
Do produkcji bloczków należy stosować beton:
- dla bloczków z betonu zwykłego wg PN-88/B-06250,
- dla bloczków z betonu lekkiego kruszywowego wg PN-91/B-06263,
- dla bloczków z tworzyw popiołowych wg PN-B-19307, załączniki B, C i D.
Wszystkie wymagania dotyczące bloczków znajdują się w normie PN-B-19306: 1999 - Prefabrykaty budowlane z betonu. Elementy ścienne drobnowymiarowe. Bloczki.
Pustaki - zakres stosowania i wymagania w zakresie właściwości technicznych
Pustak to wyrób przeznaczony do wykonywania ścian, drążony, o objętości pustek większej niż 25% objętości pustaka brutto i całkowitej objętości nie mniejszej niż objętość trzech cegieł budowlanych zwykłych. Pustaki z betonu lekkiego stosuje się w częściach nadziemnych budynków do wznoszenia ścian nośnych, działowych oraz jako elementy ścienne wypełniające w budynkach o konstrukcji szkieletowej w zależności od uzyskanej klasy wytrzymałości i wymagań projektu.
Biorąc pod uwagę rolę pełnioną przez ścianę - izolacyjna lub konstrukcyjna nie związaną z rodzajem stosowanego materiału, pustaki można podzielić na trzy grupy:
• pustaki z dużymi otworami przeznaczonymi do zapełnienia materiałami izolacyjnymi, np. lekkim betonem lub zasypką o właściwościach izolacji termicznej,
• pustaki z dużymi otworami z materiałów o dobrej izolacyjności termicznej do wypełnienia betonem konstrukcyjnym, (rodzaj deskowania traconego),
• pustaki o większej liczbie małych szczelin nie przewidzianych do zasypywania.
Najwyższy poziom wód gruntowych powinien wynosić nie mniej niż 70 cm poniżej dolnej krawędzi ściany.
Ściany zewnętrzne piwnic oraz cokoły powinny być zabezpieczone izolacją przeciwwilgociową.
Moduł, typy, rodzaje, klasy i odmiany pustaków
Modułem M nazywamy liczę niemianowaną, przyjętą do określenia wymiarów przyłączeniowych pustaka z naddatkami na spoiny, odpowiadająca wielokrotności wymiaru równego 100 mm. Pustak podstawowy to taki którego długość i szerokość modularna są nie mniejsze niż 2M. W zależności od kształtu pustaki ścienne zgodnie z normą BN-90/6744-11 występowały jako następujące typy - Alfa, SM, KONTRA, MZ-ITB, MURSA, BS, KB, BAUPOL, EXBUD, XX. Obecnie na rynku budowlanym znajduje się znacznie więcej typów pustaków, których właściwości określają odpowiednie aprobaty techniczne.
Pustaki powinny być oznaczone wyróżnikiem słownym i/lub cyfrowym. W zależności od wymiarów rozróżnia się w poszczególnych typach podtypy: pustak podstawowy - P, oraz pustak uzupełniający U.
W zależności od materiału z którego wykonywane są pustaki rozróżniamy ich następujące rodzaje:
- Z - z betonu zwykłego,
- L - z betonu lekkiego z wypełniaczami z kruszyw mineralnych, sztucznych pochodzenia mineralnego i styropianu,
- P - z tworzyw popiołowych: styropopiołobetonu, popiołobetonu, piaskopopiołobetonu.
W zależności od średniej wytrzymałości pustaków na ściskanie rozróżnia się ich następujące klasy: 1; 2.5; 3.5; 5; 7.5; 10; 12.5; 15; 20.
Pustaki w zależności od gęstości objętościowej betonu w stanie suchym dzieli się na odmiany: 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000.
Rozróżniamy też dwa gatunki pustaków w zależności od dopuszczalnych odchyłek wymiarów:
- M - do wykonywania murów ze spoinami z zapraw zwykłych ciepłochronnych,
- D - do wykonywania murów z cienkimi spoinami oraz łączone na "pióro" i "wpust".
Do produkcji pustaków należy stosować beton:
- dla bloczków z betonu zwykłego wg PN-88/B-06250,
- dla bloczków z betonu lekkiego kruszywowego wg PN-91/B-06263,
- dla bloczków z tworzyw popiołowych wg PN-B-19307, załączniki B, C i D.
Wszystkie wymagania dotyczące pustaków znajdują się w normie PN-B-19307: 1999 - Prefabrykaty budowlane z betonu. Elementy ścienne drobnowymiarowe. Pustaki.
Zasady oceny jakości wyrobów
Elementy budowlane mogą być dopuszczone do sprzedaży i stosowania jeżeli zostały:
1. właściwie oznaczone,
2. posiadają odpowiedni certyfikat bezpieczeństwa określający, iż zostały wykonane zgodnie z kryteriami technicznymi określonymi w Polskich Normach, aprobatach technicznych oraz z właściwymi przepisami i dokumentami technicznymi, dotyczącymi wyrobów
3. posiadają ocenę zgodności i certyfikat zgodności lub deklarację zgodności z Polską Normą lub aprobatą techniczną dla wyrobów nie objętych certyfikacją określoną w punkcie 2.
Pełny tekst trybu dopuszczenia wyrobów do sprzedaży i stosowania znajduje się w art. 10 ustawy "Prawo budowlane" z 7 lipca 1994 r. Zakres certyfikacji na znak bezpieczeństwa reguluje art. 13 ustawy o badaniach i certyfikacji z dnia 3 kwietnia 1994 r.
Obecnie obowiązuje zarządzenie z 28 marca 1997 r. obejmujące drobnowymiarowe wyroby z betonu lekkiego podające jednostkę upoważnioną do przeprowadzania certyfikacji, którą jest Centralny Ośrodek Badawczo-Rozwojowy "Cebet". Określenie właściwych systemów oceny zgodności oraz stosownych procedur dla pozostałych drobnowymiarowych elementów z betonów lekkich które nie podlegają certyfikacji obowiązkowej określa rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z 31 sierpnia 1998 r.
Podstawę certyfikacji drobnowymiarowych elementów z betonów lekkich na znak bezpieczeństwa stanowią opracowane przez COBR PB "Cebet" w 1993 r. "Kryteria bezpieczeństwa, zdrowotności i ochrony środowiska wyrobów betonowych" zatwierdzone do stosowania przez Ministra Gospodarki Przestrzennej i Budownictwa. Kryteria te składają się z czterech części tematycznych, z czego dwie dotyczą drobnowymiarowych elementów ściennych i są to:
nr 10 - Elementy ścienne drobnowymiarowe. Bloczki (L i P)
nr 11 - Elementy ścienne drobnowymiarowe. Pustaki
Obecnie są prowadzone prace nad nowymi Polskimi Normami dotyczącymi drobnowymiarowych elementów z betonów lekkich. Są to normy PN-B-19306 i PN-B-19307 które zastąpią dotychczas obowiązujące normy branżowe BN-86/6744-12 i BN-86/6744-11. Zgodnie z nowymi zasadami przyjętymi przez PKN w 1996 r. nowe normy zawierać będą jedynie wymagania dotyczące wyrobów oraz metody badań, natomiast nie obejmą oceny zgodności, tj. planów i programów badań oraz metody oceny wyrobów. W związku z tym nie będą one wystarczające do przeprowadzenia certyfikacji i oceny wyrobów. Dlatego jednostka certyfikująca wyroby opracowuje dodatkowy dokument pod tytułem "Kryteria techniczne" na podstawie którego będzie można przeprowadzić ocenę i certyfikację wyrobu.


