А.П. ПРОШИН, д-р техн. наук, А.И. ЕРЕМКИН, канд. техн. наук,

      В.А. БЕРЕГОВОЙ, канд. техн. наук, Е.В, КОРОЛЕВ канд. техн. наук,

      A.M. БЕРЕГОВОЙ, канд. техн. наук, (Пензенская ГАСА),

      А.А. КРАСНОЩЕКОВ, директор ОАО «Завод «Коммунальной энергетики»,

      СВ. СОБОЛЕВ, генеральный директор ОАО «Трест «Жилстрой»,

      А.А. ЛЯМОВ, зам. директора ЗАО «Термопор» (Пенза) 

      На кафедре «Строительные материалы» Пензенской ГАСА разработаны составы и технологии производства пенобетона, предназначенного для изготовления сборных и монолитных теплозащитных конструкций с использованием только отечественных компонентов.

      Общая пористость разработанных теплоизоляционных ячеистых бетонов плотностью 200--600 кг/м³ на портландцементом вяжущем достигает 92%. Очевидно, что при столь высокой степени поризации качество пористой структуры приобретает определяющее значение для материала в целом. Оптимальная ячеистая структура характеризуется наличием равномерно распределенных замкнутых и полидисперсных

      по размеру пор с гладкой глянцевой поверхностью припорового слоя. Добиться получения качественной макроструктуры пенобетона возможно только при использовании взаимодополняющих технологических и рецептурных факторов.

      В настоящее время на рынке химических реактивов, применяемых в производстве строительных материалов, появились эффективные отечественные пенообразующие ПАВ, которые позволяют получать в процессе перемешивания пенобе-тонную смесь низкой плотности. Главный недостаток таких смесей заключается в недостаточной устойчивости пеномассы, приводящей к расслоению материала и разрушению его ячеистой структуры.

      С целью решения задачи по стабильному получению качественного теплоизоляционного пенобетона низкой плотности нами было использовано несколько способов повышения устойчивости пен.

      Первый способ заключается в том, что в проектируемый состав вводили тонкодисперсные минеральные наполнители из основных, кислых горных пород, а также из отходов некоторых производств. Проведенные исследования и анализ полученных экспериментальных данных позволили сделать вывод, что для всех использованных в работе отечественных пенообразующих ПАВ («ПО-6К», «ПО-1», «Пеностром», «Морпен») заметное влияние на стойкость и структуру пеномассы оказывает удельная поверхность и сорбирующая способность частиц наполнителя.

      Время помола наполнителя выбиралось исходя из условия, что размеры его частиц должны быть соизмеримы с диаметрами каналов Плато в пеномассе. Соблюдение этого требования повышает возможность частичной закупорки каналов истечения жидкости из межлоровых перегородок, а значит, уменьшает скорость разрушения пеномассы.

      При втором способе устойчивость пеномассы повышали путем введения в состав органических добавок, эффективно регулирующих реологические свойства поризуемого раствора в процессе изготовления материала. Однако для снижения плотности разрабатываемого материала до величин 150--250 кг/м³ потребовалось изменение минералогического состава портландцемента.

      Особенностью получения пенобетонов низкой плотности является достаточно большое водотвердое (В/Т) отношение, приводящее к разрыхлению материала межпоровых перегородок и повышению его усадочных деформаций в процессе твердения. Для уменьшения содержания в материале химически несвязанной воды были использованы пластифицирующие добавки.

      Решение задачи по направленной модификации цементного вяжущего, выбор специальных добавок, повышающих стойкость пеномассы, и современных пенообразующих ПАВ позволили добиться стабильного получения высокопоризованного ячеистого бетона для эффективной теплоизоляции ограждающих конструкций зданий и инженерных коммуникаций. Основные технические свойства разработанных составов пенобетона приведены в таблице.

      Относительно невысокие прочностные показатели теплоизоляционных материалов низкой плотности (менее 250 кг/м³) компенсируются хорошей адгезионной прочностью полученного ячеистого бетона к традиционным стеновым материалам. Это позволяет снизить нагрузку на нижележащие слои пенобетона и гарантирует стабильность пеномассы в процессе заливки и набора прочности.

