С.А. Гусенков. первый заместитель генерального директора АО «Строминноцентр» В.И. УДАЧКИН, с.Д. ГАЛКИН, В.С, ЕРОФЕЕВ, инженеры-наладчики

Теплоизоляционные и стеновые изделия из безавтоклавного пенобетона

  На всей территории Российской Федерации более пяти лет работает технология и оборудование по выработке безавтоклавного пенобетона фирмы АО «Строминноцентр». Технология не имеет аналогов в отечественной и мировой практике. Фирма является патентообладателем на способ получения и транспортирования пенобетонной массы, пенообразователь, устройство смесителя, объединяющего функции смесителя и пнев-мокамерного насоса, устройство формы как части резательного комплекса (машины).

  Новая технология получила общее название «баро-технология». Термин возник из-за ключевого физического смысла новой технологии («ноу-хау»). Сырой пенобетон -- это мыльные пузырьки, закрепленные в камень силикатным вяжущим материалом. Пузырьки разрушаются от малейшего механического воздействия, что делает технологию нестабильной.

  Предложено процесс перемешивания системы пузырьков (технологическую пену) с вяжущим и заполнителем (песком, золой или др.) осуществлять в герметичном смесителе, допускающем создание внутри смесителя избыточного давления, например, при помощи компрессора. Пенобетонная смесь после перемешивания подвергается воздействию давления.

  .Поскольку газ (воздух) сжимаем, то при повышенном давлении мыльные пузырьки сжимаются пропорционально величине избыточного лавления. В сжатом состоянии пузырьки упрочняются. В результате'в смесителе вместо пенобетона находится строительный раствор, в котором равномерно распределяется потенция пены. В таком состоянии сырьевую массу можно транспортировать на любое расстояние (по горизонтали и вертикали).

  Единственный допустимый способ транспортирования -- пневмоподача. Учитывая это, на втором этапе технологии герметичный смеситель выполняет функцию пневмокамерного насоса. Сырьевая смесь по выходу из растворопровода «распрямляется» из-за обратного перепада давления.

  Поисковые эксперименты показали, что если растворопровод на выходе оборудовать эжектором, то можно не только сохранить проектную (исходную) плотность пенобетонной смеси, но и уменьшить ее. Новая технология без переналадки может производить материалы и изделия различного типа: теплоизоляционные (плотностью от 200 до 500 кг/м3); стеновые или театоизоляционно-конст-рукционные (плотностью от 500 до 800 кг/м3) и конструкционные (плотностью от 800 до 1200 кг/м3).

  Составы пенобетонных смесей подбираются из следующих основных сырьевых материалов: #i песок для строительных работ по ТОСТ 8736--85;

• портландцемент по ГОСТ 10178--85;
• пенообразователи: «Морпен» по ТУ 38.507-0118--90;

«Пеностром» по ТУ 0258-001-22299560-97.

  Допускается использование вместо песка золы-уноса ТЭС, молотых шлаков или «горелых песков» и других отходов после их испытаний и разработки конкретного технологического регламента.

  В табл. 1 приведены данные, полученные как среднестатистические при разработке технологических регламентов для организаций-заказчиков ОАО «Белгородст-ройдеталь» (г. Белгород), ЗАО «Промметалл» (г. Орел), АО «Рязаньагропромстрой» (г. Рязань), «Юг-Урал-Инвест» (г. Уфа), АО «Рубикон» (г. Заволжье Нижегородской обл.), АО «Волгоцсмсервис» (г. Тольятти), ООО «Отчий дом» (г. Тольятти). АО «Радужный» (г. Иркутск).

  Обращает на себя внимание тот факт, что расход пенообразователя увеличивается с увеличением средней. плотности пенобетона, что противоречит логике. Многолетний опыт показал, что в реальной заводской технологии экономически выгоднее, пользоваться пенообразователем одной концентрации ?5Г0,4 до 0.6%!),щ1я всех типов бетонд, так как в этом случае нет необходимости в переналадке технологии.

Л.В. МОРГУН, канд, техн. наук, РГСУ (Ростов-на-Дону)

Эффективность применения фибропенобетона в современном строительстве

      Наряду с традиционными строительными материалами ячеистый бетон следует считать эффективным стеновым материалом настоящего и будущего 11]. Обладая высокими теплозащитными свойствами и теплоаккумулирующей способностью, этот материал предотвращает значительные потери тепла зимой и позволяет избежать слишком высоких температур в помещениях летом. Его применение позволяет исключить резкие колебания температуры в помещениях, что обусловливает благоприятный микроклимат как для нормальной жизнедеятельности людей, так и для работы приборов и установок, чувствительных к изменениям температуры и относительной влажности воздуха. Факторы конкурентоспособности стеновых материалов приведены в табл. 1.

