Ячеистые бетоны. Технология производства и применение в строительстве

5) Благодаря хорошей обрабатываемости, возможно изготовить разнообразные формы углов, арок, пирамид. Высокая геометрическая точность размеров изделий позволяет осуществить кладку блоков на клей, избежать "мостиков холода" в стене и значительно уменьшить толщину внутренней и наружной штукатурки. Вес пенобетона меньше от 10 % до 87 % по сравнению со стандартным тяжелым бетоном. Значительное снижение веса приводит к значительной экономии на фундаментах.

6) Изделия из пенобетона надёжно защищают от распространения пожара и соответствуют первой степени огнестойкости, что подтверждено соответствующими испытаниями. 
Таким образом, он хорошо подходит для применения в огнестойких конструкциях. При воздействии интенсивной теплоты, типа паяльной лампы, на поверхность бетона он не расщепляется и не взрывается, как это имеет место с тяжелым бетоном. В результате этого арматура защищена более долгое время от нагревания.

2.4. Область применения  пенобетона в сфере строительства

    Пенобетон, как строительный материал, используют в следующих областях:

- производство  строительных блоков, для строительства  малоэтажных домов и внутренних перегородок;

- монолитное  домостроение;

-тепло- и звукоизоляция  стен, полов, плит, перекрытий

- заполнение пустотных пространств, пенобетон очень текуч и им можно заполнять любые пустоты, даже в самых труднодоступных местах через небольшие отверстия

- теплоизоляция  крыш, трубопроводов.

3.Газобетон  

3.1. Технология производства  газобетона 

     Газобетон (или автоклавный ячеистый бетон) состоит из кварцевого песка, цемента, негашеной извести и воды. Он изготавливается в промышленных условиях при помощи автоклавов, в которых поддерживается определенное давление и температура. При смешивании в автоклаве всех компонентов с газообразователем происходит выделение водорода. Он в несколько раз увеличивает исходный объем сырой смеси. А пузырьки газа при застывании бетонной массы образуют в структуре материала огромное количество пор. Процесс производства газобетона требует точного соблюдения технологии.

     По  типу химических реакций газообразователи делят на следующие виды: вступающие в химические взаимодействия с вяжущим, или продуктами его гидратации (алюминиевая  пудра); разлагающиеся с выделением газа (перигидроль); взаимодействующие между собой и выделяющие газ в результате обменных реакций (например, молотый известняк и соляная кислота). Чаще всего, газообразователем служит алюминиевая пудра, которая, реагируя с известью, выделяет водород.

       Для изготовления газобетона применяют портландцемент марок 300, 400, 500, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 970-61. Производство газобетона предъявляет специальные требования к портландцементу в отношении щелочности цементного теста – рН теста не должна быть ниже 12. Щелочность цемента определяется количеством свободного СаО и суммой Na₂О и K₂О. По данным работы газобетонных заводов, содержание щелочей (Nа₂О, К₂0) в 1 л раствора цемента не должно быть менее 75 мг. В случае недостаточной щелочности раствора в газобетонную массу следует дополнительно вводить известь или щелочь в виде каустической соды  (NаОН).  
 При применении в качестве основного вяжущего извести особое внимание уделяют значительному количеству СаО и МgО. Общая активность извести не должна быть менее 75%, количество МgО - не более 1,5%. В производстве можно применять известь - молотую кипелку и пушонку. Известь должна быть равномерно обожженной. Введение извести как добавки к цементу сокращает расход цемента и одновременно увеличивает щелочность раствора, обеспечивая энергичное протекание реакции газообразования.

     В качестве кремнеземистого компонента в производстве газобетона применяют  речной или горный кварцевый песок, золу-унос тепловых электростанций, маршалит и другие материалы. Кварцевый песок  для изготовления газобетона и газосиликата должен быть чистым, без примесей глины и органических веществ, с содержанием SiO₂ не менее 80%. Присутствие глины замедляет твердение газобетона и уменьшает его прочность. Органические примеси вредно сказываются на протекании реакции газовыделения; вспучивание газобетона при наличии органических примесей ухудшается.  
 В качестве кремнеземистого компонента сырьевой смеси могут применяться отходы – металлургические шлаки соответствующих химических составов и тонкости измельчения.

