// //
Дом arrow Статьи arrow Статьи arrow История исследований легких и ячеистых бетонов пгаса
История исследований легких и ячеистых бетонов пгаса

ИСТОРИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ЛЕГКИХ И ЯЧЕИСТЫХ БЕТОНОВ В ПГАСА

В ДИСИ (Днепропетровский инженерно строительный институт), на кафедре "Технологии бетонов и вяжущих" еще в 60-е годы ХХ века начались исследования по использованию отходов, разработке новых технологий с целью повышения эксплуатационных и технико-экономических показателей стеновых материалов в зданиях и сооружениях. Исследования могут быть разделены на несколько этапов:

1 этап (1963-1970) - исследовательские и внедренческие работы по снижению средней плотности и повышению теплозащитных свойств стеновых панелей из шлакопемзобетона за счет использования в качестве мелкого заполнителя вспученного перлитового песка. Это дало возможность уменьшить среднюю плотность в панелях самонесущих стен на 300-350 кг/м3 и тем самым значительно увеличить коэффициент термического сопротивления и, соответственно, сократить эксплуатационные теплопотери. Работы выполнялись под руководством проф. Конопленко А.И. и доц. Еременко В.А.

2 этап (1970-1983) - исследовательские и внедренческие работы, выполненные под руководством чл.-корр. АН УССР проф. Диброва Г.Д., доц. Еременко В.А. и инж. Танцюры В.Е. по поризации растворной составляющей керамзитобетона пеной повышенной вязкости на основе СДО. Для исключения разрушения поризованного раствора в смеси была разработана технология приготовления керамзитопенобетона непосредственно по месту формования при изготовлении панелей наружных стен. Результаты исследований были внедрены на Баловском заводе ССК, опробованы на Николаевском и Харьковском ДСК.

3 этап (1983-1998) - научно-исследовательские работы по изготовлению теплоизоляционного монолитного пенобетона при изготовлении комплексных плит покрытия (3×12 м) на ОЗ БМЗ (Опытный завод быстромонтируемых зданий) "Днепроэнергостройпром" Минэнерго СССР в г. Светловодске. Работы выполнялись под руководством чл.-корр. АН УССР проф. Г.Д. Диброва, по технической документации и технологической части проекта реконструкции цеха, разработанными аспирантом В.А. Мартыненко. Замена некачественного штучного утеплителей из минеральной ваты на монолитный пенобетон позволила значительно улучшить условия труда рабочих, сократить удельные трудозатраты и повысить технико-экономические показатели производства крупноразмерных комплексных плит покрытий БМЗ. Был разработан и внедрен технико-технологический комплекс мероприятий в новой технологии. Это оригинальные пеногенераторы для приготовления технической пены (рис. 1, 2) и пенобетонной смеси в существующем типовом смесителе с частичной его реконструкцией (рис. 3), составы пенобетона с использованием мелкодисперсных отходов гранитного карьера, система подачи пенобетонной смеси к постам формования и ее укладки (рис. 4), режимы ТВО для комплексных железобетонных плит и т.д. Этим заводом выпущено несколько сотен тыс. м2 комплексных плит покрытий для зданий БМЗ с утеплителем из монолитного пенобетона, объемы производства которого представлены на рис. 5. В последующем эти технологические разработки использовались и продолжают использоваться на головном Власовском заводе ЖБИ при изготовлении железобетонных конструкций БМЗ промышленного и общественного назначения.

Ряд основных технологических и конструктивных особенностей разработанной технологии были без согласия авторов растиражированы на некоторые заводы Украины и России.

история исследований легких и ячеистых бетонов пгаса

Рис. 1. Пеногенератор непрерывного
действия

история исследований легких и ячеистых бетонов пгаса

Рис. 2. Пеногенератор циклического
действия

история исследований легких и ячеистых бетонов пгаса

Рис. 3. Размещение оборудования в БСЦ

история исследований легких и ячеистых бетонов пгаса

Рис. 4. Конвейерная линия
по изготовлению конструкций БМЗ

история исследований легких и ячеистых бетонов пгаса

Рис. 5. Производство теплоизоляционного пенобетона на ОЗ БМЗ

4 этап (1998-по наст. время) - По инициативе ректора академии проф. В.И. Большакова на кафедре "Технологии строительных материалов, изделий и конструкций" создана специализированная научно-исследовательская лаборатория ячеистых бетонов для продолжения работ по совершенствованию технологии производства ячеистобетонных изделий. Одной из первоначальных задач лаборатории Владимир Иванович, как руководитель нового направления по реконструкции жилых домов первых массовых серий, поставил решение утеплителя для ограждающих конструкций и легкого конструктивного материала для разрабатываемой системы. Эти вопросы решены и рекомендованы для внедрения при использовании многообразия технологических и физико-технических свойств ячеистого бетона. Работы выполняются под руководством проф. Большакова В.И. и доц. Мартыненко В.А.

Параллельно проводились и проводятся исследования, рекомендованы к внедрению в производство различные порообразователи, составы, методы приготовления ячеистобетонных смесей, технологические решения и оборудование для устройства монолитного ячеистобетонного утеплителя в строительных условиях, формования массивов различных объемов и разрезки на мелкоштучные изделия в производственных условиях.