Inne rodzaje betonów lekkich
Betony komórkowe i mikroporowate
Wspólną cechą betonów komórkowych i mikroporowatych jest ich równomierni e porowata struktura, różnią się one jednak technologią produkcji tzn. metodą uzyskiwania porów oraz ich wielkością.
W betonach komórkowych strukturę porowatą otrzymuje się przez spulchnienie masy pęcherzykami gazu (średnica porów wynosi 0.5 - 7 mm) - tak zwany gazobeton lub przez dodanie odpowiednio przygotowanej piany - pianobeton.
W betonach mikroporowatych natomiast pory powstają wskutek odparowywania wody, (średnica porów jest z reguły mniejsza niż 0,1 mm)

Obecnie produkowane są głównie gazobetony autoklawizowane.
Podział betonów komórkowych uwzględniający także dawne technologie produkcji:

Betony komórkowe autoklawizowane
Do produkcji betonów komórkowych autoklawizowanych stosowane są różne metody. W Polsce początkowo (w latach pięćdziesiątych) betony te były produkowane na licencji szwedzkich firm Siporex i Ytong. Obecnie stosowane są technologie oznaczone symbolami BLB - (Beton Lekki Belitowy), PGS - (Piano - Gazo - Sylikat), SW - (Sylikat Wolnowiążący) oraz Unipol - (Uniwersalna Metoda Polska).
Tabela 10 - Betony komórkowe autoklawizowane
Nazwa technologii produkcji Symbol Podstawowe surowce
kruszywo Spoiwo
Beton Lekki Belitowy BLB Piasek Cement
Piano - Gazo - Sylikat PGS Popiół lotny Wapno palone
Sylikat Wolnowiążący SW Piasek Cement, wapno palone
Uniwersalna Metoda Polska Unipol Piasek lub popioły Cement, wapno palone, części piasku, łącznie mielone
Ytong Ytong Piasek Cement ....
Siporex Siporex Piasek Cement ....
Poszczególne metody różnią się sposobem przygotowywania składników oraz użytymi składnikami. Najczęściej obecnie jest stosowana metoda Unipol, której proces przygotowania odbywa się w skrócie w następujący sposób: przygotowanie spoiwa polega na wspólnym przemiale w młynie kulowym wapna, cementu z częścią kruszywa. Kruszywo miele się w całości lub częściowo. Wymieszane spoiwo z kruszywem i innymi składnikami (gazotwórcze - proszek aluminiowy, detergenty - zmniejszające napięcie powierzchniowe) przekazywane jest do form, a następnie krojone na elementy. Tak przygotowane poddaje się obróbce cieplnej w autoklawach nasyconą parą wodną o ciśnieniu 1.3 MPa i temperaturze około 190 oC.
Dzięki autoklawizacji, beton komórkowy uzyskuje odpowiednią wytrzymałość, mrozoodporność i trwałość.
Autoklawizowane betony komórkowe posiadają gęstość objętościową od 300 - 1200 kg/m3, wilgotność średnia waha się w przedziale 7 - 9 %, wytrzymałość w granicach 2 - 10 MPa. Współczynnik l zawiera się w zależności od gęstości objętościowej od (0.093 - 0.43 W/m K). Duży wpływ na przewodność cieplną gazobetonów i pianobetonów wywiera w stanie suchym i powietrzno-suchym zawilgocenie elementu. Betony komórkowe wykazują dużą nasiąkliwość 9 - 22%, przy jednoczesnej odporności na działanie mrozu.


