Пенобетон и его применение

ОПИСАНИЕ ПЕНОБЕТОНА И ЕГО РАЗНОВИДНОСТИ

Технологию получения искусственного камня с характеристиками близкими к дереву на заре XX века изобрел шведский архитектор А. Эрикссон. В 1924 году этот материал получил международный патент и признание. Начало промышленному производству автоклавных ячеистых бетонов положила Швеция в 1929 году. С этого времени и началось применение ячеистого бетона в строительстве. На сегодняшний день в мире работает уже более 200 заводов автоклавного ячеистого бетона в 38 странах. Объем выпускаемой ими продукции составляет около 50 млн.м³изделий в год. Эта строительная отрасль развивалась достаточно динамично, что в довольно жесткой конкуренции привело к созданию высококачественного строительного материала, пользующегося сегодня высоким спросом во всем мире.

Ячеистый бетон стали применять в России в 50-60 годы. Но до недавнего времени этот материал у нас использовался только в качестве утеплителя для крыш и реже - в промышленном строительстве. В индивидуальном жилищном строительстве ячеистый бетон начал использоваться только в начале 90-х годов. Жилые дома, построенные из этого материала, отличаются, прежде всего, высоким уровнем комфортности.

Пенобетон - легкий ячеистый бетон, получаемый в результате твердения раствора, состоящего из цемента, песка, воды и пены. Пена обеспечивает необходимое содержание и равномерное распределение воздуха в бетоне. Пену получают из пеноконцентрата (пенообразователя). В качестве пенообразователя могут быть использованы различные органические и неорганические соединения: получаемые на основании натурального протеина, и синтетические, получаемые при производстве моющих средств.

Пенобетон недорогой, экономичный, прочный, экологически чистый, биологически стойкий материал, по экологичности более близок к дереву, но не горючий и долговечный. В некоторых странах блоки из пенобетона называют "биоблоками", поскольку в качестве исходного сырья используются только экологически чистые природные компоненты. Пенобетон сочетает в себе преимущество камня и дерева: прочность, легкость, обрабатываемость и гвоздимость и не нуждается в комбинациях с другими строительными материалами. Его можно штукатурить, обивать вагонкой или другим материалом, красить фасадными красками в любой цвет. Возможность получить требуемый удельный вес, заданную прочность, необходимую термосопротивляемость, нужную форму и объем делают его привлекательным для изготовления широкой номенклатуры строительных изделий. Данный продукт может быть использован как конструкционный, так и теплоизоляционный материал. С точки зрения долговечности пенобетон, в отличие от минеральной ваты и пенопластов, теряющих свои свойства, со временем только улучшает свои теплоизоляционные и прочностные показатели.

Жилье с применением пенобетона обладает повышенной комфортабельностью и следующими эксплуатационными качествами:

- в доме стены "дышат" и не отпотевают;

- зимой стены сохраняют тепло, летом - прохладу;

- отсутствие "мостика холода";

- отличная звукоизоляцией - 60 ДБ;

- экономия энергии на отопление;

- идеальная поверхностью под любой вид отделки;

- высокая огнестойкостью;

- хорошая гвоздимостью стен и распиливаемостью.

Множество разновидностей пенобетона классифицируют по следующим основным признакам:

1. По функциональному назначению пенобетоны делят на три группы: теплоизоляционные; теплоизоляционно-конструкционные и конструкционные.

2. По виду вяжущего вещества. В технологии производства пенобетона в качестве вяжущего используют в основном цементы и известь, реже гипс.

3. По виду кремнеземистого компонента. Наиболее широко используют кварцевый песок, а также золу-унос от сжигания бурых и каменных углей, металлургические шлаки и отходы глинозёмного производства.

4. По способу твердения делят на безавтоклавные, предусматривающие пропаривание, электроподогрев или другие виды прогрева при нормальном давлении и автоклавные, которые твердеют при повышенных давлении и температуре.

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЯЧЕИСТОГО БЕТОНА

Вяжущим для цементных ячеистых бетонов обычно служит портландцемент. При производстве пенобетона автоклавного твердения также применяют молотую негашеную известь.

Кремнеземистый компонент (молотый кварцевый песок, зола-унос ТЭС и молотый гранулированный доменный шлак) уменьшают расход вяжущего, усадку бетона и повышают качество ячеистого бетона. Кварцевый песок обычно размалывают мокрым способом и применяют в виде песчаного шлама. Измельчение увеличивает удельную поверхность кремнеземистого компонента и повышает его химическую активность.

Пенобетон приготовляют, смешивая раздельно приготовленные растворную смесь и пену, образующую воздушные ячейки. Растворную смесь получают из вяжущего (цемента или воздушной извести) кремнеземистого компонента и воды.

