Свойства, характеристики, область применения керамзита

Описание керамзита и его виды

Глина, а точнее ее различные разновидности, представлена в составе множества стройматериалов, включая цемент и кирпич. Основные природные свойства глины объясняют повышенную прочность. Несмотря на характерную пористую структуру керамзита, которая благотворно влияет на теплоизоляционные характеристики, сопротивления сжатию хватает для того, чтобы использовать материал при изготовлении бетона и керамзитоблоков.

Существует несколько видов керамзита, которые отличаются своей формой, способом производства и видом.

1. Керамзитовый гравий. Речь идет об овальных гранулах красновато-коричневого оттенка. Подобный керамзит широко используется в строительстве.
2. Керамзитовый щебень. Такие относительно крупные фрагменты можно получить благодаря раскалыванию. Особенности материала – угловатая форма и наличие острых краев. Чаще всего щебень добавляют в смесь, используемую в процессе изготовления бетона.
3. Керамзитовый песок. Такие мелкие частички представляют собой побочный продукт, образующийся в процессе дробления или же обжига керамзита. Песок используется в качестве пористого наполнителя.

Хотя вид керамзита нельзя назвать презентабельным, это совершенно неважно, поскольку в открытом виде он не используется. Чаще всего его добавляют при сооружении изолированного перекрытия и используются в качестве одного из ингредиентов в процессе производства бетона.

Производство и применение керамзита

Изначально, керамзит получали обжигая смесь глины с трухой или опилками. В печи формировали этакие лепешки, которые после обжига разламывали. Такой керамзит в мешках продавали в 19-ом веке.

Современное производство керамзита начинается с дробления породы вальцами. Они подходят и для производства шунгизита, который многие путают с героем статьи. Однако, шунгизит делают из сланцевой крошки, а не глины.

Материал получается более устойчивый к агрессивным средам и менее влагоемкий. Однако, по теплопроводности шунгизит уступает керамзиту и отличается от него внешне. Гранулы из кварца темнее.

Измельченная на вальцах глина отправляется в печной барабан. Его диаметр достигает 5-ти метров. В длину установка может быть все 70. Высокая температура внутри барабана поддерживается форсункой.  Жар высушивает глину.

Если нужен максимально теплый и почти не впитывающий воду материал, породу оплавляют. Плотная корочка защищает гранулы от воды. При этом, внутри керамзита формируются полости с воздухом. Процесс подстегивают отправляемые в барабан добавки типа оксида железа.

К земле барабан для сушки керамзита расположен под наклоном. Сформированные гранулы ссыпаются в емкость-приемник под действием силы тяжести. Далее, продукцию фасуют в полипропиленовые мешки или реализуют в рассыпную.

Декоративный керамзит

Оттачивают нюансы производства героя статьи и придумывают новые подходы в НИИ «Керамзит». Это единственный научно-исследовательский институт в России, в котором прицельно изучают гранулы глины, экспериментируют с ними.

Находится НИИ в Самаре. Там же добывают редкую черную глину. Породу извлекают с 7-метровой глубины.  Керамзит получается темным, словно шунгизит, и перекликается с ним свойствами. Черная глина менее пориста и более долговечна, чем красные и белые сорта.

В применении керамзита важна его прочность. Делают проверочный тест. Гранулы насыпают на асфальт и давят ногой. Если «бусины» раскрошились, а цена керамзита за 1 м3 высока, запросы необоснованны.

Керамзит производится различных фракций

Переплачивать стоит за гранулы, оставшиеся целыми. Впрочем, в некоторых сферах крепость героя статьи второстепенна. В стяжке пола, к примеру, гранулы укрепит бетон, а сухую засыпку прикроет и защитит финальное покрытие. Здесь главное – теплоемкость керамзита.

В стенах лабораторий можно проверит и радиоактивность героя статьи. Так поступили, к примеру, в Чувашии. В центр гигиены и эпидемиологии отдали производимый здесь керамзитобетон.

Проверяли его по методе, аттестованной в НИИ имени Менделеева. Радиоактивность блоков в разы ниже допустимой для строительных материалов нормы. Раз радиоактивные нуклиды содержатся в земной коре, они попадают и в производимую человеком продукцию.