Pianobetony (betony komórkowe nieautoklawizowane)
Do nieautoklawizowanych betonów komórkowych zaliczamy piano- i gazobetony twardniejące w warunkach zwykłych lub naparzane niskoprężnie.
Proces przygotowania pianobetonu odbywa się w skrócie w następujący sposób:
masę pianobetonową wykonuje się w mieszarkach jedno- lub wielobębnowych, następnie dodaje wodę, cement i wypełniacz. Składniki stałe należy wsypywać równomiernie aby nie powstawały grudki. Następnie formuje się, zbroi siatkami. Pianobeton powinien pozostawać w formach przez około 2 - 3 dni.
Dojrzewanie elementów może przebiegać w warunkach normalnych lub przy naparzaniu niskoprężnym. W warunkach naturalnych po wyjęciu elementów z formy rozstawia się je na paletach i polewa wodą przez 24 godzin, a następnie przez okres 14 dni utrzymuje w pełnym nawilżeniu. Dojrzewanie trwa co najmniej 56 dni.
Przy naparzaniu niskoprężnym należy je rozpocząć po 12 godzinach od wyjęcia wyrobów z form. Optymalna temperatura naparzania waha się w granicy 70oC, a czas około 10 godzin.
Wyróżnia się trzy rodzaje pianobetonów:
1. pianobetony cementowe - produkowane są w trzech odmianach:
• drobnoporowate o wymiarach porów nie przekraczających 0.5 mm,
• średnioporowate z porami 0.5 - 1.5 mm,
• gróboporowate zawierające pory 1.5 - 2.5 mm.
Do pianobetonów stosuje się cement portlandzki CEM I 32.5 oraz jako środek pianotwórczy płynne mydło żywiczne. Im lżejszy ma być pianobeton tym więcej należy stosować środka pianotwórczego. Wytrzymałość na ściskanie pianobetonu jest zależna od kierunku działania siły, jest mniejsza, gdy siła działa prostopadle do formowanych warstw, a większa o około 30 %, gdy siła działa wzdłuż tych warstw. Nasiąkliwość objętościowa zawiera się w granicach 7 - 15 %.
2. pianobetony gipsowe (pianogipsy) - w Polsce są jedynie jako materiał miejscowy. Wykazują się większą nasiąkliwością niż pianobetony cementowe lecz nie wykazują skurczu. Przygotowuje się z gipsów wyższych gatunków i stosuje takie same sposoby produkcji jak przy pianobetonach cementowych.
3. pianobetony wapienne (pianosylikaty) - nie są produkowane w kraju. Wymagają one autoklawizacji i przynajmniej częściowego przemiału piasku. W Polsce ich odpowiednikiem jest Pianogazosylikat.
Nieautoklawizowane pianobetony charakteryzują się gęstością objętościową w granicach 400 - 1600 kg/m3. Wytrzymałość w granicach 2 - 10 MPa. Współczynnik l zawiera się w zależności od gęstości objętościowej od (0.093 - 0.38 W/m K). Nasiąkliwość 7 - 18 %. Betony te są mrozoodporne jednak należy je chronić w okresie dojrzewania.