     Алюминиевый порошок, применяемый в производстве газобетона, должен быть химически  чистым и содержать не менее 96-98% Аl. Величина частиц алюминия должна быть однородной и такой, чтобы при просеивании через сито с 4900 отв/см2 не было остатка. Равномерность размеров частиц необходима для получения равномерного вспучивания и образования одинаковых по размеру пор в объеме изделия из ячеистого бетона.  
 Для производства газобетона следует применять алюминиевую пудру марки ПАК-2, ПАК-3 и ПАК-4. Алюминиевая пудра при хранении в большом объеме самовозгорает. Для предотвращения этого при изготовлении алюминиевой пудры ПАК частицы ее покрывают парафиновой или стеариновой пленкой, вследствие чего они плавают на поверхности воды и цементного раствора. Пленка препятствует протеканию реакции газообразования с выделением вспучивающего газобетонную массу водорода. Для повышения реакционной способности и лучшего смешивания алюминиевой пудры с водой ее предварительно прокаливают в течение 2-3 часов при температуре, не превышающей 190-200°, или в смесь добавляют клееканифольную эмульсию, понижающую поверхностное натяжение на границе парафин - вода.

    Химические  процессы, происходящие на разных стадиях  производства можно представить  в следующем виде:  
 1. Выделение водорода на стадии образования пористой структуры в сырце:

    2. Образование гидроксидов и гидросиликатов  на стадии набора сырцом пластической (транспортной) прочности:

    3. Образование новых минералов  (тоберморита) на стадии автоклавной  обработки:   

      
  Важнейшей технологической особенностью получения высококачественных газобетонных изделий максимальной пористости и достаточной прочности является создание оптимальных условий для двух одновременно протекающих процессов газовыделения и газоудержания. Необходимо обеспечить соответствие между скоростью реакции газовыделения и скоростью нарастания структурной вязкости цементного теста или раствора. При этом выделение газа должно как можно полнее закончиться к началу схватывания системы цемент - вода. Протекание процесса газообразования определяется большим количеством различных факторов. Наибольшее влияние на скорость этого процесса оказывают вид, количество и свойства газообразователя, щелочность и температура среды и т. д.  
 Изготовление газобетона осуществляется мокрым или сухим способом. Экономически более целесообразным является мокрый способ, при котором помол кремнеземистого компонента или его смеси с известью производится в присутствии воды с получением шлама. При сухом способе помол и смешение компонентов осуществляются в шаровых мельницах в сухом виде.  
Песок размалывают в шаровых мельницах. Для осуществления мокрого помола в мельницу вводят подогретую воду. При применении в производстве извести, последнюю вводят в мельницу для совместного помола с песком. Из мельницы шлам пропускают через сито для отделения от крупных включений. Далее шлам собирают в сборнике и с помощью мембранного насоса или путем передавливания сжатым воздухом подают в шламовый бассейн или шламовый силос. Для предотвращения разделения шлама, т. е. осаждения частиц песка, шлам в бассейнах и силосах подвергают непрерывному перемешиванию. Одновременно производят барботаж шлама. 
 Дозировка шлама, подогрев и предварительное смешение осуществляются в ванне-дозаторе. Для подогрева шлама до 40-45° применяют острый пар. Дозировка цемента – весоваяю. Газообразователь – алюминиевую пудру - отвешивают и подают в бачок с клееканифольной эмульсией, снабженный пропеллерной мешалкой.  
 Окончательное интенсивное смешение всех компонентов газобетонной массы происходит в передвижной самоходной пропеллерной газобетономешалке. Материалы в газобетономешалку загружают в определенной последовательности. Сначала заливают песчаный шлам, затем немолотый песок (в случае необходимости) и в последнюю очередь – цемент. После этого в течение 2-3 мин перемешивают всю массу. Введение алюминиевой пудры и клееканифольной эмульсии определяет начало перемешивания газобетонной массы. Одновременно с этим газобетономешалка начинает передвигаться. Перемешивание газобетонной массы должно продолжаться 2-3 мин. В настоящее время применяют высокоскоростные пропеллерные мешалки (50-60 об/мин). Тщательное перемешивание массы обеспечивает однородность смеси и равномерность вспучивания. Излишняя продолжительность перемешивания вредна, так как возможно начало интенсивного газообразования в газобетономешалке. При этом теряется часть выделившегося газа и при заливке в формы газобетонная масса не даст нужного вспучивания. Разливают массу в формы через отверстия в нижней части мешалки при помощи гибких резинотканевых рукавов.  
 Формы до заливки газобетона смазывают минеральным маслом или специальными эмульсиями для предотвращения сцепления газобетона с металлом форм. Газобетонную массу заливают с учетом вспучивания на 2/3 или 3/4 высоты формы.  
 После заливки газобетонной массы начинается вспучивание. Процесс вспучивания продолжается 30-40 мин. После вспучивания происходит схватывание и твердение газобетона. Для ускорения схватывания и твердения газобетона, а также для ускорения процесса газовыделения в цехе по производству газобетонных тонных изделий температура воздуха должна поддерживаться не ниже +25°. Формы, в которых вспучивается и твердеет газобетон, нельзя передвигать, подвергать сотрясениям и ударам, так как вспученная, но не затвердевшая масса может при этом осесть. При вспучивании газобетонная масса образует так называемую горбушку, которую после затвердевания срезают ручными или механическими ножами. Затем застывшую массу разрезают на изделия нужного размера, формы устанавливают на автоклавные вагонетки в 2-3 яруса по высоте и загоняют в автоклав для ускоренного твердения. Газобетон допускает ускоренный подъем давления и температуры до изотермического прогрева в течение 3-4 час. После окончания автоклавной обработки формы с изделиями оставляют в цехе для остывания, после чего производят распалубку и увозят изделия на склад готовой продукции. 