Керамзит используют в ландшафтном дизайне

Важно, чтобы излучение от нее не было излишне активным. Что же касается керамзита, фон у некоторых образцов отсутствует полностью. Так что, материал могу легко применять люди с фобией радиоактивности и все те, кто желает максимально обезопасить себя и свою семью.

Фенола, формальдегидов и прочих не радиоактивных, но вредных и летучих компонентов в глиняных гранулах тоже нет. Однако это, вопрос спорный. Работая с низкокачественной глиной,  ее свойства улучшают с помощью синтетических добавок. Выявить их может, опять же, лишь экспертиза в «Центре Стандартизации», «Роспотребнадзоре».

Использование в строительстве

Кроме, использования керамзита как утеплителя в виде насыпного материла, он применяется при изготовлении различных строительных изделий:

1. 
2. Важное значение при строительстве многоэтажных зданий имеют железобетонные плиты с керамзитовым наполнителем. Конструкция здания обычно не предусматривает нагрузку на внешние стены, а вот коэффициент теплопроводности при этом играет важную роль.
3. Лёгкие пустотелые керамзитовые блоки и кирпичи всегда были популярны у населения. Низкая цена, лёгкие, удобные при укладке они просто идеально подходят для индивидуального строительства. Главное, соблюдать требование – хорошо изолировать от влаги.

Применение материала в сельском хозяйстве

Аграрии успешно используют его в процессе выращивания овощей. Отличный дренаж, он отводит излишки воды от корневой системы растений, предотвращая развитие гнили и грибков. Зерна оптимизируют воздухообмен растений, особенно тех, что высажены в плотные глинистые почвы. Гранулы можно добавлять при обустройстве грядок, для эффективного дренажа будет достаточно слоя толщиной 2-3 см. Причем делать это можно и на домашнем огороде.

В домашних условиях зерна используют и при выращивании горшечных цветов. С таким дренажом они выглядят намного лучше. Еще одно перспективное направление использования керамики — гидропоника. Гранулированный материал с успехом заменяет почву для растений. Его пористые разновидности сначала впитывают питательный субстрат, а потом постепенно отдают его корням. Происходит своеобразное дозирование питания, что благотворно сказывается на развитии растений. 

Мы разобрали, как производят керамзит. Благодаря хорошим эксплуатационным характеристикам и относительной дешевизне область его применения очень широка. Но было бы ошибкой думать о полной универсальности материала. Существует несколько его разновидностей, оптимально подходящих для разных целей. Это нужно обязательно учитывать при выборе гранул. 

Состав керамзита

Основным материалом, из которого изготавливается строительный керамзит – это осадочные глинистые породы. Состав глинистых пород достаточно разнообразен и включает в себя не только обычную глину, а разнообразные примеси: кварца до 30%,  органических соединений, полевого шпата, карбонатов и незначительное количество соединений разного рода металлов. Состав керамзита зависит от особенностей той или иной местности,  где осуществлялась добыча сырья для производства.

Кроме изначально содержащихся в сырье компонентов, для достижения эффекта вспучивания в состав, на стадии производства могут добавляться искусственные примеси и органические соединения (соляра и масло).

Основные характеристики

Прежде всего, стоит отметить, что параметры данного материала были указаны в ГОСТ 9757–90, который касается качества любых пористых материалов, используемых в строительстве. При этом ряд показателей, которые не регулируются, остается не менее важным.

