Саманное строительство

О данном материале знают не все, исходя из этого он в большинстве случаев вызывает большое количество вопросов у начинающих строителей. Но в действительности все весьма просто – герой данной статьи более известен как саман (смесь глины с соломой). В

Общие сведения

Бетон на глине, наиболее известный как саман, может состоять из различных природных и искусственных компонентов (см. видео в этой статье).

Самый простой рецепт приготовления самана это:

  • глина, выполняющая функцию вяжущего;
  • наполнитель — традиционно солома, но могут использоваться и другие составляющие, такие как полимерные волокна, керамзит и пр.;
  • вода, служащая растворителем для этой смеси.

Свойства

Свойства глинистого бетона

Свойства глинистого бетона

Оптимальная плотность глинобетонных изделий, изготовленных на основе растительных заполнителей (солома, опилки) составляет 500–600 кг/м3. Плотность конструкционного уплотненного глинистого бетона (кирпич сырец и др.) может достигать 1700–2200 кг/м3 и более — в зависимости от крупности и вида заполнителей.

Саман обладает следующими преимуществами:

  1. Высокие теплоизоляционные свойства.
  2. Теплоустойчивость материала в 4 раза превышает аналогичные характеристики бетонов на цементном вяжущем. Дом из глинистого бетона отвечает всем температурным условиям и нормам относительной влажности (зимой— тепло; летом — прохладно).
  3. Повышенные показатели огнестойкости.
  4. Качественная звукоизоляция.
  5. Возможность приготовления смесей своими руками в домашних условиях.
  6. Цена материалов, для приготовления глинобетона, практически нулевая, а производство не требует специального оборудования и инструмента, что очень выгодно для индивидуального строительства.
  7. Глиносырцовые материалы — это изделия многократного использования. Для этого их достаточно размочить в воде, отформовать, и новое изделие готово.
Саман

Саман

Недостатки:

  • низкая влагостойкость;
  • высокая усадка в момент твердения и набора прочности изделий;
  • большой промежуток времени набора прочности (высыхания);
  • низкая трещиностойкость;
  • невозможность возведения зданий в зимний период.

Виды

Глинофибробетон

Глинофибробетон

В зависимости от эксплуатационных требований и вида заполнителя, глинистый бетон, как и цементные бетоны, подразделяется на несколько категорий это:

  1. Глинофибробетон — материал, состоящий из смеси глинистого грунта и соломенной фибры, с нормируемой плотностью более 1200кг/м3. В целях повышения теплофизических характеристик изделий, предпочтение отдается злаковым растениям с тонкими плотными стеблями.
  2. Глинистый бетон на минеральном заполнителе (плотность 500–1200 кг/м3). При правильно запроектированном соотношении заполнителей, есть вероятность полностью устранить усадку в момент твердения смесей. Широко применяется в монолитном строительстве.
Материал на минеральном заполнителе

Материал на минеральном заполнителе

  1. Глинопробкобетон (300–450 кг/м3) представляет собой раствор глинистого вяжущего и пробковой крошки. Первым и главным недостатком данного материала является высокая цена заполнителя. Второй — значения прочности на сжатие гораздо ниже вышеперечисленных аналогов.
  2. Глинодеревобетон (500 кг/м3) — смесь глины, древесных опилок, щепы или стружки. Обладает высокой теплоизоляционной способностью, но при этом имеет низкую прочность.
Глинодеревобетон

Глинодеревобетон

  1. Глиногазобетон (90 кг/м3) — это геополимер, состоящий из глинистого порошка, мела, кварцевого песка и жидкого стекла. Пористость структуры материала достигается путем введения в раствор газообразующих присадок. Время набора прочности, при температуре воздуха 20°С, составляет 2 часа с момента заливки в опалубку.

Применение

Конструкционный блок

Конструкционный блок

Производство глиносырцовых изделий в промышленных масштабах, неоправданно ограничено, и заключается, в основном, оборудованием «глиняного замка» (слой гидроизоляции) в период обратной засыпки фундаментов. А также, возможно применение данного материала в качестве теплоизоляционного слоя при устройстве пола.