Пену приготовляют в пеногенераторах или центробежных насосах из водного раствора пенообразователей, содержащих поверхностно-активные вещества. Применяют клееканифольный, смолосапоииновый, алюмосульфо-нафтеновый, органические и синтетические пенообразователи.

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЕНОБЕТОНА

Марка по морозостойкости, не менее: F 25 - для блоков наружных стен F 15 - для блоков внутренних стен

Физико-механические свойства пенобетона зависят от равномерности распределения пор, их характера (открытые, сообщающиеся или замкнутые), вида вяжущего, условий твердения и ряда других факторов.

Свойства пенобетона взаимосвязаны между собой. Так, коэффициент теплопроводности (λ) в сухом состоянии зависит в основном от величины средней плотности. Несущественное влияние на величину λ оказывает вид вяжущего, условия твердения и другие факторы. Это объясняется тем, что материал стенок, образующих поры, состоит из цементного камня или близкого к нему гидросиликатного каркаса. Поэтому, величина пористости и соответственно средней плотности преимущественно определяет теплопроводность пенобетона.

Повышение пористости достигается тогда, когда поры имеют разный размер и характеризуются несферической формой. Размер пор преимущественно определяется вязкостью суспензии и видом пенообразователя.

Прочность ячеистого бетона зависит от его плотности, вида и свойств исходных материалов, режима тепловой обработки, влажности и других факторов.

Существенное влияние на морозостойкость оказывает структура межпоровых перегородок и вид вяжущего. Ячеистый бетон на портландцементе характеризуется более высокой морозостойкостью, чем газосиликаты и газозолобетон.

В изготовлении цементного пенобетона распространена неавтоклавная схема производства. Отказ от автоклавной обработки ведет к некоторому снижению прочности ячеистого бетона и его трещиностойкости. При пропарке ячеистого бетона в нем возрастает количество сообщающихся капилляров, что повышает водопоглощение и проницаемость, создаются влажностный и термический градиенты, что способствует возникновению внутренних напряжений.

СПОСОБЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕНОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

Способ приготовления формовочных пенобетонных масс зависит от принятой технологии и вида применяемого пенообразователя.

Приготовление пенобетонной смеси, независимо от метода вспенивания, основано на получении гетерогенной системы газ-жидкость-твердое и может быть организовано несколькими способами.

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. Рабочий раствор пенообразователя 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.

Сухая минерализация пены. Сущность способа заключается в смешении пены с сухим цементом и песком с естественной влажностью. Концентрат пенообразователя и воду дозируют по объему и смешивают с получением рабочего раствора пенообразователя. Из рабочего раствора в пеногенераторе готовится пена, которая подается в пенобетоносмеситель. Затем в пенобетоносмеситель дозируют по массе цемент и песок. Пенобетонная смесь, приготовленная в пенобетоносмесителе, насосом транспортируется к месту укладки в формы или монолитную конструкцию. Транспортировку пенобетонной смеси можно осуществлять под действием давления, создаваемого в пенобетоносмесителе компрессором.

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 (или дозируется по массе специально изготовленная сухая смесь из сухого пенообразователя, цемента и песка). Все компоненты подают в пенобаробетоносмеситель, 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.

Пенобетон используется в строительстве для утепления крыш и полов для заполнения пустотных пространств (колодезная кладка, монолитное строительство и т.д.), для изготовления строительных блоков: при использовании в ограждающих конструкциях в малоэтажном строительстве.

МОНОЛИТНЫЙ ПЕНОБЕТОН В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

В современном многоэтажном строительстве пенобетон естественного твердения, заливаемый на месте, может быть использован в различных элементах конструкции. Применение монолитного пенобетона позволяет достичь большого экономического эффекта, так как его стоимость, с учетом работы, ниже стоимости пеноблоков. Кроме того, исключаются затраты на транспортировку, погрузку-разгрузку, бой, подъем на этажи, кладку, не говоря уже о применении дополнительных утеплителей и мостиков "холода" в швах. Применение пенобетона плотностью 250-300 кг/м³ позволяет уменьшить толщину стены при сохранении теплотехнических характеристик.

Принципиально вся технология сводится к использованию съемной или несъемной опалубки и заливки в нее монолитного неавтоклавного пенобетона. В качестве несъемной опалубки при строительстве коттеджей отработано применение кирпича, строительного камня, плит из поризованного бетона, а также ЦСП, прикрепляемых к каркасу из дерева или легких металлоконструкций. При этом, в случае использования несъемной опалубки из ЦСП, после заливки пенобетона получается готовая многослойная стена, не требующая отделки.

1 - укладка в несъемную опалубку (снаружи - кирпичная кладка, внутри - гипсокартон или ДВП, между ними заливается пенобетон);

2 - укладка в съемную опалубку

В процессе возведения многоэтажных домов можно выделить три варианта сооружения ограждающих конструкций самонесущих стен при монолитном и каркасном домостроении.