1. Фракционный состав. Выделяются 3 фракции: 5–10 мм и 10–20 мм, а также 20–40 мм. В отдельную категорию относят фракции, которые практически никогда не используются в строительстве. Речь идет о гранулах или щебне размерами в 2,5–10 мм и 5–20 мм. Материал, который применяется в качестве теплоизолирующей прослойки, может иметь любую фракцию. Это объясняется необходимостью качественного заполнения всех пустот.
2. Марки по насыпной плотности. Всего существует 7 марок. При этом разновидности 700 и 800 производятся только под заказ. Необходимо учитывать тот факт, что реальный объемный вес превышает насыпную плотность примерно в 1,5 раза. Соответственно, речь идет о плотности без учета расстояния между частичками и отдельными гранулами.
3. Марки по прочности. Для керамзитного гравия и щебня выделяют 13 и 11 марок соответственно. Важно помнить, что одна и та же марка обоих видов керамзита свидетельствует о разной прочности. Стоит учитывать тот факт, что при возрастании плотности прочность также увеличится. Такая взаимосвязь регулируется вышеупомянутым ГОСТ, благодаря чему производство некачественного керамзита повышенной плотности исключено.
4. Коэффициент уплотнения. Данная величина не должна превышать 1,15. Ее учитывают при уплотнении массы в процессе транспортировки.
5. Теплопроводность. Это самый важный параметр, свидетельствующий о теплоизоляционных характеристиках керамзита. В среднем такой коэффициент равен 0,1–0,18. Сразу можно заметить, что диапазон довольно узкий, а это подтверждает отличные теплоизоляционные характеристики любой разновидности керамзита. Чем больше плотность, тем выше коэффициент теплопроводности. Такая особенность объясняется уменьшением размера и количества пор, где содержится воздух.
6. Водопоглощение. Это не менее важный параметр. Керамзит принято относить к устойчивым материалам, поскольку такой параметр колеблется в пределах от 8 до 20%.
7. Звукоизоляция. Керамзит, как и другие материалы, отличающиеся своей теплопроводностью, имеет неплохие звукоизоляционные характеристики. Лучший результат можно достичь при сооружении пола из древесины, где керамзит выполняет функцию прослойки между поверхностью и самой межэтажной плитой.
8. Морозоустойчивость. Наличие глины и незначительное водопоглощение обеспечивают повышенную морозоустойчивость.

Преимущества керамзита

— Теплоизоляция и звукоизоляция. Керамзит имеет низкий коэффициент теплопроводности, и по данному показателю вполне сравним с деревом. Благодаря данной особенности слой керамзита надежно защищает стены, полы и крышу дома от зимних холодов. Более того, помимо сохранения тепла, керамзит славится своими звукоизолирующими свойствами, отлично защищая жилище от постороннего шума. При этом данный утеплитель не привлекает насекомых и грызунов, чего нельзя сказать о том же пенопласте.

— Дешевизна. Главным преимуществом керамзита является его низкая стоимость. Нет другого утеплителя, который при сохранении своих свойств, стоил бы так дешево. Особенно это актуально при утеплении подсобных помещений, подвалов и крыш домов, т.е. мест, на утепление которых хозяева не желают тратить много денег. Этим объясняется незаменимость керамзита в промышленном строительстве.

— Устойчивость к огню. Керамзит не горит и не тлеет, а это один из ключевых факторов при выборе утеплителя для дома. В отличие от минеральной ваты, пенопласта и прочих теплоизоляционных материалов, которые не только склонны к горению, но и выделяют в атмосферу вредные вещества, керамзит способен защитить жилище от проникновения огня.

— Морозоустойчивость. Данный утеплитель устойчив к перепадам температур и не меняет своих свойств, вне зависимости от того, жара на улице или лютый мороз. Этой особенностью пользуются строители, утепляющие керамзитом подвальные помещения, расположенные под землей, а также неотапливаемые помещения, расположенные над подвалами.

— Экологичность. Керамзит – экологически чистый материал, который не выделяет вредных веществ атмосферу и никак не влияет на здоровье человека. А это огромное преимущество перед утеплителями, выпускаемыми из синтетического волокна.

— Низкий вес. Благодаря легкости этого утеплителя он не создает дополнительной нагрузки на строение, а для его засыпки нет необходимости создавать специальный каркас.

— Долговечность. Учитывая, что материалом для изготовления керамзита является глина, можно не сомневаться, что этот материал «переживет» строение, в котором является например утеплителем для пола.

— Простота монтажа. Керамзит, без преувеличения, самый простой из известных строительных утеплителей, а потому справиться с ним сможет любой человек, даже без навыков в строительном деле.

Недостатки керамзита

— Хрупкость. Нужно заметить, что керамзит – хрупкий материал. Повредив оболочку, керамзитовый шарик тут же теряет свои теплоизоляционные свойства, а значит, годится разве что в качестве добавки в бетонную смесь.