А вот за рубежом, разработаны даже государственные стандарты для глинистого бетона, регулирующие производство и его применение в современном строительстве. Согласно разработанным нормам и технологиям улучшения качества глинобетонных изделий, глиносырцовые материалы широко применяются для возведения малоэтажных зданий.

В частности, грунтобетон может полноценно использоваться:

  1. Для возведения монолитных сооружений в гражданском строительстве (стены, перекрытия, кровли и пр.);
  2. Для производства сборных глинобетонных конструкций (кирпич, блоки, плиты перекрытий, своды и др.).

Как видим, из вышеперечисленного ассортимента, глина в бетоне может служить не только в качестве примесей улучшающих или ухудшающих характеристики изделий, но и исполнять роль основного вяжущего в производстве качественных бетонных конструкций. По результатам исследований, проведенных профильными строительными компаниями, глиносырцовые материалы ни в чем не уступают цементным бетонам.

Материалы

Основным материалом для производства глинистого бетона служит глинистый грунт, который в основном и влияет на свойства всего композита.

Вяжущие

Глинистое вяжущее

Глинистое вяжущее

Грунт, применяемый для изготовления глинобетона — это результат выветривания полевошпатовых и силикатных пород, состоящих в основном из глинистых материалов таких как:

  • каолинит;
  • гидрослюда с примесью кварца;
  • монтмориллонит;
  • слюда вторичного кальцита;
  • опал и др.
Разновидность глинистого грунта

Разновидность глинистого грунта

Состав и характеристики глинистых грунтов обусловлены их местонахождением (см. фото).

Они состоят:

  • из глинистых, фракции менее 0,002 мм;
  • песчаных — 0,02–2,00 мм;
  • пылевидных частиц с размером зерен 0,002–0,06.

Глинистые включения являются связывающими компонентами для более крупных составляющих грунта, а песок и пыль (крупные ингредиенты) выступают в качестве фильтров.

В зависимости от доминирования тех или иных зерен, грунт может быть:

  • тощим;
  • средним;
  • жирным.

Глиной называется грунт, в котором содержание глинистых компонентов более 30%.

Заполнители

В современном глинобетоне, в качестве органических и неорганических заполнителей, могут выступать следующие материалы:

  1. В качестве классического заполнителя глинистого бетона выступает солома хлебных злаков (фибра). Наиболее качественные изделия получаются из фибры ячменных сортов. Нарезку соломы производят ручным или механизированным способом. Длина нарезанных волокон не должна превышать ширину запроектированного строительного материала.
Солома хлебных злаков

Солома хлебных злаков

  1. Керамзит, получаемый в процессе переработки легкоплавкой глины при температуре 1200°С. В момент обжига, глинистый материал превращается в пластичную массу и вспучивается. На изломе, гранула керамзита, выглядит в виде пористой застывшей пены.
Керамзит

Керамзит

  1. Пеностекло — это искусственный материал, похожий на пемзу. Под действием высоких температур, размолотое стекло спекается с древесным углем, известняком или другими материалами, выделяющими газ в процессе термообработки. В результате чего получается прочное соединение с плотностью 100–700 кг/м3.
Пеностекло

Пеностекло

  1. Вспученный перлит приготавливают при температуре 1000°С путем обжига стеклообразных водосодержащих вулканических пород.
Вспученный перлит

Вспученный перлит

  1. Вулканический туф — горная порода, образовавшаяся в процессе вулканических извержений.
Вулканический туф

Вулканический туф

  1. Пемза — пористый вулканический материал (плотность 500–750 кг/м3), являющийся продуктом быстрого твердения средних и кислых лав.
Вулканическая пемза

Вулканическая пемза

Предисловие к русскому изданию

Предлагаемая вниманию читателей книга Гернота Минке «Глинобетон и его применение» является пятым изданием и вышла в свет в ряде зарубежных стран. Интерес к глиносырцовым материалам, изготовленным из связных грунтов (глин, суглинков, супесей) без об жига, в последние годы значительно возрос. Грунтовые строительные материалы разделяют на водостойкие и неводостойкие. К водостойким относят грунтобетон (или цементогрунт), где в качестве вяжущего применяют цемент (известь, гипс и т.п.). У неводостойких глиносырцовых материалов (глинобетон) связующим являются глинистые частицы размером менее 0,005 мм, В качестве заполнителей в глинобетоне применяют местные органические (солома, льняная и конопляная костра и т.п.) и минеральные (песок, гравий и т.п.) материалы.

