Ячеистые бетоны. Технология производства и применение в строительстве

     Как видно из таблицы, ячеистые бетоны обладают меньшей теплопроводностью и большей морозостойкостью, чем кирпич и керамзитобетон.

     Недостатком ячеистых бетоновя является их относительно низкая прочность на изгиб. Если дерево способно выдержать значительные подвижки основы, то ячеистобетонная кладка, имеет предельную деформативность 0,5–2 мм/м. Большие деформации основания кладки могут привести к её растрескиванию. Поэтому при возведении ячеистобетонного здания необходимо предусматривать мероприятия, предотвращающие трещинообразование. В числе этих мероприятий: устройство сплошного фундамента (монолитная плита или лента, сборная лента с монолитной обвязкой по верхнему обрезу, кирпичная кладка с сетчатым армированием), конструктивное армирование ячеистобетонной кладки, устройство кольцевых обвязок в уровнях перекрытий и под стропильной системой. 

2.Пенобетон.

2.1. Технология производства  пенобетона

     Пенобетон создается путем равномерного распределения пузырьков воздуха по всей массе бетона. В отличие от газобетона, пенобетон получается не при помощи химических реакций, а при помощи механического перемешивания предварительно приготовленной пены с бетонной смесью. Пену получают энергичным взбиванием водного раствора поверхностно-активных веществ, понижающих поверхностное натяжение воды.

  Производство неавтоклавного пенобетона отличается простотой оборудования и позволяет осуществлять технологический процесс в полигонных и заводских условиях. Кроме простоты производства, пенобетон обладает и множеством других положительных качеств. Например, в процессе его производства, легко удается придать этому материалу требуемую плотность путем изменения подачи количества пенообразователя. В результате возможно получение изделий плотностью от 200 кг/м³ до 1200кг/м³.

 
Технологическая линия производства состоит из операций (узлов): 
-         приготовление пенообразующего состава; 
-         взбивание пены (пенообразование); 
-         приготовление цементного теста или раствора; 
-         приготовление пенобетонной массы смешиванием пены с цементным тестом или раствором;  
-         заполнение форм;  
-         твердение изделий.  
 
 В качестве основных материалов в производстве применяются портландцемент и пенообразователи. Для изготовления неавтоклавного пенобетона применяют портландцемент или пуццолановый портландцемент марки не ниже 400. Использование портландцемента меньшей активности нежелательно, так как в этом случае может быть получен пенобетон пониженной прочности. Повышение прочности путем увеличения расхода цемента приводит к увеличению объемного веса и, естественно, к ухудшению теплоизолирующих свойств.  
 В производстве пенобетона важное значение имеет правильный выбор водоцементного отношения. Оптимальное водоцементное отношение определяют из условий получения заданной подвижности пенобетонной массы. В производстве пенобетона к воде затворения предъявляются следующие требования: она не должна быть загрязненной керосином, жирами, маслами и другими примесями, содержать большого количества солей кальция, т.е. не быть жесткой.

     В качестве заполнителя в большинстве  случаев используется песок. Он должен удовлетворять ГОСТ 8736-93 ПЕСОК ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ. Модуль крупности песка должен быть не более 2. Песок не должен содержать глинистых примесей более 3% от массы. Также в качестве заполнителя могут использоваться различные отходы производств - зола уноса ТЭЦ, известняковая мука, доломитовая мука и т.п. Зачастую использование подобных отходов позволяет значительно снизить себестоимость и при этом увеличить качество продукции. 
В качестве пенообразующих веществ применяются клееканифольная эмульсия, алюмосульфонафтеновая эмульсия и др. 
 Процесс приготовления пены, цементного теста или раствора и смешение пены с цементным тестом или раствором происходят в пенобетоносмесителях. Существуют различные типы пенобетоносмесители, состоящие из двух или трех барабанов. Наибольшее распространение получили трехбарабанные пенобетоносмесители.

     Ниже  приведены наиболее распространенные схемы производства пенобетонных смесей:

1. Классическая схема

  Сущность способа заключается в смешении пены с растворной смесью. Концентрат пенообразователя и часть воды дозируют по объему, затем их смешивают с получением рабочего раствора пенообразователя, который поступает в пеногенератор для получения пены. Вторую часть воды дозируют по объему, цемент и песок – по массе и из них изготавливают растворную смесь. В пенобетоносмеситель подается пена из пеногенератора и растворная смесь. Пенобетонная смесь, приготовленная в пенобетоносмесителе, насосом транспортируется к месту укладки в формы или монолитную конструкцию.