— Большой слой теплоизоляции. Чтобы обеспечить нормальную теплоизоляцию следует насыпать большой слой керамзита. В этом плане данный материал не подходит для помещений с низкими потолками.

— Низкая влагостойкость. Пористая поверхность керамзитных шариков легко впитывает влагу, а значит, при нарушении правил монтажа, этот материал может натягивать влагу из окружающей среды, становясь причиной распространения плесени и грибка.

Разновидности керамического материала

Основным признаком, по которому осуществляется классификация, является величина зерен. Исходя из этого, различают три группы:

Керамзитовый песок

Размер гранул не превышает 5 мм. Изготавливается методом измельчения крупных фрагментов керамической массы или обжигом остатков глиняного сырья. Мелкая фракция хороша в качестве наполнителя при изготовлении цементных растворов, сверхлегких бетонов и т.д.

Керамзитовый гравий

Представляет собой зерна только округлой формы размером от 5 до 40 мм. Производятся путем вспучивания заготовок из глины в печах. Обладают максимально высокими изоляционными характеристиками. Используется в качестве утеплителей различного назначения и при производстве бетонных блоков.

Керамзитовый щебень

Это самые крупные элементы, размером от 5 до 40 мм. Причем разница в размерах может быть значительной. Форма встречается любая, но чаще всего это угловатые детали. Изготавливается путем измельчения кусков керамической массы. Чаще всего используется в качестве наполнителя в процессе изготовления легких бетонов.

Описание теплопроводности

Низкий уровень теплопроводности керамзита объясняется его пористой структурой

Способность утеплителя передавать энергию от нагретых слоев к частям с меньшей температурой называется теплопроводностью. Процесс обеспечивается хаотичным передвижением молекулярных частиц, его интенсивность зависит от влажности, уплотненности, размера пор.

Физический процесс проведения тепла ускоряется при большой разнице температур снаружи и внутри строения. Спонтанная передача энергии всегда протекает от более горячей среды в направлении холодного окружения и происходит до появления термодинамического равновесия.

Коэффициент теплопроводности

Чтобы численно выразить способность материала к передаче энергии, существует коэффициент теплопроводности. Показатель говорит о количестве тепла, протекающего через образец материала в заданных условиях. Испытательный эталон всегда имеет одинаковые размеры по длине, ширине и площади и проверяется при стандартной разнице температур (1 К). Коэффициент теплопередачи измеряется в Вт/м·К, что соответствует Международной системе единиц.

Название коэффициента термического сопротивления применяется в строительной области. Теплопроводность керамзита составляет 0,1 – 0,18 Вт/м·К. Качественный материал характеризуется численным показателем 0,12 – 0,17 Вт/м·К, утеплитель с такими свойствами сохраняет до 80% внутреннего тепла.

Факторы, влияющие на величину теплопроводности

Теплопроводность зависит от способа производства материала и величины гранул

Керамзит применяется в строительстве в качестве пористого насыпного утеплителя или в виде наполнителя при производстве облегченных бетонов. Гранулы получаются методом обжига глинистого сланца или глин и имеют овальную, круглую форму, иногда с острыми углами. Строительный материал производится в виде песка.

Насыпная плотность керамзита находится в диапазоне 150 – 800 кг/м3, объемный вес зависит от технологического режима при получении. Способность проводить тепло зависит от величины гранул, пористости материала и его влажности.

Фракция керамзита

При сравнении характеристик получается вывод, что теплопроводность уменьшается с увеличением размера гранул. Средний и крупный гравий лучше использовать для изоляции ненагруженных крыш и перекрытий из дерева. Мелкозернистый керамзит применяется для облегченной стяжки пола.

Фракции керамзита устанавливаются в соответствии с нормами ГОСТ 9757 – 90:

1. От 5 до 10 миллиметров определяется мелкая группа. Материал применяется для производства стеновых блоков из керамзитобетона. Наполнитель из мелких гранул используется в бетонной стяжке покрытия или перекрытия, т. к. крупные части увеличивают толщину слоя.
2. От 10 до 20 мм – средняя фракция. Материал в насыпной массе хорошо изолирует от холода полы, чердачные перекрытия, применяется для утепления участков газонов и дренирования земли. Фракция редко используется в стяжках и бетонных полах, добавляется в раствор, если толщина слоя не имеет значения.
3. От 20 до 40 мм – крупные гранулы. Ими утепляют теплотрассы, подвалы, полы подсобных помещений, делают изоляцию здания от шума.