Практический интерес представляют данные о свойствах глиносырцовых материалов, применение которых в жилищном строительстве позволит регулировать влажность и создавать благоприятный климат в помещении, а также результаты исследований по влиянию сводчатых и куполообразных покрытий из глинобетона на психологическое состояние жильцов.

В русском издании книги сохранена классификация глинобетона, принятая в Германии, которая в определенной мере отличается от отечественной. Монография знакомит читателей с немецкими стандартами и методами испытаний, а также с зарубежным опытом возведения конструкций и применения глинобетона. Кроме того, многие специальные понятия, применяемые в строительной отрасли Германии, не имеют прямых аналогов в русском языке, в связи с чем при шлось расширить существующую терминологию. По этой причине пришлось отказаться от предметного указателя в русском издании, имеющегося в оригинале, так как при отсутствии многих точных терминологических аналогов в русском языке этот указатель теряет свой смысл.

Главным преимуществом книги является ее комплексность. В ней охвачены все основные вопросы: улучшение свойств глинобетона, защита глиносырцовых поверхностей от атмосферных воздействий, проектирование частей грунтовых зданий, технологии возведения конструкций. Большой интерес представляет раздел, посвященный устойчивости куполообразных и сводчатых покрытий из глинобетона.

Такое многоплановое издание в отечественной литературе отсутствует, поэтому опубликование книги в России восполняет этот пробел. В книге сочетаются теоретическая проработка вопросов с конкретными практическими рекомендациями. Монография прекрасно иллюстрирована, что повышает наглядность изложения, насыщена большим количеством примеров практического характера, что усиливает ее прикладную значимость.

Для широкого круга отечественных специалистов, безусловно, представит интерес богатый зарубежный опыт грунтового строительства.

Следует полагать, что русское издание книги «Глинобетон и его применение» заинтересует широкий круг российских читателей. Ее можно рекомендовать инженерам-проектировщикам, строителям и архитекторам. Книга может служить учебным пособием по курсам: строительные материалы и технология строительного производства. Монография может быть полезна для студентов и аспирантов строительных специальностей, а также представит значительный интерес для частных застройщиков.

Е.А. Прозоров, канд. техн. наук, зав. лабораторией АОЗТ «ЦНИИОМТИ» 

История

Саман является одним из древнейших строительных материалов. Его использовали древние египтяне ещё в 5—4 тысячелетии до н. э. Саманные стены обороняли вторую Трою (2600—2300 годы до н. э.). Основное применение материал находил в местах, не имевших лесов, и, как следствие, возможности возводить деревянные постройки[4].

Сферы применения глинопорошков на основе бентонита:

-Формовочные смеси – в сочетании бентонита с огнеупорными материалами.

-Сорбционные реагенты для очистки пищевых жидких сред, природных, технических и сточных вод.

-Формирование железорудных окатышей в металлургии.

-Гидроизоляция оснований в строительстве.

-Буровой раствор при вертикальном и горизонтальном бурении.

-В качестве пригруза забоя.

-Бентпорошок для винпрома.

-Бытовое применение – наполнитель туалетов для домашних животных.

Применение глины в строительстве

Date 12.03.2012
Author By ipadminka
Category Строительные материалы

GardenWebГлина. Глина является пластичной осадочной породой, которая, преимущественно, состоит из глинистых минералов. Плотная глина, лишённая примесей — доступное и ценное сырьё, используемое в строительстве. Глина применяется в глинобитных вариантах стен, а также для изготовления сырцового (саманного) либо керамического (обожжённого) кирпичей.

