На основе местных заполнителей (шлака, кирпичного боя, древесных опилок, камыша, соломы и т.п.) и неорганических вяжущих (цемента, извести, гипса, глины) получаются легкие бетоны, пригодные для возведения стен малоэтажных зданий.
Население издавна использует в строительстве каменноугольные шлаки. Смешав топливный или металлургический шлак с вяжущим, можно получить легкий и прочный материал - шлакобетон. По теплозащитным качествам он в 1,5 раза эффективнее полнотелого кирпича, а по стоимости примерно во столько же раз дешевле его. Стены из шлакобетона относительно долговечны: при хорошей влагозащите и надежном фундаменте срок их службы составляет не менее 50 лет.
Обычно для получения шлакобетона используют топливные шлаки. Они более доступны, чем металлургические, хотя по прочности и уступают им. Наиболее прочными и стойкими являются шлаки, получаемые от сжигания антрацитов. Шлаки бурых углей имеют в своем составе много неустойчивых примесей и мало пригодны для этой цели.
Остальные каменные угли дают шлаки с промежуточными свойствами, позволяющими широко применять их для получения шлакобетона. Шлаки должны быть чистыми и не содержать посторонних примесей: земли, глины, золы, несгоревших углей. Чтобы уменьшить содержание необожженных глинистых частиц и вредных солей, свежий шлак надо выдержать в течение года в отвалах на открытом воздухе, обеспечив при его складировании свободный отвод дождевых и паводковых вод.
Прочность и теплозащитные качества шлакобетона зависят от его гранулометрического состава, т.е. от соотношения крупных (5-40 мм) и мелких (0,2-5 мм) частей шлакового заполнителя. При шлаке бетон получается более легким, но и менее прочным, при мелком, наоборот, более плотным и теплопроводным.
Для наружных стен оптимальное соотношение мелкого и крупного шлака составляет от 3 : 7 до 4 : 6, для внутренних несущих стен, где главным достоинством является прочность, это соотношение изменяется в пользу мелкого шлака, причем кусковой шлак размером более 10 мм в состав шлакобетона в этом случае вообще не включается.
Для прочности часть самого мелкого шлака (примерно 25 % общего объема) заменяют песком.
В качестве вяжущего для шлакобетона применяют цемент с добавками извести или глины. Добавки сокращают расход цемента и делают шлакобетон более пластичным и удобоукладываемым.
Приготовление шлакобетона вручную выполняют в той же последовательности, что и обычного бетона. Сначала в сухом виде смешивают цемент, песок и шлак (крупные куски предварительно увлажняют), затем добавляют известковое или глиняное тесто, воду и снова все тщательно перемешивают.
Готовую смесь используют в дело в течение 1,5-2 ч после приготовления.
Монолитные стены из шлакобетона возводят в переставной щитовой опалубке высотой 40-60см, сбитой из толстых шпунтованных досок, покрытых изнутри рубероидом, линолеумом или синтетической пленкой
Щиты обычно крепят к неподвижным стойкам диаметром 12-18 см, устанавливаемым с двух сторон будущей стены через 1-1,5 м по фронту на всю ее высоту. Внутрь щитов вставляют временные распорки, а между стойками и щитами - клинья. Верх стоек скрепляют досками или стягивают скрутками из проволоки. Щиты опалубки закрепляют и без использования стоек. В этом случае низ щитов соединяют поперечными тяжами из металлических стержней диаметром 10-12 мм или тонкими трубами с двухсторонней резьбой для стяжных гаек (при перестановке опалубки тяжи вытаскивают), а верх фиксируют горизонтальными поперечными накладками.
Шлакобетон укладывают слоями по 15-20 см с равномерным трамбованием и штыковкой. Через 2-3 сут, а в теплую погоду через 1 сут опалубку переставляют.
Уложенный шлакобетон в течение 7-10 сут затеняют от прямых солнечных лучей, а при сухой погоде периодически увлажняют.
Монолитные наружные стены возводят с внутренними пустотами или вкладышами из более легких материалов (пенопласт, опилкобетон). В качестве пустотообразователей можно использовать старые газеты в виде скомканных шариков диаметром 5-10 см, пакеты из-под молока и пр. Это повышает теплозащитные качества стен и сокращает расход шлакобетона. Следует, однако, иметь в виду, что пустоты и вкладыши ослабляют несущую способность стен, поэтому прочность шлакобетона в этом случае необходимо повысить. Отделку (штукатурку) монолитных стен выполняют не ранее чем через 3-4 недели после их возведения, когда шлакобетон полностью высохнет и наберет необходимую прочность.
При устройстве шлакобетонных стен с кирпичной облицовкой последнюю используют в качестве наружной опалубки. Стойки для крепления щитов опалубки в этом случае устанавливают лишь с внутренней стороны. Кирпичная облицовка хорошо защищает шлакобетон от внешних воздействий, делает наружные стены более капитальными, позволяет технологично заполнять оконные и дверные проемы, придает дому (особенно при использовании лицевого керамического кирпича) привлекательный внешний вид.