Прослойки насыпного утеплителя эффективно защищают от холода, если используется одновременно 2-3 фракции. Так заполняются пустоты, увеличивается жесткость, предупреждается конвекция потоков.

Пористость

В процессе производства сырье нагревается и вспучивается, образуя поры

Сырье помещается в барабаны, где оно вращается и одновременно нагревается до высоких температур. В таких условиях материал вспучивается, получаются пористые гранулы, которые защищаются снаружи запекшейся коркой из глины. Большинство пустот замкнутые, перегородки между ними также содержат пустоты.

Размер пор регулируется введением цитрогипса и минеральных примесей в шихту при производстве. Добавка в количестве от 1 до 3% формирует замкнутые пустоты величиной до 1 мм. Увеличение объема присадки до 4–9% ведет к расширению пор до 1,5–2 мм, при этом число замкнутых каверн увеличивается. Количество изолированных пустот повышает теплозащитные свойства и уменьшает впитывание воды.

Влажность

Водопоглощение керамзита колеблется в пределах 8 – 20%. При попадании влаги внутрь материала увлажняются поверхности гранул, которые медленно впитывают жидкость. Постепенно вода попадает внутрь сфер через микроскопические трещины и удерживается внутри. Керамзит накапливает влагу и трудно ее отдает. Увеличивается масса, изменяются характеристики теплопроводности керамзита, снижается прочность.

Сухой керамзит выдерживает до 25 серий заморозки и оттаивания, влажный разрушается от расширения воды при отрицательных температурах. Керамзит защищается гидро- и пароизоляционными пленками от увлажнения.

Использование в качестве утеплителя

Полы

При использовании керамзита для утепления полов берётся керамзит средних гравийных фракций. На подготовленные столбики укладываются лаги. Засыпается утеплитель до основания лаг. Застилается черновой пол. Делается пароизоляция. Укладывается финишный пол.

Иногда, если высота строений не позволяет использовать полы первого варианта, поступают проще. На подготовленное бетонное основание засыпают мелкий керамзит. Укладывается армирующая сетка и пароизоляция. Сверху заливается черновая бетонная стяжка. Далее делается черновой и финишный пол.

В банях и гаражах технология немного отличается. На земле стелется гидроизоляция, так чтобы края заходили на стены. Устанавливаются маяки и заливается керамзит — цементной смесью. Соотношение: 1 долю цемента смешиваем с 2 частями песка, добавляем 3 части керамзита и разводим 1 частью воды. После затвердевания выравнивается цементным молочком. Черновые полы готовы.

Подсчет количества керамзита для пола

Вычисления помогут узнать количество материала для засыпки под стяжку и производятся так:

1. При стандартной толщине слоя 1 см на квадратный метр помещения нужно 0,01 м3 гранул. В литрах величина равняется 10 л/м2.
2. Подсчет количества материала по формуле V = S х R, где V – количество стройматериала, S – площадь напольного покрытия, R – затраты на 1 квадрат.

Чем больше слой керамзита, тем эффективнее теплозащита.

Перекрытия

В качестве утепления чердачных перекрытий используется крупный керамзит. Здесь важно обеспечить нагрузку на балки перекрытия. Вторая особенность – выбирается технология, предотвращающая попадания воды на керамзит. При впитывании воды его теплоизоляционные свойства могут ухудшиться в несколько раз.

Керамзит засыпается исключительно на подложку. Желательно, чтобы она была и изолятором пара. Толщины слоя достаточно 10–20 см. Сверху делается гидроизоляция и цементно-песчаная стяжка.

В холодное время года желательно провести простой тест на теплопроводность чердачного перекрытия. Замеряется температура на поверхности керамзита. В течение нескольких часов прогревается помещение. Снова замеряется температура на перекрытии. Если она изменилась существенно, то стоит смотреть где допущена технологическая ошибка при утеплении.