      Ячеистый бетон обладает всеми основными преимуществами, отвечающими современным требованиям к строительным материалам по теплозащитным свойствам, но при этом он требует высокой культуры

      выполнения строительных работ. В условиях энергетического кризиса высокие теплозащитные свойства строительного материала имеют первостепенное значение, так как расходы на содержание зданий при постоянно растущей стоимости энергии все больше определяются расходами на отопление и кондиционирование.

      Пенобетон как разновидность ячеистого бетона в последнее время получил интенсивное развитие в ряде стран Западной Европы, Японии и США. Особенностью применяемых там технологий является необходимость доведения компонентов до удельной поверхности 2500--5000 см²/г, что существенно усложняет технологически процесс и повышает их стоимость.

      С точки зрения экологической эффективности затрат на производство, безавтоклавные ячеистые бетоны являются самыми перспективными. Однако объем их применения в строительстве сравнительно невелик. Недостаточное использование безавтоклавных ячеистых бетонов связано с такими свойствами, как склонность к расслоению при формовании массивов и высокие усадочные деформации в период твердения и эксплуатации, чрезвычайно высокая чувствительность к колебаниям температуры окружающей среды в период от укладки смесей в опалубку до окончания схватывания.

      И тем не менее в связи с актуальностью проблемы энергосбережения строительному комплексу следует обратить внимание на эффективные технологии изготовления безавтоклавных ячеистых бетонов, предназначенных для монолитного и сборного применения. На это нацеливает строителей ряд программ, принятых правительством, в том числе и «Свой дом». Эта программа утверждена Госстроем РФ и рекомендует шире применять малоэнергоемкие методы монолитного полигонного и сборного строительства.

К неавтоклавному пенобетону, как к материалу, недавно возродившемуся после длительного забвения, предъявляются зачастую завышенные требования и претензии, порой весьма причудливые. Кроме надуманных нареканий покупателей, существуют и вполне объективные недостатки пенобетона. Наибольшие вопросы вызывает так называемая усадка, а точнее усадочные трещины. На данный момент уже поутихли страсти вокруг этого вопроса, нет таких ожесточенных дискуссий, но это не значит, что вопрос с усадкой был решен. Скорее наоборот: большинство производителей пенобетона и строителей просто смирились с ней-штукатурим и клеим обои, а под ними трещины не видны. А ведь существуют вполне доступные способы минимизации усадки - надо просто грамотно подойти к этой проблеме.

Теперь собственно к вопросу, что же такое усадка. Усадка возникает у всех композиций, содержащих в своем составе цемент, и складывается из нескольких составляющих: контракционной усадки, влажностной усадки и карбонизационной усадки.

1. Контракционная усадка

Если затворить 100 грамм цемента водой в мерной емкости, после его схватывания и твердения мы можем заметить, что объем затвердевшего цементного камня на 3-5 мл меньше объема цементного теста, из которого этот камень получили. Вот это явление и получило название контракционной усадки. Бороться с этой усадкой можно только уменьшая в цементно-песчаной композиции количество самого цемента, соответственно увеличивая количество заполнителя, в случае с пенобетоном-это возможно только за счет увеличения количества песка в смеси (в случае с тяжелым бетоном можно увеличить количество в смеси не только песка, но и щебня). Естественно, заменив часть цемента песком, мы потеряем какую-то часть прочность пенобетона, а с пенобетоном такой фокус проделывать довольно опасно, часто прочность пенобетона находится на нижнем пределе прочности для его плотности.

Обратите внимание, поскольку усадке в пенобетоне подвержен только цемент то и такой путь борьбы с ней как увеличение количества заполнителей в смеси позволяет уменьшить все три вида усадки. Поэтому если есть возможность применять пенобетон прочностью «поменьше» не стоит перестраховываться и оставлять количество цемента проектным - лучше снизьте его и получите пенобетон меньшей прочности, но зато и с меньшей усадкой.

2. Карбонизационная усадка

Эта усадка начинается практически сразу после изготовления пенобетона и продолжается в течение всего срока службы изделий из пенобетона. Заключается она в том, что находящаяся в цементном камне известь СаО, образовавшаяся в результате реакций гидратации вступает в реакцию с углекислым газом (СО₂), являющимся частью атмосферы, с образованием карбоната кальция СаСО₃ (он же банальный мел) со всеми вытекающими отсюда неприятными последствиями-общий объем системы уменьшатся, прочность бетона тоже падает и пенобетон «рвет». Визуально образцы пенобетона, в которых проходит карбонизационная усадка, приобретают светло-желтый цвет. Особенно интенсивно карбонизационная усадка протекает в теплоизоляционных пенобетонах: чем меньше плотность пенобетона, тем легче углекислому газу добраться вглубь материала. У конструкционных же пенобетонов плотностью 700-900 кг/м. куб. пролежавших на открытом воздухе достаточно долго, на изломе образца достаточно четко видна граница пенобетона в котором прошла реакция карбонизации с пенобетоном еще не прореагировавшим с СО2.