Первый вариант - пенобетон через технологические отверстия в перекрытиях заливается между кирпичными стенками, смонтированными на перекрытиях.

Второй вариант - пенобетон заливается между внутренней и внешней кирпичными стенами, выложенными от фундамента вплотную к плитам перекрытия. При таком варианте плиты перекрытия оказываются прикрытыми кирпичом, что придает зданию эстетичный вид.

Третий вариант - это стена, возводимая от фундамента на некотором расстоянии от перекрытия и связанная с плитами межэтажных перекрытий арматурой. Вторая стена возводится по краю перекрытия, а в образующийся простенок заливается монолитный пенобетон.

Во всех трех вариантах используется пенобетон плотностью 250-400 кг/м³. Наиболее предпочтительным является третий вариант, так как существенно увеличивается полезная площадь помещений.

При устройстве мансард работы можно проводить и без расселения дома или прекращения работы организации. В таком случае пенобетон плотностью 220-250 кг/м³ заливается между ЦСП, прикрепленными к стропилам. Существует опыт выполнения таких работ при подаче пенобетона на высоту до 30 метров.

Монолитный пенобетон применяется также для устройства оснований под дорожные покрытия, для укрепления откосов, для тампонирования нефтяных и газовых скважин глубиной до 3000 м, для устройства звукопоглощающих экранов автострад и т.д.

Используя монолитный пенобетон, можно экономно решить проблему утепления старого и реконструируемого жилого фонда путем заливки пеномассы в несъемную опалубку, приставляемую к утепляемой стене (изнутри или снаружи) на расстоянии требуемой толщины утепления.

ПОЛЫ ИЗ ПЕНОБЕТОНА.

Одной из самых трудоемких операций в строительстве является устройство выравнивающих цементно-песчаных стяжек. Значительно облегчает работу и улучшает характеристики теплопроводности и веса применение пенобетонных стяжек плотностью 800 - 1200 кг/м³. В этом случае нагрузки уменьшаются на 30 - 40 %, повышается звукоизоляция за счет пористой структуры пенобетона.

Наиболее высокоэффективным является комбинированный вариант устройства пола, когда для теплоизоляционного нижнего слоя используется пенобетон плотностью 300-500 кг/м³, а в качестве верхнего слоя - бетонная стяжка или пенобетон плотностью 600-1200 кг/м³ (при этом устройства бетонной стяжки не требуется). Необходимая толщина слоев пенобетона рассчитывается отдельно в каждом конкретном случае.

Другой вариант - использование пенобетона одной плотности.

Так, при реконструкции жилых и производственных зданий можно использовать пенобетон плотностью 800 кг/м³, что позволяет одновременно утеплить полы квартир и производственных помещений и осуществить их выравнивание, т.е. сделать стяжку, подобно растворной.

Применив монолитный пенобетон для заливки толстой стяжки пола (100-200 мм), можно получить технологический и экономический эффект по сравнению с армированной цементно-песчаной или бетонной стяжкой, в 3 раза снизив при этом нагрузку на несущие конструкции и получив дополнительную теплоизоляцию.

БЛОКИ ИЗ ПЕНОБЕТОНА

Линии по выпуску пенобетонных блоков обеспечивают получение пенобетона различной плотности и назначения, что позволяет выпускать полный комплекс строительных изделий, используемых, к примеру, для строительства коттеджа.

Блоки из пенобетона получают по технологии нормального и автоклавного твердения и используют для:

кладки несущих стен,

межэтажных перекрытий,

перегородок,

камер теплообработки и морозильных камер,

теплых котеджей,

садовых домиков, гаражей и др.

Наиболее эффективной на сегодняшний день, с точки зрения качества материала и производительности является технология получения пенобетонных блоков автоклавного твердения по резательной технологии.

Резательная технология изготовления изделий из ячеистого бетона предусматривает формование вначале большого массива. После того как бетон наберет структурную прочность, массив разрезают в горизонтальном и вертикальном направлениях на прямоугольные элементы, а затем подвергают тепловой обработке.

Тепловую обработку пенобетона производят в автоклавах в среде насыщенного водяного пара при температуре 175-200°С и давлении 0,8-1,3 МПа.

Автоклавный пенобетон отличают:

Сравнительная характеристика стеновых материалов

Сравнительные показатели однослойных наружных стен зданий из мелкоштучных материалов

На сегодняшний день очевидно, что материалы на основе пенобетона имеют ряд бесспорных преимуществ, таких как экологичность, теплозащитность, легкость и красота, которые ставят их на одно из первых мест на рынке строительных материалов и присуждают им титул “материалы третьего тысячелетия”.