Расчет материала для кровли

Пример расчета количества керамзита для кровли

При расчете утеплительного материала принимается во внимание формула V = S х h х К, согласно которой:

• V – объем глиняных фракций;
• S – утепляемая площадь;
• H – толщина теплоизоляции;
• К – коэффициент усадки. Для плоской кровли он равняется 1.2, для скатной – 1.1.

Производители поставляют сыпучий материал в мешках, где объем указывается в литрах. 1 кубометр равен 1000 л, поэтому итоговый результат нужно умножить на 1000 и разделить на литры в мешке.

Как качественный утеплитель для фундамента, стен, пола и кровли керамзит очень популярен. Причина использования материала – простота укладки, отличные теплоизоляционные свойства и недорогая стоимость. Перед началом работ необходимо просчитать объем гранул и выбрать технологию.

Стены

Не менее интересно использовать керамзит и для частного домовладения.

Возведение стен из керамзит — цементных блоков не представляет сложности. При желании такие блоки можно сделать и самостоятельно. Дом из блоков получается тёплым и нагрузка на фундамент относительно небольшая.

Неплохие получаются дома, если использовать технологии керамзитобетонных стен. Возводить такие дома удобно в местах, удалённых от заводов стройиндустрии, где затруднена подвозка строительных блоков.

Важно. При изготовлении бетонных смесей для производства блоков, используется керамзитовый гравий средних фракций как наполнитель.

Простой и эффективный способ строительства насыпных домов с использованием керамзита. Технология доступная любому и максимально дешёвая. Подготовленный каркас из бруса обшивается любым листовым материалом, так чтобы между листами оставалось пространство – 150–300 мм. Свободные полости заполняются мелким керамзитовым гравием. Такая конструкция простоит долго и будет хорошо предохранять от холода и жары. При этом нет опасности, что в стенах заведутся грызуны, или появится грибок. Главное хорошо гидроизолировать все возможные пути попадания влаги.

Количество керамзита для стен

Расчет количество материалов для утепления пола

Считать показатель толщины теплозащиты необходимо с учетом:

• коэффициента теплопроводности – 0,17 Вт/мК;
• минимальной толщины засыпки – 20 см;
• теплового сопротивления – по формуле R = толщина стены/КТС (теплопроводность).

Согласно СНиП 22.03.2003 во внимание принимаются климатические условия местности.

Производители и цены

Сегодня керамзит представлен в широком ассортименте. Главное при выборе обратить внимание на проверенных производителей.

К их числу можно отнести:

• Керамзит- цена 125 рублей за мешок
• «Клинстройдеталь» – цена 250 рублей за мешок;
• ПСК комбинат – цена 100 рублей за мешок;
• «КСК Ржевский» – цена 180 рублей за мешок;
• «Мелиз» – цена 150 рублей за мешок;
• «Эксперимент» – цена 240 рублей за мешок;
• «Керамзитовый завод Алексинский» – цена 190 рублей за мешок;
• «Белкерамзит» – цена 170 рублей за мешок.

На видео – свойства керамзита для пола:

Керамзит – это популярный материал, который используют в качестве теплоизоляции. Он имеет отличные показатели теплопроводности, звукоизоляции и морозостойкости. Его активно применяют при утеплении деревянных полов, при изготовлении фильтров для скважин или производства бетона. Покупать материал необходимо только у проверенных производителей, чтобы не переживать за счет качество керамзита.

Совет при покупке

Керамзит любой фракции продается в мешках или навалом по количеству кубометров. По пути следования к заказчику, он уплотняется и получится количество меньше от заказанного. Расфасовка в мешках более точная, размещать его значительно проще, его не разнесет по всей площадке, не растопчут дети и животные.

Полезные видео

Керамзит как превосходный утеплитель – основные характеристики:

Заключение

Значение керамзита, как утеплителя, сильно преувеличено. Во-первых, он является утеплителем условно — очень высокий коэффициент теплопередачи, во вторых, это дорого, несмотря на то, что сам по себе материал имеет бюджетную стоимость.

Применение оправдано при использовании в составе цементных растворов (керамзитоцементные стяжка и блоки) и отсыпке теплоизоляционной подушки по грунту. В остальных случаях необходимо все просчитывать и взвешивать, пользуясь изложенной на сайте информацией.