Бороться с этой усадкой можно только защищая пенобетон от воздействия атмосферного воздуха, при кладке стен это обязательное их оштукатуривание или гидрофобизация, при монолитной заливке, допустим, кровель, это устройство качественной паро- и гидроизоляции монолитного пенобетона и т.п. Кроме уменьшения карбонизационной усадки такой способ позволяет снизить также усадку влажностною.

Кстати интересный эксперимент был проведен д.т.н., профессором Белгородского технологического университета Коломацким А. С.: изготовленный нами теплоизоляционный пенобетон плотностью 250 кг/м. куб. в количестве 1 м. куб. был складирован в подвальном помещении, в которое был затруднен доступ атмосферного воздуха. Пенобетон из той же партии находился на открытой площадке. Образцы пенобетона, находившиеся на открытом воздухе, через год были покрыты сеткой трещин, обусловленных карбонизационной усадкой, цвет образцов был светло-желтый по всей толщине. На образцах пенобетона из подвального помещения усадочные трещины отсутствовали, цвет образцов светло-серый. Т.е. защитив пенобетон от воздействия углекислого газа атмосферного воздуха можно практически полностью избавиться от карбонизационной усадки.

3. Влажностная усадка

Рассказ о влажностной усадке мы предоставляем одной из старейших российских книг о производстве пенобетона: Гензлер М. Н., Линденберг С. А. "Пенобетонщик", г. Ленинград, Главная редакция строительной литературы, 1936 год:

Большое значение имеет (влажностная) усадка. Цемент, твердея, изменяется в объеме. На воздухе цементное тесто уменьшается в объеме, и размеры изделия укорачиваются. Это укорочение называется усадкой. Если взять давно затвердевший пенобетон и поставить его во влажные условия, то он начнет увеличиваться в объеме, удлиняться, и это удлинение называют разбуханием. Если же, наоборот, подсушивать пенобетон, то он начнет уменьшаться в объеме и обнаружит усадку. Многолетние наблюдения над цементами, растворами и бетонами подтверждают, что объем всех изделий из цемента зависит от влажности, и с изменением условий хранения наблюдается либо усадка (при высыхании), либо разбухание (при увлажнении).

Пенобетон особенно сильно подвержен усадкам по двум причинам: пористость его способствует быстрому прониканию воздуха, а вместе с ним и влаги вовнутрь пенобетона, а поэтому он увлажняется или высыхает много быстрее, чем обыкновенный бетон на гравии или щебне. Кроме того, песок, гравий и щебень не испытывают усадок и препятствуют сцепившемуся с ними цементу увеличивать или уменьшать объем изделия и тем уменьшают и усадку и разбухание. Если бы высыхание пенобетона происходило бы равномерно по всей толще его, то и усадка блока была бы равномерной, и вреда от усадки не было бы. Но высыхание с поверхности происходит быстрее, чем изнутри, быстрее высыхают кромки и углы, а это ведет к тому, что усадка обнаруживается больше всего у углов, затем у ребер, по поверхности плит и меньше всего внутри, посередине.

Наружные части пенобетона будут стремиться сократиться, а внутренние части будут препятствовать сокращению. Это может повести к тому, что наружные части не выдержат и разорвутся, появится сначала очень тонкая и неглубокая трещина, а затем по мере дальнейшего высыхания трещина будет углубляться и расширяться. И чем слабее материал, тем легче появиться трещине, тем они будут чаще и опаснее. Такая картина нередко наблюдается на практике. Какой же практический вывод мы сделаем из этих наблюдений? При выдерживании пенобетона в формах, надо не давать ему высыхать слишком быстро, а для этого пенобетон опрыскивают водой и даже наливают воду в форму поверх блока. После распалубки блоки на складе лучше всего поставить на ребро для того, чтобы просыхание обеих сторон шло возможно равномернее. Но надо создать такие условия, чтобы просушка внутренних частей не слишком отставала бы от просушки наружных, т. е. надо задержать высушивание с поверхности, если мы не можем ускорить высыхание внутреннего ядра. Для этого опять надо увлажнять пенобетон с поверхности и держать его в возможно влажном помещении.

Слишком обильная поливка задерживает усадку как снаружи, так и внутри, но вредного влияния на прочность не оказывает. Неравномерное увлажнение одного бока, когда другой не увлажняется, вредно. Чем более твердеет пенобетон, тем легче должна быть поливка. Скорость высыхания зависит от очень многих причин: от того, есть ли корочка по лицу или по нижней постели плиты, насколько она тонка; велики или малы ячейки в пенобетоне; от их толщины; насколько тесно поставлены блоки; от температуры воздуха, от влажности его; от сорта цемента и еще от многих причин. Раз много причин, то заранее наметить срок выдержки и степени увлажнения нельзя, а следует в каждом случае решать по обстоятельствам, твердо помня, что задача выдержки — дать вызреть пенобетону в возможно благоприятных условиях.