Дабы определить качество и пригодность глины на участке земли либо в близлежащем карьере, надо провести экспериментальные испытания сырья.

Насыпьте в ведро 2 кг грунта, который подлежит исследованиям. Добавьте в ведро 7-8 л воды. Тщательно перемешайте и оставьте на сутки. Грунт под воздействием воды размягчиться. Песок отделиться от пылеватого суглинка. На следующий день грунт с водой опять надо размешать. Только на сей раз мутную воду с пылеватым суглинком сразу же сливают. На дне ведра при этом должны остаться лишь песок да глина. Смесь может быть несколько засоренной мелкими камешками.

Взвесьте осадок. Разница между начальной массой и конечной оказывается примесями. В итоге можно довольно точно (+/- 3%) определить процент глины.

Подобным методом отмучивают на строительной площадке пылеватый суглинок. Берут пару ящиков. Одни ящик устанавливают на уровне днища второго. Пятую часть верхнего ящика надо засыпать глинистым грунтом, вынутым из котлована. Затем доливают три объёма воды. Грунт надо тщательно перемешать с водой. Затем оставить на сутки. На следующий день раствор в ящике надо ещё раз тщательно перемешать и спустить в нижний ящик воду с растворённым в ней пылеватым суглинком. Чтобы в нижний ящик не попадали песок и гравий, отверстие должно быть закрыто плотной сеткой. Изнутри, на дне, располагают рейку шириной в 4 см. Рейка будет сдерживать тяжёлые частицы. В нижнем ящике раствор держат в течение суток. Надо выждать, чтобы ил осел. Вода стекает, а пылеватый суглинок останется на дне. Чтобы аккуратно выпускать верхнюю воду, во втором (нижнем) ящике надо обустроить из горизонтальных реек затвор. Швы между затвором затираются глиной. Выпуская воду, надо снимать постепенно одну рейку за другой.

Можно сэкономить до 50 % вяжущего при обустройстве теплоизоляции благодаря использованию пылеватого суглинка. Если в глинобетон добавить пылеватого суглинка, то он будет прочнее. К тому же, такой бетон превосходно сохраняет форму.

Введение

3D печать зданий и малых архитектурных форм является одним из развивающихся направлений в аддитивных технологиях. Ключевыми отличиями строительной 3D печати от прочих видов печати являются большая величина печатаемого объекта, его прочность и длительность эксплуатации в меняющихся климатических условиях, а также менее высокие требования к точности печати.

Основной подход, используемый в строительной 3D печати сегодня, заключается в послойном нанесении заранее приготовленной бетонной смеси по заданной траектории. Широкую известность подобный подход получил под названием Contour Crafting. В данной технологии, как правило, используются достаточно жидкие  бетонные смеси с большим сроком схватывания. Они промышленно выпускаются в виде сухих смесей и доступны,  однако ими сложно печатать объекты с гранями, сильно отклоняющимися от вертикали. Печать арочных и сводчатых конструкций такими материалами затруднена.

Объекты произвольной формы из бетона позволяет получать технология D-shape, вариант binder-jetting технологии для крупногабаритных изделий. Объект выращивается послойно в объёме, полностью заполненном сухим порошком, затем лишний порошок удаляется. Минусом данной технологии является то, что изделие должно целиком размещаться внутри ёмкости, заполненной сухой смесью, причём основная масса смеси не используется.

Другим радикально отличающимся способом строительной печати является печать полимер-бетонами, в которых неорганический заполнитель находится в матрице из термопластичного или фото- полимера. Данный подход позволяет печатать геометрию любой сложности, доступной 3D печати пластиками (в том числе сводов и перекрытий), однако использование пластиков в качестве строительного материала имеет известные минусы (высокая стоимость пластика в сравнении с неорганическими материалами, меньшая огнестойкость, меньший срок службы). Помимо этого существуют технологии печати  серобетонами, вспенивающимися композициями, торкрет-бетонами и пр..