2. Пенобаротехнология

     Сущность  способа заключается в поризации  под избыточным давлением смеси всех сырьевых компонентов. Концентрат пенообразователя и воду дозируют по объему, цемент и песок – по массе. Все компоненты подают в пеннобаробетоносмеситель, куда компрессором нагнетается воздух, создавая внутри давление. Пенобетонная смесь, полученная в пенобаробетоносмесителе, под давлением транспортируется из смесителя к месту укладки в формы или монолитную конструкцию, где в результате перепада давлений происходит вспучивание.

  Для твердения (набора прочности) пенобетона достаточно пропаривания изделий в камерах при атмосферном давлении (в отличие от газобетона, где пропарка проходит в дорогостоящих и энергоемких автоклавных камерах под высоким давлением и высокой температурой).  
 В условиях засушливого климата и при высоких дневных температурах необходимо проводить поливку водой для увлажнения поверхности твердеющих изделий.  
 Также не исключается вариант естественного твердения, но при этом уменьшается оборачиваемость форм в сутки, обычно в два раза. Пенобетон естественного твердения обладает хорошими теплоизоляционными свойствами. К недостаткам следует отнести, кроме малой прочности, высокий удельный расход портландцемента; значительную усадку изделий, вызывающую образование трещит; значительное время вызревания (твердения) изделий и, соответственно, длительность процесса производства.  
 Получаемые изделия из пенобетона по своим качественным показателям не уступают традиционному ячеистому газобетону автоклавного твердения. Благодаря простоте технологии и применяемого оборудования (исключение из технологического цикла помола сырьевых компонентов в шаровых мельницах и автоклавной обработки), стоимость изделий в 1.5-2 раза ниже, чем стоимость таких же изделий из ячеистого газобетона. 
 Расход пенообразователя определяется требуемой плотностью пенобетона и колеблется в пределах 0.5-1.2 л/м3. 
 Технология позволяет изготавливать конструкционно-теплоизоляционные изделия плотностью 500-1200 кг/м3 и теплоизоляционные изделия плотностью менее 500 кг/м³ 

2.2. Основные физические  характеристики пенобетона

Пенобетон характеризуется следующими свойствами: 
-         высокими теплозащитными свойствами: сопротивление теплопередаче в три с лишним раза больше, чем у пустотелого кирпича, что существенно снижает расходы на отопление и прогревание холодного помещения; 
-         широким диапазоном прочности: 3-100 кг/см² допустимая этажность строительства 4 этажа; 
-         повышенной морозостойкостью: более 35 циклов; 
-         повышенной пожаробезопасностью: стены из пенобетона (150 мм) выдерживают прямое воздействие огня в течение 4 часов, а толщиной 100 мм – 2,5 часа; 
-         высокая пористость: в помещениях из пенобетона не накапливается радон, продукты метаболизма, вредные примеси и сырость, ячеистая структура обеспечивает оптимальную воздухо- и паропроницаемость; 
-         сорбционная влажность 5-6%, что меньше положенных по нормам 10%; 
-         изделия из пенобетона хорошо пилятся, "гвоздятся" и "шурупятся"; 
-         великолепное шумоглушение – до 58 ДБ; 
-         коэффициент линейного расширения для пенобетона имеет такое же значение, что и для нормального бетона. Этот коэффициент важен при использовании бетона на больших площадях крыш, которые подвергаются воздействию тепла и холода.

Таблица 3.Основные свойства и характеристики пенобетона

Таблица 4.Сравнительная характеристика пенобетона и других строительных материалов по плотности и теплопроводности

     2.3. Основные преимущества использования пенобетона в строительстве:

1) Пенобетон является почти нестареющим и практически вечным материалом, не подверженным воздействию времени, не гниет, обладает прочностью камня. Повышенная прочность на сжатие позволяет использовать при строительстве изделия с меньшим объёмным весом, что ещё более увеличивает термическое сопротивление стены. 
2) Пенобетон предотвращает значительные потери тепла зимой, не боится сырости, позволяет избежать слишком высоких температур летом и регулировать влажность воздуха в комнате путём впитывания и отдачи влаги, тем самым способствуя созданию благоприятного микроклимата. 
3) Небольшая плотность, а, следовательно, и лёгкость пенобетона, большие размеры блоков по сравнению с кирпичом позволяют в несколько раз увеличить скорость кладки. Легкий в обработке и отделке – легко прорезать каналы и отверстия под электропроводку, розетки трубы. Простота кладки достигается высокой точностью линейных размеров, допуск составляет +/- 1мм. 
4) В зданиях из ячеистого бетона обеспечиваются действующие требования по звукоизоляции. При эксплуатации пенобетон не выделяет токсичных веществ и по своей экологичности уступает только дереву. Для сравнения: коэффициент экологичности ячеистого бетона - 2; дерева - 1; кирпича - 10; керамзитовых блоков - 20.