      Достоинством разработанного материала является его невысокая себестоимость, что обусловлено использованием недорогих и недефицитных сырьевых компонентов, а также высокой степенью насыщения объема материала воздушной фазой. В случае укладки высокопоризованного пенобетона в стеновые конструкции, которые изготовлены из материалов, сильно всасывающих воду (кирпич плотностью менее 1800 кг/м³, блоки из автоклавного ячеистого бетона, деревянные конструкции), рекомендуется предварительно обработать поверхность последних специальными гидрофобизирующими составами.

      Отличительная способность разработанных составов -- возможность регулирования требуемого среднего размера пор в интервале от 0,6 мм до 6 мм путем изменения содержания модифицирующих добавок и В/Т отношения. Направленное регулирование структуры пор позволяет варьировать такими важнейшими свойствами материала, как прочность, теплопроводность, водопоглощение. При оптимальном соотношении сырьевых компонентов и технологии изготовления наблюдалось качественное улучшение структуры и эксплуатационных свойств пенобетона. Необходимым условием получения качественной пенобетонной "смеси является использование пеногенератора и технологии изготовления, соответствующей реологическим и другим особенностям поризуемого раствора. Для приготовления материала была использована одностадийная технология, основанная на способе сухой минерализации пены. Отличительной особенностью выбранной технологии является совмещение операций приготовления пены и пенобетона в одной рабочей емкости, что значительно упрощает механическую часть технологической линии по производству теплоизоляционного пенобетона.

      В ходе работ по выпуску опытной партии разработанного утеплителя были внесены необходимые изменения в конструкцию пеногенератора и дозирующих устройств, скорректирован состав материала. Проведенные мероприятия позволили существенно повысить качество готовой пеномассы и добиться стабильного выхода пенобетона заданной средней плотности при объеме замеса по 350 п.

      Полный цикл получения пенобетонной смеси, включающий в себя дозирование компонентов, их загрузку, приготовление пеномассы и пенобетона, а также укладку полученной массы в металлические формы, не превышает 10 мин. Размеры выпущенных блоков 240x400x600 мм.

      С целью уменьшения усадочных деформаций материала и повышения технологичности его изготовления пенобетон после набора необходимой пластической прочности пропаривается в течение 12 ч при температуре +80°С для плотности 400 кг/м³ и выше и +50°С для плотности ниже 300 кг/м³.

      На основании положительных результатов, полученных в ходе натурных опытно-технологических испытаний, было принято решение о проектировании мини-завода по производству неавтоклавного теплоизоляционного ячеистого бетона в Пенз.е. На сегодняшний день закончен монтаж оборудования и компоновка технологической линии. Все технологическое оборудование для изготовления разработанного материала установлено на одной металлической раме размерами 10x10x6,5 м (см. рисунок).

      Использование современных электронных дозаторов позволило обеспечить необходимую точность загрузки сыпучих компонентов. Технические возможности скомпонованной технологической линии предусматривают подключение персонального компьютера, управляющего дозировкой и процессом поризации раствора. Выпуск материала в промышленном масштабе планируется начать весной 2002 г.

      Разработанный пенобетон может быть использован в ряде конструктивных схем наружных ограждений для тепловой защиты каркасных и бескаркасных зданий различной этажности: межкаркасное сборное и монолитное заполнение из материала плотностью 250--300 кг/м³, кладка слоистая с металлическими связями и колодцевая, трехслойные бетонные стеновые панели, наружные стены блочные или монолитные в несъемной опалубке из плит ЦСП или асбестоцемента, теплоизоляционный слой материала плотностью 350--400 кг/м³ в чердачной крыше или на совмещенном покрытии здания.

      При этом, как показывает теплотехнический расчет, выполненный в соответствии с новыми изменениями СНиП Н-3-79** «Строительная теплотехника», обеспечивается небольшая материалоемкость ограждающих конструкций для территорий И климатического района, характеризуемых величинами градусо-суток отопительного периода(ГСОП) до 5000. Например, толщина наружного однослойного ограждения из ячеистого бетона плотностью 200 кг/м³ находится в пределах25-30 см, а общая толщина трехслойной стеновой панели не превышает 40 см.