Данная работа посвящена применению в 3D печати такого материала, как грунтобетон. Рассматриваются некоторые особенности работы с этим материалом, его отличительные свойства и их влияние на процесс 3D печати, а также полученные результаты.

Цель

Главной целью данной работы являлось выяснение принципиальной возможности 3D печати объектов с сильно отклоняющейся от вертикали геометрией (своды, арки) используя материал, изготовленный из доступного минерального сырья (грунтобетон).

Задачи

Исследование свойств смеси для 3D печати:

  • определение минимального напряжения сдвига свежезатворенной смеси;
  • определение способности смеси к пластической деформации без разрывов;
  • определение прочностных характеристик затвердевших композитов (сопротивление сжатию, разрыву) в зависимости от влажности;

3D печать:

  • разработка ЧПУ роутера достаточного размера и несущей способности;
  • разработка прототипа печатающей головки для печати модельной смесью и печать тестовых образцов;
  • разработка прототипа печатающей головки для печати целевой смесью и печать тестовых образцов.

Технология изготовления

Изготовление саманного кирпича

Сушка кирпича на открытом воздухе

(село Милянфан, Киргизия)

Глинистый грунт разводят водой, разминают в ямах, ящиках или на ровных площадках и тщательно перемешивают с добавками.

  • увеличивают прочность на растяжение целлюлозные волокна:
    • резаная солома
    • костра
    • мякина
    • древесная стружка
    • навоз
  • уменьшают усадку при высыхании:
    • песок
    • гравий
    • щебень
    • керамзит
  • ускоряют твердение и повышают прочность и водостойкость:
    • цемент
    • известь
  • улучшают укладываемость (пластификаторы):
    • жидкое стекло
    • казеин
    • костный клей
    • молочная сыворотка
    • навозная жижа
    • патока
    • крахмал и др.

Сырцовая прочность при растяжении глинобетона зависит от жирности глины и времени приготовления смеси. Оптимальное время перемешивания определяют опытным путём на небольших образцах.

Формы для изготовления самана делают одинарными, двойными, тройными, четверными и даже на 5 кирпичей. Формы для крупных блоков изготавливаются в виде ящика без дна, прочно сколоченного из досок толщиной 25—30 мм. Формы для саманного кирпича небольших размеров делают в виде ящика с дном. Размеры сырого кирпича не имеют чётких стандартов и в зависимости от местных условий могут быть крупного, среднего и мелкого размера (25×12×7 см).

Формировать саманный кирпич лучше весной, чтобы в течение лета стена могла хорошо высохнуть на солнце. Работы проводятся на ровной площадке. Форму смачивают водой, посыпают мякиной, чтобы глина не прилипала к стенкам. Берут ком глины, примерно равный объёму формы, и заполняют им форму, утрамбовывают с помощью ручной трамбовки и заглаживают, или же с силой бросают ком глины в ящик, тем самым достигая её уплотнения. Излишек глины снимают и перемешивают с общей массой. После трамбовки форму снимают и переносят на другое место для следующего заполнения.

Отформованные кирпичи выдерживают на формовочной площадке три дня. Если площадка правильно устроена, есть хороший сток дождевой воды, то небольшой дождь не опасен, в противном случае саман помещают под навес. После выдержки и сушки плашмя кирпичи ставят на ребро, с зазором между боковыми гранями для свободного прохода воздуха и просушивают ещё 3—7 дней, затем складывают в клетки, где саман окончательно просыхает и твердеет. Хороший кирпич прочен, не разбивается при падении с высоты двух метров.

Древний город из самана — Бам на юго-востоке Ирана.
Древний город из самана — Бам на юго-востоке Ирана.

Литейное производство:

Бентонит нашел широкое применение в литейном производстве. Он используется для изготовления форм отливок из цветных и черных металлов. Бентонит обладает высокой связующей способностью, прочностью для изготовления бездефектных и качественных отливок.

При повышении количества ионов натрия улучшаются механические свойства формовочных смесей, такие как уменьшение дефектов, при расширении формы для отливки, увеличиваются прочность всухую и время живучести формы.