Pianobetony stosuje się:
• jako płyty izolacyjne do ocieplania dachów i ścian,
• jako otuliny izolacyjne do przewodów w ogrzewnictwie i chłodnictwie,
• jako bloki ścienne,
• jako zaprawa ciepłochłonna do spajania bloków i płytek z betonów lekkich.
Betony mikroporowate autoklawizowane
Wspólną cechą betonów mikroporowatych autoklawizowanych jest stosowanie nadmiaru wody dla uzyskania znacznej porowatości materiału, natomiast różnicą, sposób stabilizacji masy w stanie surowym, rodzaj stosowanego surowca oraz sposób przeciwdziałania naprężeniom wewnętrznym.
Wyróżniamy dwie grupy materiałów:
• betony o jednorodnej strukturze mikroporowatej - Turyt, Mikroporyt, Silikoryt, Popolit,
• betony z kruszywem porowatym - Aryt, zwarte lub jamiste betony lekkie z porowatych kruszyw (silikatobeton keramzytowy, silikatobeton agloporytowy).
Gęstość objętościowa zwiera się w zależności od rodzaju betonu w granicach 300 - 1600 kg/m3 , a współczynnik przewodności cieplnej l od (0.10 - 0.44 W/m K), nasiąkliwość 35 - 140 %. Wytrzymałość od 8 - 24 MPa, a mrozoodporność bardzo zróżnicowana.
Betony mikroporowate nieautoklawizowane (pyłobetony)
Ze względu na rodzaj użytego spoiwa i różne właściwości popiołów lotnych, stosowane metody produkcji popiołobetonów różnią się sposobami przygotowania masy i formowaniem elementów. W każdej metodzie produkcji przewidywana jest obróbka cieplna elementów w parze wodnej o temperaturze nie przekraczającej 100oC.
Można wyróżnić 2 metody produkcji:
1. przygotowywana jest mieszanka betonowa składników o konsystencji ciekłej. Mieszanka ta jest wylewana do form metalowych, w których następuje tężenie, po czym następuje cięcie na bloki odpowiednich wymiarów i obróbka cieplna.
2. przygotowywana jest mieszanka o konsystencji wilgotnej i formowana w postaci bloków lub pustaków, które po uformowaniu poddawane są procesowi obróbki cieplnej.
Zaletą tych metod jest niski koszt inwestycji i prostota produkcji. Jako wady należy wymienić przeciętne właściwości gotowych wyrobów, wytrzymałość od 5 - 10 MPa, gęstość objętościową zwiera się w zależności od rodzaju betonu w granicach 900 - 1500 kg/m3 , oraz dość duży skurcz (1 - 1.2 mm/m). Współczynnik przewodności cieplnej l od (0.29 - 0.46 W/m K). Nasiąkliwość 20 - 40 %.
Z nieautoklawizowanych betonów mikroporowatych wykonuje się głównie drobnowymiarowe elementy ścienne (bloczki, pustaki). Znajdują on zastosowanie jako materiały ścienne w budownictwie niskokondygnacyjnym.




Betony lekkie z wypełniaczem organicznym
Betony z wypełniaczami organicznymi charakteryzują się niską gęstością objętościową (300 - 1500 kg/m3) i niskimi współczynnikami przewodności cieplnej l (0.098 - 0.58 W/m K). Wytrzymałość waha się w granicach od 0.5 - 15 MPa.
Cechy te kwalifikują wyroby z wypełniaczami organicznymi do grupy materiałów izolacyjnych, wypełniających konstrukcje podstawowe budowli lub ocieplających. Wyróżniają się również łatwą obróbką za pomocą zwykłych narzędzi stolarskich.
Skład betonów z wypełniaczami organicznymi obejmuje:
• cement portlandzki klasy 32.5,
• wypełniacz organiczny,
• środki mineralizujące - zabezpieczają substancje organiczne przed procesami rozkładu i rozwojem czynników niszczącym, zwiększają przyczepność lepiszcza do wiórków drewna oraz przyspieszają czas wiązania i twardnienia lepiszcza (cementu),
• woda zarobowa.
Proces produkcyjny to w skrócie rozpuszczenie środka mineralizującego, mieszanie zmineralizowanego wypełniacza ze spoiwem (cementem) lub surowego wypełniacza z cementem zawierającym środek mineralizujący i wodą zarobową, następnie formowanie elementów oraz proces dojrzewania który może trwać do 6 - 7 tygodni.
Procesy produkcyjnie częściowo różnią się w zależności od rodzaju wypełniacza organicznego, jednak schemat postępowania jest podobny.

Trocinobeton
W betonie trocinowym wypełniaczem organicznym są substancje roślinne (trociny drzewne) o największym rozdrobnieniu (odpady z tartaków, stolarni itp.). Do produkcji trocinobetonu nie nadają się odpady z drzew liściastych, zwłaszcza dębowe ze względu na szkodliwe działanie zawartych w nich garbników i cukrów. Oprócz trocin mogą być stosowane inne wypełniacze jak: paździerze, rozdrobniona słoma, trzcina itp. W celu podwyższenia właściwości wytrzymałościowych trocinobetonu stosuje się dodatki wypełniaczy mineralnych takich jak: piasek, mączka ceglana itp., jednak powodują one zwiększenie ciężaru objętościowego trocinobetonu i pogorszenie właściwości izolacyjnych. Trociny należy przed użyciem oczyścić przez przesianie na sitach o oczkach 1 mm.
Spoiwem w trocinobetonie może być cement z domieszką wapna, gips lub cement magnezjowy (Sorela). Zalecane jest stosowanie środków mineralizujących, które zwiększają przyczepność do zaczynu cementowego, zapobiegają zagrzybieniu i zmniejszają zmiany objętościowe.
Odporność na korozje biologiczną jest dobra. Poddany działaniu ognia nie płonie (ulega zwęgleniu). Mrozoodporność uzależniona jest od zawartości spoiwa cementowego.
Gęstość objętościowa trocinobetonu zawiera się w granicach 500 - 1650 kg/m3, co odpowiada współczynnikowi przewodności cieplnej w przedziale l (0.11 - 0.58 W/m K). Porowata struktura wewnętrzna oraz wodochłonność trocin sprawiają że nasiąkliwość jest bardzo duża i wynosi 40 - 80 %. Wytrzymałość na ściskanie jest w granicach 0.5 - 16 MPa.
Trocinobeton stosuje się do wyrobu płytek posadzkowych, bloczków ściennych, pustaków i płytek izolacyjnych.