При отсутствии облицовки наружную поверхность шлакобетонных стен либо затирают, либо штукатурят цементным раствором.
Для того чтобы ускорить строительные работы, шлакобетонные стены часто возводят из готовых блоков. Их можно заранее изготовить своими силами в построечных условиях. Для этого обычно используют деревянные разборные формы, выполненные в виде ящиков без дна с двумя разъемами, расположенными по диагонали. Чтобы внутренние стенки форм не поглощали воду и лучше чистились, их обивают металлом, пластиком или окрашивают нитроэмалью. Размеры блоков определяются толщиной стены, способом укладки (одно- и двухрядная), удобством переноски и укладки, шириной стен, проемов и простенков. При жесткой шлакобетонной смеси и хорошем уплотнении возможна последовательная распалубка блоков сразу после их изготовления.
Отформованные блоки на 2-3 недели оставляют в тени под навесом. При сухой и ветреной погоде в первые 5-7 суток их периодически увлажняют. В качестве пустотообразователей и тепловых вкладышей используются те же материалы, что и при возведении монолитных стен. В районах, где имеются отходы лесоперерабатывающей промышленности, хорошим заполнителем легких бетонов могут быть древесные опилки. В смеси с вяжущим из них можно получить в построечных условиях теплый и огнестойкий стеновой материал - опилкобетон. По теплозащитным качествам он так же, как и шлакобетон, значительно эффективнее полнотелого кирпича, а по санитарно-гигиеническнм показателям из всех бетонных материалов считается для жилых зданий самым комфортным. Вместе с тем, имея в своем составе органический заполнитель, опилкобетон нуждается в защите от непосредственного воздействия влаги как снаружи, так и изнутри помещения. С наружной стороны стены обычно оштукатуривают цементно-песчаным раствором, обшивают . досками или облицовывают кирпичом, с внутренней - либо оштукатуривают, либо также обшивают досками, фанерой, древесно-волокнистыми или гипсокартонными листами, и т. п.
В качестве заполнителя используют опилки хвойных пород дерева: они меньше подвержены биологическому разрушению. Лучшее вяжущее - цемент. Для экономии часть его заменяют известью или глиной. Рецептов для получения опилочного бетона много. Они различаются составом вяжущих и заполнителей, технологией изготовления. Основное требование: количество вяжущих должно быть не меньше массы сухих заполнителей, т.е., если используют 50 кг опилок, то и вяжущих должно быть не менее 50 кг. Для повышения прочности и уменьшения усадки в опилкобетон добавляют песок: примерно 2-3 ч (по массе) на 1 ч вяжущего.
Опилкобетон приготовляют в той же последовательности, что и шлакобетон, но воду добавляют малыми порциями через лейку.
Готовая смесь при сжатии в кулаке должна образовывать комок без появления воды. Опилочный бетон очень медленно твердеет и сохнет; марочную прочность он набирает через 3-4 мес. Наиболее рациональна кладка стен из заранее приготовленных блоков. В этом случае можно тщательнее отработать технологию получения опилкобетона, получить сухие стеновые блоки, не подверженные в последующем усадке, значительно сократить время, непосредственно затрачиваемое на возведение стен.
Стеновые блоки из опилочного бетона так же, как и шлакоблоки, изготавливают в разборных деревянных формах. Однако в связи с тем что у опилкобетона распалубочная прочность, позволяющая снять форму с изделия, наступает не сразу после формования, требуется несколько разборных форм, используемых одновременно. Размеры блоков выбирают также с учетом толщины стен, способов укладки и удобства переноски. Толстые блоки (свыше 20 см) плохо сохнут, а тяжелые (более 20 кг) неудобно переносить и укладывать.
Толщина наружных стен зависит от плотности опилкобетона и зимней расчетной температуры наружного воздуха. При плотности 1000 кг/м3 толщину стен зданий, возводимых при среднемесячной зимней температуре -20 °С, принимают равной 25 см, при -40 °С - 45 см. Внутренние несущие стены выкладывают толщиной не менее 30 см. Для несущих простенков и столбов желательно использовать кирпич.
Перемычки над дверными и оконными проемами устраивают либо рядовыми, т, е. выполняют из монолитного железобетонного пояса толщиной 30-40 мм, укладываемого по деревянной опалубке, либо из деревянных брусков высотой 1/20 пролета. Длину опорных частей перемычек принимают равной 40-50 см с каждой стороны проема. Под балки перекрытия по периметру опилкобетонных стен укладывают обвязку из досок сечением 50х150 мм. Долговечность стен, выложенных из легкобетонных блоков, значительно увеличивается, если вместо наружной штукатурки применить кирпичную облицовку.
К шлакобетону кирпичная стена может примыкать непосредственно, а от опилкобетона ее выкладывают на расстоянии 3-5 см. Перевязку облицовки со стеной выполняют металлическими связями из проволоки 4-6 мм на расстоянии 1-5 м через 4-6 рядов кирпичной кладки