3.2. Свойства газобетона и применение его в строительстве

Газобетон имеет следующие свойства: 
- легко задаваемая прочность на сжатие; 
- хорошая тепло- и звукоизоляция; 
- низкое водопоглощение; 
- малый коэффициент усадки; 
- устойчивость к переменному замораживанию, оттаиванию; 
- высокая пожаростойкость; 
- удобоукладываемость; 
- хорошая гвоздимость.

  Очень удобно то, что блоки можно пилить, сверлить, фрезеровать, а элементы отделки крепить гвоздями, как к обычному дереву. Газобетон очень технологичен при укладке. Блоки из газобетона имеют достаточно большой размер, при небольшой массе. Например, блок размером 600х300х250 весит не более 18 кг., что позволяет уменьшить трудозатраты.

     Газобетон используется в строительстве с 70-х годов более чем в 40 странах: 
- для утепления крыш - плотностью до 300-400 кг/м³; 
- для заполнения пустотных пространств (консервация шахт, реконструкция канализационных систем городов) - 600-1000 кг/м³; 
- для изготовления строительных блоков - 700-800 кг/м³; 
- заборов, балконных ограждений - 800-1000 кг/м³; 
- для изготовления армированных и неармированных перегородок, стеновых панелей, перекрытий - 1200-1400 кг/м³. 
То есть, данный продукт может быть использован как конструкционный, так и теплоизоляционный материал. 

3.3. Сравнение газобетона и пенобетона 

     За счет автоклавной обработки при одной и той же плотности газобетон способен нести гораздо более высокую нагрузку. Пенобетон, как правило, не делают плотностью ниже 600 кг/куб.м. из-за его хрупкости. Газобетон изготавливается плотностью от 350 — 400 кг/куб.м. и при такой низкой плотности прочность достигает 25 кг/см². Аналогичные показатели по прочности будут у пенобетона плотностью 600–700 кг/куб.м. Также у неавтоклавных бетонов очень значительна влажностная усадка.

    Автоклавный газобетон производится всегда в  заводских условиях. Если такие блоки  изготовлены на импортном оборудовании, то отличаются точными размерами, правильной геометрией, равномерной плотностью массива, высоким качеством поверхности. Поэтому и стена получается ровной, гладкой, одинаково плотной и требует лишь минимальной внешней и внутренней отделки.

    Тепло- и звукоизоляционные характеристики пено- и газобетона близки между собой, так как все без исключения ячеистые бетоны имеют по ним хорошие показатели. Но, тем не менее, более высокий уровень звуко- и теплоизоляции обеспечивает все же газобетон, толщина стен из газоблоков для сохранения тепла и поглощения шума нужна меньше чем толщина стен из пеноблоков.

    Показатели  по водопоглощению ниже у пенобетона. Объясняется это особенностями  строения материала. Дело в том, что  поры пенобетона не сообщаются ни между собой, ни с внешней средой, тогда как газобетон, напротив, пронизан каналами, соединяющими поры. Но для строительства и дальнейшей эксплуатации объекта это не играет никакой практической роли.

    Если  сравнивать экономичность этих материалов, то себестоимость сооружения из пенобетона ниже процентов на 20-25, потому как в процессе его производства используются более дешевые компоненты и не требуется применение дорогих газообразующих веществ и дорогостоящего оборудования. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  использованной литературы:

1. Домокеев А.Г. Строительные материалы: Учебник, М.: Высш.шк., 1989
2. Д.Рудченко. Процесс приготовления ячеистого бетона. Журнал «Популярное бетоноведение»
3. У.Х. Магдеев. Современные технологии производства ячеистого бетона. Журнал «Строительные материалы» 2/2001
4. Портик А. А. Все о пенобетоне. – СПб., 2003. – 224 с
5. http://www.ibeton.ru