Strużkobeton
Jako wypełniacz stosowane tu są strużki stolarskie. Jest to odpad powstały przy mechanicznej obróbce drewna skrawaniem (struganie, nawiercanie itp.).
Wióry drzewne powinny być przed użyciem mineralizowane, ponieważ samo mieszanie w betoniarce nie zapewnia dostatecznego ich nasycenia zaczynem cementowym.
Porowata struktura wewnętrzna zapewnia dobre właściwości izolacyjne cieplne i dźwiękowe. Dla strużkobetonu o gęstości objętościowej w granicach 500 - 800 kg/m3, współczynnik przewodności cieplnej zawiera się w przedziale l (0.17 - 0.22 W/m K). Po całkowitym stwardnieniu wykazuje dobre właściwości mrozoodporne, jest też odporny na działanie ognia nie pali się (ulega zwęgleniu). Jest odporny na korozje biologiczną.
Nasiąkliwość w atmosferze 90 - 95 % względnej wilgotności dochodzi do 15 - 27 %, a moczony w wodzie osiąga wartość 55 - 60 %. Jednak po ustąpieniu wilgoci bardzo szybko powraca do wilgotności ustabilizowanej. Wytrzymałość na ściskanie waha się w granicach 1 - 3 MPa.
Strużkobeton używany jest do wyrobu płyt wiórowo-cementowych (Suprema). W wielu krajach stosowany jest do produkcji według patentu szwajcarskiej firmy "Durosil", w byłym ZSRR produkowany jest pod nazwą "Arbolit", w Czechosłowacji "Turanol", a we Francji "Fixolit".
Z "Durosilu" wyrabiane są pustaki ścienne oraz płytki ścienne i dachowe. Dzięki bardzo dużej dokładności wymiarów ściany z płyt lub pustaków typu "Durosil" wznosi się bez zaprawy, z ewentualnym wypełnieniem spoin zewnętrznych kitem z tworzyw sztucznych.
W Polsce strużkobeton stosowany jest na niewielką skale w budownictwie wiejskim.

Wiórobeton
Wiórobeton to najczęściej stosowany beton z wypełniaczem organicznym. Jako wypełniacz stosuje się wiórki drzewne (wełna drzewna), (słomę rzepakową lub trzcinę - rzadko stosowane).
Bardzo porowata struktura wewnętrzna powoduje że nasiąkliwość osiąga wartość do 70 %. Po całkowitym stwardnieniu spoiwa cementowego wiórobeton wykazuje dobrą odporność na działanie mrozu.
Pod wpływem działania wysokich temperatur wiórobeton nie płonie i nie podtrzymuje ognia. Zwęgleniu ulega jedynie wierzchnia warstwa, która przeciwdziała przenikaniu temperatury w głąb materiału. Przy wzroście temperatury wiórobeton nie ulega odkształceniu.
Gęstość objętościowa zawiera się w granicach 250 - 800 kg/m3, a współczynnik przewodności cieplnej l (0.058 - 0.25 W/m K). Jest to najniższy współczynnik przewodności cieplnej wśród betonów z wypełniaczami organicznymi. Wytrzymałość na ściskanie jest w granicach 1.4 - 4 MPa.

Styrobeton
Jest betonem lekkim w którym kruszywo mineralne zastąpiono spienionym granulatem styropianowym o dużej zawartości pustek powietrznych.
Gęstość objętościowa zawiera się w granicach 200 - 1600 kg/m3, co daje średnią wytrzymałość w granicach 0.3 - 18 MPa. Styrobeton jest materiałem o dobrych parametrach termoizolacyjnych, jego średnia wartość współczynnika przewodzenia ciepła l wynosi (0.43 W/m K). Jest materiałem ognio- i mrozoodpornym.
Styrobeton łączy w sobie cechy wyrobu izolacyjnego i konstrukcyjnego i stanowi alternatywę w budownictwie przemysłowym oraz mieszkaniowym niskokondygnacyjnym. Dopuszczony do stosowania w budownictwie Świadectwem ITB nr 301/77 z 1978r.

Podstawowe właściwości techniczne betonów lekkich kruszywowych
Betony z kruszyw lekkich różnią się znacznie swymi własnościami od betonów zwykłych z kruszyw naturalnych. Najważniejsze różnice dotyczą gęstości objętościowej, wytrzymałości na ściskanie i rozciąganie, współczynnika sprężystości, skurczu i najbardziej charakterystycznego dla tych betonów współczynnika przewodności cieplnej. Właściwości te w dużym stopniu uzależnione są od rodzaju kruszywa lekkiego, a także od warunków środowiska, w szczególności od wilgotności np.: przy zmianie wilgotności względnej powietrza ze 100% do 50% wytrzymałość na ściskanie betonu może ulec zmniejszeniu o około 10 MPa.
Gęstość objętościowa
Gęstość objętościowa jest jedną z podstawowych cech betonów lekkich. Zależą od niej właściwości mechaniczne i cieplne. Gęstość objętościowa betonów lekkich według definicji nie powinna przekraczać 2000 kg/m3. Wyraża się ją wzorem:

[kg/m3]
m - masa betonu [kg]
v - objętość betonu [m3]
Zależy ona od:
- rodzaju i ilości kruszywa
- struktury betonu
- ilości cementu
- ilości wody wchłoniętej przez kruszywo
W zależności od stopnia zawilgocenia betonu rozróżnia się gęstość objętościową betonu w stanie suchym (o wilgotności 0 - 3%), w stanie powietrznosuchym (wilgotność 6 - 9%) i w stanie świeżym po zagęszczeniu w okresie wiązania (wilgotność 14 - 18%). W betonach zwykłych zmiany gęstości objętościowej są małe, natomiast w przypadku betonów lekkich mogą one wynosić 20 - 25%. Norma PN-91/B-06263 wyróżnia w zależności od gęstości objętościowej betonu lekkiego w stanie suchym odmiany: 0.8; 1.2; 1.4; 1.6; 1.8; 2.0.
Tabela 5 - Odmiany betonów lekkich w zależności od gęstości objętościowej
Odmiana 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
Gęstość objętościowa w stanie suchym kg/m3. 600-
800 801-
1000 1001-1200 1201-1400 1401-1600 1601-1800 1801-2000

Wytrzymałość na ściskanie
Wytrzymałości na ściskanie wyraża się wzorem:

[MPa]
Ps - siła niszcząca [N]
F - powierzchnia próbki na którą działa siła niszcząca [mm2]
Wytrzymałość betonu lekkiego jest dość zróżnicowana od bardzo małej (2.5 MPa) do porównywalnej z betonem zwykłym (50 MPa i więcej) i zależy ona od:
a. gęstości objętościowej - jest ona uzależniona od kruszywa, struktury betonu i zawartości piasku. Im beton lekki jest bardziej zwarty, tym jego wytrzymałość na ściskanie większa. Beton jamisty ma małą wytrzymałość. Czasami zamiast piasku stosuje się bardzo drobne frakcje kruszywa lekkiego, jednak zwiększa ono zapotrzebowanie na wodę i zmniejsza cechy wytrzymałościowe. Dlatego zaleca się stosowanie piasku naturalnego. Zawartość piasku podwyższa wytrzymałość betonu a także jego urabialność oraz zmniejsza skurcz.
b. kształtu, wymiaru i wytrzymałość ziaren - ziarna okrągłe zwiększają wytrzymałość, w przypadku betonów o większej wytrzymałości nie powinny one przekraczać 12 - 15 mm, natomiast do betonów izolacyjnych można stosować większe ziarna które z kolei wpływają korzystniej na właściwości termiczne. Wymiar ziaren wpływa odwrotnie niż w betonach zwykłych na wytrzymałość (tzn. ze wzrostem zwiększa się ona). Zjawisko to występuje w związku z cechą kruszywa które ma większą wytrzymałość niż zaprawa.
c. ilości i jakości cementu - wpływa na cechy mechaniczne, ale w mniejszym stopniu niż przy betonach zwykłych, ponieważ głównym elementem podnoszącym wytrzymałość jest kruszywo a nie cement.
d. wskaźnika cementowo-wodnego - nie ma takiego wpływu jak w betonach zwykłych. Ustalenie ilości wchłoniętej wody przez kruszywo przed i po mieszaniu jest trudna. Wskaźnik ten określa się doświadczalnie.
Minimalna wytrzymałość betonu zbrojonego wynosi od 14 do 20 MPa. Beton lekki osiąga swą wytrzymałość dość szybko (szybciej niż zwykły) - przy tej samej ilości i rodzaju cementu. Są betony dla których pomiędzy 7 a 28 dniem dojrzewania prawie nie zachodzi wzrost wytrzymałości.
Klasyfikacja betonu lekkiego pod względem jego wytrzymałości na ściskanie uwzględnia podział na klasy. Składa się ona z liter i cyfry np.: LB 20 - gdzie LB oznacza rodzaj betonu (beton lekki), a cyfra wytrzymałość gwarantowaną . Wytrzymałość gwarantowana określa minimalną wytrzymałość na ściskanie, która musi być zagwarantowana przez producenta z określonym 95 % prawdopodobieństwem. . Rozróżnia się następujące klasy betonu lekkiego:
LB 2,5; LB 5,0; LB 7,5; LB 10; LB 12,5; LB 15; LB 17,5; LB 20; LB 25; LB 30.
Określenia dotyczące wytrzymałości betonu oraz ich badania znajdują się w normach: PN-91/B-06263,
PN-88/B-06250.
Tabela 6 - Wytrzymałość na ściskanie niektórych betonów lekkich kruszywowych
Rodzaj kruszywa w betonie lekkim Perlit Wermikulit Pumeks naturalny Weglanoporyt Łupkoporyt Popiołoporyt Żużel paleniskowy Pumeks hutniczy Keramzyt Glinoporyt
Wytrzymałość na ściskanie Mpa 4 1 - 3 do 25 3,5 - 12,5 3,5 - 40 3 - 21 3 - 12,5 3 - 25 3,5 - 26 3,5 - 18
Wytrzymałość na rozciąganie
Wytrzymałość na rozciąganie kształtuje się w betonach lekkich kruszywowych podobnie jak w betonach zwykłych, biorąc pod uwagę jej stosunek do wytrzymałości na ściskanie i wynosi dla betonów jamistych poniżej 1 MPa, a dla betonów zwartych 2 - 4 MPa. Na jej poprawę wpływa dodatek piasku naturalnego. Oblicza się ją ze wzoru:

[MPa]
P - siła niszcząca próbkę [N]
A - pole przekroju poprzecznego próbki w miejscu jej zniszczenia [mm2]

Współczynnik sprężystości
Wyraża się go jako stosunek różnicy naprężeń do różnicy odkształceń:

[MPa]
Zależy on od wytrzymałości betonu, jego wieku, wilgotności i rodzaju kruszywa. Zawiera się on w granicach od 10 000 do 20 000 MPa. Jest od 20 do 50% niższa od betonu zwykłego o tej samej wytrzymałości. Wynika stąd większa odkształcalność betonu lekkiego.

Pełzanie
Pełzanie betonów lekkich kruszywowych jest równe lub większe od pełzania betonu zwykłego (do 80%). W celu zmniejszenia pełzania betonu lekkiego stosuje się dodatek piasku naturalnego.
Skurcz i pęcznienie
Są to zmiany objętościowe betonu wywołane twardnieniem zaczynu cementowego (skurcz) lub zmianą wilgotności (pęcznienie). W szczególnych przypadkach gdy występuje nadmierna zawartość składników szkodliwych powodujących rozpad betonu, najpierw powstają rysy a następnie spękania.
Odkształcenia skurczowe są związane z rodzajem kruszywa i jego początkową wilgotnością. Jest to jedna z większych wad betonu lekkiego. Określamy go wzorem:


Qn - skurcz po n dniach
Qo - długość próbki przy pierwszym pomiarze [mm]
l - długość bazy pomiarowej [mm]
Skurcz betonów lekkich po 120 dniach dojrzewania w warunkach powietrzno-suchych (18oC, wilgotność względna powietrza 65-75%) wynosi:
• 0.5 mm/m dla betonów zwartych i półzwartych
• 0.6 mm/m dla jamistych,
końcowy skurcz (ustabilizowany) po 360 dniach to:
• 0.8 mm/m dla betonów zwartych i półzwartych
• 0.7 mm/m dla jamistych.
Zmiany wymiarowe mogą występować również w okresie użytkowania, są one odwracalne i zróżnicowane w czasie.

Współczynnik przewodności cieplnej
Betony lekkie są materiałem, który łączy w sobie dobre właściwości izolacyjne przy jednocześnie dostatecznie dużej wytrzymałości. Wartość współczynnika przewodności cieplnej ? jest zależna od:
• składu betonu - zawartości i rodzaju kruszywa oraz ilości piasku,
• gęstości objętościowej (pozornej) betonu - współczynnik ? rośnie wraz ze zwiększaniem się gęstości objętościowej,
• wilgotności betonu - współczynnik ? rośnie wraz ze zwiększaniem się wilgotności.
Tak więc wraz ze wzrostem gęstości objętościowej i zawilgocenia wzrasta wartość współczynnika ?, a więc pogarszają się właściwości izolacyjne.
Współczynnik ? betonów lekkich w stanie wilgotności 8 - 10% waha się dla:
- betonów jamistych (? = 300 - 1000 kg/m3) 0.12 - 0.42 [W/m???oC]
- betonów pół-zwartych (? = 1000 - 1400 kg/m3) 0.42 - 0.71 [W/m???oC]
- betonów zwartych (? = 1400 - 1800 kg/m3) 0.71 - 0.92 [W/m???oC]
Wartości współczynnika ? dla różnych betonów lekkich przedstawiono w tabeli 8.
Współczynnik rozszerzalności cieplnej
Współczynnik rozszerzalności cieplnej betonów lekkich jest znacznie mniejszy w porównaniu z betonem zwykłym. Dla betonu lekkiego zwartego jest funkcją jego struktury i rodzaju kruszywa oraz przedziału występujących temperatur. Charakteryzuje się współczynnikiem ?t (liniowa rozszerzalność termiczna) wyrażającym stosunek przyrostu ?l długości próbki do jej długości l ze wzrostem temperatury o 1oC. Wartość tego współczynnika zawiera się od 0.5 do 1.1 10-5/oC, a średnio przyjmuje się ?t = 0.8 - 1*10-5/oC i opisuje wzorem:

?l - przyrost bezwzględny długości próbki [mm]
l - długość pierwotna próbki [mm]
?t - przyrost temperatury [oC]
Nasiąkliwość
Nasiąkliwość betonu nie powinna być większa niż:
- 20% dla betonu nie zabezpieczonego, narażonego w warunkach eksploatacji na bezpośrednie działanie czynników atmosferycznych,

- 25% dla betonu zabezpieczonego (np. otynkowanie).
Nie ogranicza się nasiąkliwości betonu lekkiego, który w warunkach eksploatacji nie jest narażony na działanie czynników atmosferycznych.
Określenia dotyczące nasiąkliwości oraz metody badania znajdują się w normach:
PN-91/B-06263, PN-88/B-06250.

