По данным американского Института по изучению вспученных сланцев, производство монолитного и сборного железобетона с применением заполнителей в виде вспученных сланцев и глин получило в США широкое распространение. Этот вид заполнителя используется для многих целей, начиная от изготовления бетонных блоков до предварительно напряженных балок и несущих конструкций зданий и мостов.
Еще в 1919 г. был построен корпус корабля из бетона с заполнителями из вспученных сланцев. Этот корабль был затоплен в 1922 г., и когда его подняли на поверхность спустя 31 год, то оказалось, что бетон находится в хорошем состояния и арматура не поржавела, хотя в некоторых конструкциях защитный слои бетона составлял всего 20 мм.
Заполнитель получается путем нагревания сланцев до высокой температуры, в результате чего газы, находящиеся в материале, расширяются и формируют ячеистый материал. Каждая ячейка окружена прочной стенкой, которая хорошо сопротивляется проникновению влаги. Благодаря ячеистой структуре материал имеет небольшой вес и обладает низкой тепло- и звукопроводностью. В США насчитывается 33 обжигательных печи, в которых производятся заполнители из вспученных сланцев. В 1954 г. в США и двух провинциях Канады было произведено 1700000 м3 заполнителей из вспученных сланцев.
Химический состав вспученных сланцев следующий:
SiOa—59,4%; Fe203-7,71%; AI203~ 24,69%; CaO—0,4%; MgO—2,28%; Na20—0,79%; SO3-0,6%; K2Q-2,23%; потери при прокаливании составляют 1,9%.
Материал доставляется потребителям в увлажненном виде.
Способ производства
Один из современных заводов, рассчитанный на ежедневный выпуск 380 мс> заполнителей, выглядит так. Добыча сланцев в карьере производится экскаватором с погрузкой на автотранспорт. Материал доставляется к дробильно-сортировочной установке, пройдя которую, он транспортером подается в силос у обжигательной печи. На заводе установлена одна обжигательная печь диаметром 1,8 м, длиной 15 м и вторая — диаметром 2,4 м, длиной 38 м. В печах сжигается угольная пыль. Температура пламени колеблется в пределах от 1375 до 1425°. Полученные после спекания куски имеют размеры от 6 до 300 мм и даже больше. После охлаждения материал дробится на куски требуемого размера. Сухой сыпучий материал имеет объемный вес около 890 кг/м3.
Объемный вес бетона на вспученных заполнителях составляет 1360 кг/м3, что На 40% меньше по сравнению с бетоном на обычном гравии. Прочность бетона на сжатие составляет от 200 до 300 кг/см2. Для сильно армированных конструкций применяется бетон с заполнителями крупностью до 20 мм, количество которого колеблется в пределах от 40 до 52%, а соответственно мелкий заполнитель, размером до 6 мм, употребляется в количестве от 60 до 48%.
В связи с тем, что заполнитель имеет острые ребра, в целях увеличения пластичности смеси рекомендуется применение воздухововлекающих добавок, чтобы уменьшить количество воды затворения. Воздухововлекающие добавки можно также употреблять для уменьшения плотности и снижения объемного веса бетона, применяемого с целью теплоизоляции. Расход цемента в 270 кг на 1 м3 бетона позволяет получить прочность бетона на сжатие 200 кг/см2 в возрасте 28 дней.
Для производства бетонных блоков с заполнителями из вспученных сланцев пригодно обычное оборудование. На больших заводах применяются автоматические формовочные установки, в которых уплотнение бетона производится прессованием, или вибрацией, или тем и другим методом одновременно. После формовки изделия пропариваются в течение 12 часов при температуре около 70°.