Одним из основных показателей качества бентонитовых порошков для формовочных смесей является прочность на сжатие во влажном виде. Она составляет 0,9-1,1 кг/см2.

Приготовление грунтобетона

Приготовить глинобетон своими руками можно несколькими способами. Самый простой — это смешать резанную солому или опилки с достаточным количеством размоченной глины и залить в формы. Но, как уже описывалось выше, мы получим кирпич или блоки с низкими прочностными характеристиками.

Простейший способ приготовления глинобетона

Простейший способ приготовления глинобетона

Поэтому, не нужно спешить и экономить на материалах, а воспользоваться следующим способом.

Для изготовления 1м3 качественной смеси понадобится:

  • 200 кг резанной соломы, древесной стружки или опилок;
  • 70 кг извести-пушонки;
  • 300 кг глинистого грунта;
  • 300–350 л обычной воды.

К этим компонентам можно еще добавить некоторое количество керамзитового гравия.

Подсказки: количество воды, необходимое для замеса бетона, определяется опытным путем и зависит от естественной влажности грунта и заполнителей, при этом, важно чтобы раствор, в момент уплотнения, не вытекал из формы.

Необходимо заранее подготовить деревянные формы (без дна, рамки) и, по возможности — бетономешалку. Если нет — то емкость для замеса раствора.

Деревянные формы

Деревянные формы

Инструкция по приготовлению легкого глинобетона:

  1. В бетоносмеситель (50 л) или предназначенную емкость заливаем воду.
  2. Добавляем гашеную известь, опилки, цемент и все это тщательно перемешиваем, чтобы известковое молоко хорошо пропитало опилки.
  3. Затем, дозировано, при постоянном перемешивании — вводим тонкоизмельченную глину.
  4. Готовую пластичную смесь заливаем в формы.
  5. Лишний раствор, поверх формы, срезаем кельмой или рукой.
  6. При помощи трамбовок уплотняем глинистую массу. При легком уплотнении — получаем пористый теплоизоляционный материал. При сильном — конструкционные изделия.
  7. Отформованный саман защищают от прямых солнечных лучей, ветра и влаги, а для равномерного просушивания материала его периодически перекладывают (поворачивают) на разные грани.


Бетон на глине, при относительной влажности воздуха 44–81% и температуре 20°С, набирает прочность в течении 15–30 дней соответственно.

Легкий глинопробкобетон

Среди органических наполнителей кроме соломы и древесных опилок обычно применяют пробковую крошку. К преимуществам этого материала относится низкая насыпная плотность. Что касается недостатков, то данный заполнитель достаточно дорого стоит, помимо этого прочность на сжатие пробки существенно ниже керамзита.

Нужно заявить, что в строительных магазинах возможно отыскать сухие смеси, каковые содержат в своем составе следующие компоненты:

  • Измельченную глину;
  • Пробковую крошку;
  • Соломенную фибру;
  • Незначительное количество целлюлозы.

Такую смесь значительно чаще применяют в качестве теплоизоляции при возведении стен либо штукатурки. Перед применением смесь разводят в воде.

Плотность глинопробкобетона образовывает 300—450 кг на метр кубический. Коэффициент теплопроводности – 0,07—0,08 Вт/м К.

См. также

  • Котелец
  • Арболит
  • Дувал
  • Исландские дерновые дома
  • Глинобитные строения

Очистка:

Модифицированный бентонит натрия используют как флокуляционную добавку для очистки сточных вод от масел, жиров, органики, тяжелых металлов. Бентонит диспергируется в воде, увеличивая размер и вес хлопьев, выпадающих в осадок. Это позволяет связывать загрязняющие химические вещества, увеличивать прозрачность и фильтруемость воды.

Бентонит подходит для фильтрации и осветления вин и фруктовых соков. При добавлении его в продукт образуются хлопья, которые вместе с частицами мути оседают на дно, делая продукт прозрачным.

Способность бентонита впитывать влагу до 5 раз и образовывать при этом комки позволяет использовать его для кошачьих туалетов. Наполнитель выпускается в виде гранул.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...