Mrozoodporność
Odporność betonów lekkich na działanie mrozu określana jest tylko dla betonów zwartych. Mrozoodporność jest to odporność na wielokrotne cykle zamrażania i odmrażania. Za odporny na działanie mrozu uważany jest beton, którego ubytek masy nie jest większy niż 5%, a ewentualny spadek wytrzymałości po zamrożeniu w odniesieniu do próbek porównawczych nie przekracza 20%. Rozróżnia się betony lekkie o następujących stopniach mrozoodporności: F 25; F 50 i F 75.
Określenia dotyczące mrozoodporności oraz metody badania znajdują się w normach: PN-91/B-06263, PN-88/B-06250.


Kierunki wykorzystania betonów lekkich kruszywowych
W zależności od gęstości objętościowej lekkie betony stosuje się jako materiał izolacyjny, izolacyjno - konstrukcyjny i konstrukcyjny do ocieplania elementów budowli wykonanych z innych materiałów lub stanowią one element konstrukcyjny odznaczający się wysokimi właściwościami izolacyjnymi, mrozo- i ognio- odpornymi.
Lekkie betony izolacyjne o gęstości objętościowej mniejszej niż 600 kg/m3 rzadko wykonuje się na budowie. Dostarczane są one jako gotowe elementy drobne. Najczęściej stanowią ocieplenie nośnych ścian zewnętrznych, dachów, stropodachów, stropów nad ostatnią kondygnacją lub nad piwnicą. Mogą być też stosowany do słabo obciążonych ścian wewnętrznych. Lekki beton izolacyjny wykazuje znaczną ognioodporność - stosuje się go do budowy przegród przeciwogniowych. Znajduje też zastosowanie przy budowie chłodni, jako izolację przewodów na ciepłą wodę itp.
Z cięższych odmian betonów lekkich - konstrukcyjnych można wykonywać:
• elementy monolityczne,
• elementy drobnowymiarowe w postaci bloczków, pustaków, płytek o niewielkim ciężarze,
• elementy wielkowymiarowe.
Lekkie betony monolityczne wykonuje się rzadko, jedynie przy budowie ścian betonowych w deskowaniu. Najczęściej stosuje się gotowe bloczki ścienne o objętości nie przekraczającej objętości kilku cegieł. Masa bloczka nie jest większa niż 35 kg, co umożliwia ręczne wznoszenie murów.
Również rzadko wykonuje się ściany z bloków wielkowymiarowych o ciężarze 400 - 700 kg, ustawianych za pomocą lekkich urządzeń montażowych lub ciężkich ponad 2 T, wznoszonych przy wykorzystaniu żurawi.
Lekki beton konstrukcyjny umożliwia uzyskanie dużych rozpiętości przykryć, zmniejszenie przekrojów słupów i fundamentów oraz oszczędność zbrojenia, a także możliwość posadowienia na słabszych gruntach (dzięki mniejszej masie obiektu).
Montaż elementów prefabrykowanych jest tańszy i łatwiejszy. Właściwości izolacyjne, odporność na mróz i ogień prowadzą do zaoszczędzenia na wydatkach wynikających z późniejszej eksploatacji bądź dodatkowych wykończeń w przypadku wykonania z betonów zwykłych. Z drugiej strony są pewne utrudnienia w transporcie mieszanki oraz większe ograniczenia wytrzymałości betonu niż w betonach zwykłych.
Biorąc pod uwagę wady i zalety betonów lekkich należy przy każdej konstrukcji przeprowadzić ocenę warunków technicznych i ekonomicznych w celu dokonania wyboru materiału konstrukcyjnego.


Bibliografia
Golędzinowski Z. - "Betony lekkie - technologia i zastosowanie"- Arkady Warszawa 1957r.
Lewicki B. - "Budownictwo betonowe tom IV Betony lekkie" - Arkady Warszawa 1967r.
Kowalenko W., Mojsiejenko J., Roszak W. - "Sztuczne kruszywa lekkie - produkcja i zastosowanie" - Arkady 1972r.
Weppo R. - "Sztuczne kruszywa lekkie" - COIB Warszawa 1972r.
Mojsiejenko J., Weppo R. - "Sztuczne kruszywa lekkie z odpadów przemysłowych" - COIB Warszawa 1975r.
Roszak W., Kubiczek F. - "Technologia betonów z kruszyw lekkich "- Arkady Warszawa 1979r.
Roszak W., Kubiczek F. - "Betony z kruszyw lekkich "- Arkady Warszawa 1989r.
Żenczykowski W. - "Budownictwo ogólne - tom 1 i 2" - Arkady 1990r.
Szymański E., Kołakowski J. - "Materiały budowlane z technologią betonu" - Wydawnictwa PW 1991r.
Szymański E. - "Współczesne wyroby z betonu komórkowego" - Oficyna wydawnicza PW 1996r.
Osiecka E. - "Betony lekkie kruszywowe" - Preskrypt PW. 1998r.
Martinek W., Osiecka E. - "Podstawy inżynierii produkcji budowlanej" - PW 1999r.

---