За период с 2000-2003 годы выполнены две научно-исследовательские и проектно-конструкторские работы по государственному заказу Министерства образования и науки Украины:
1. "Разработка теоретических и практических основ поризации бетонных смесей с целью повышения эффективности производства пенобетонных изделий на основе местного сырья и отходов промышленности" (2000-2001 гг.)
2. "Разработка эффективной технологии и нестандартного оборудования для производства мелкоштучных ячеистобетонных изделий неавтоклавного твердения для жилищного и гражданского строительства" (2002-2003 гг.)

Сотрудники лаборатории регулярно участвуют в международных конференциях, семинарах и различных научно-производственных мероприятиях. За этот период опубликовано более 100 научных трудов в научных сборниках, журналах и являются соавторами 3-х монографий. Коллектив лаборатории постоянно совершенствует свои знания в области технологий производства изделий из ячеистых бетонов и распространяет их. Так, при непосредственной организации сотрудниками лаборатории, при участии членов кафедры ТСМИК и поддержке ректората академии, проведен I-й Международный научно-практический семинар "Теория и практика производства и применения ячеистого бетона в строительстве" в ПГАСА в марте 2003 г.

Определенно положительным результатом и высокой оценкой проводимой научно-исследовательской деятельности коллектива лаборатории ячеистых бетонов можно считать то, что Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры, единственный из учебных ВУЗов страны, включен в состав организаций, участвующих в выполнении государственной целевой программы "Развитие производства ячеистобетонных изделий и их применения в массовом строительстве Украины на 2005-2011 года", которая уже утверждена Кабинетом Министров Украины (постановление N 684 от 26 мая 2004 года).

 

 

 

 

 

ЯЧЕИСТЫЙ БЕТОН. СТРУКТУРНЫЕ СВОЙСТВА

      история исследований легких и ячеистых бетонов пгаса

 

"ХХ век можно охарактеризовать, как век стремительного развития технологии бетона и его массового применения в строительстве. Плох он или хорош и что не радует нас его серый вид, но этот материал был и останется самым используемым в строительстве. Мы должны рационально использовать его разновидности и применяя модификаторы структуры целенаправленно управлять его технологическими и физико-механическими свойствами".

В.А. Мартыненко, канд. техн. наук,
зав. лаб. ячеистых бетонов ПГАСА

 

Ячеистый бетон - это искусственный пористый строительные материал с характерной равномерно распределенной мелкодисперсной ячеистой структурой, получаемый в результате поризации и гидратационного твердения рационально подобранной, тщательно перемешанной растворной смеси, состоящей из вяжущего, кремнеземистого компонента, порообразователей и добавок. Макроструктура бетона представлена преобладающим объемом ячеистых пор (50:92%) и межпоровых перегородок, которые, в свою очередь, состоят из продуктов гидратации, негидратированного вяжущего и кремнеземистого компонента, капиллярных, гелевых и контракционных пор - микроструктура бетона.

Характерной особенностью ячеистого бетона является его пористая структура, которых представленная различными видами пор и, в первую очередь, ячеистыми (рис. 1), капиллярными и гелевыми (рис. 2). Согласно классификации проф. К.Э. Горяйнова и С.К. Горяйновой [1] поры разделяют по размерам: ячеистые - 10-4÷0,2 см, капиллярные - 10-5÷10-4 см, гелевые - менее 10-6 см. Проф. Ю.П. Горлов и А.П. Меркин [2] пористость ячеистого не зависимо от ее способа создания по объему подразделяли (табл. 1).

Таблица 1

Характеристика пористости ячеистого бетона [2]

Плотность
ячеистого бетона,
кг/м3

Общий объем
пористости
Побщ, %

Объем
твердой фазы,
Vт, %

Ячеистые
поры, Пя

Капиллярные
поры, Пкап

Гелевые
поры, Пг

размер, м

объем, %

размер, м

объем, %

размер, м

объем, %

200

92

8

10-6 - 0,25·10-2

83

10-7 - 10-6

7,5

<10-8

1,5

300

88

12

10-6 - 0,2·10-2

76

10-7 - 10-6

9

<10-8

3

400

84

16

10-6 - 0,15·10-2

70

10-7 - 10-6

10,5

<10-8

3,5

Пористость и макроструктура структура ячеистого бетона. К ряду физических свойств, которые характеризуют особенности структурного состояния свойства ячеистого бетона, следует отнести: плотность; средняя плотность; пористость [3].

Средняя плотность (

 

история исследований легких и ячеистых бетонов пгаса

(1)

 

история исследований легких и ячеистых бетонов пгаса

(2)

где m- масса образца материала, кг; V- объем образца материала, м3.

Величина истинной плотности (
Физическая величина степени заполнения единицы объема ячеистого бетона различными видами пор называется пористостью (Пяб), которая состоит из ячеистых (0,25:10-4 см), капиллярных (10-5:10-4см) и гелевые поры (10-6 см). Ячеистые поры создаются в бетоне специальными технологическими приемами посредством поризации растворной части бетонной смеси, а капиллярные поры - в результате удаления избыточной воды затворения из межпоровых перегородок [3].

 

история исследований легких и ячеистых бетонов пгаса
Рис. 1. Соотношение параметров межпорового вещества и видов пористости теплоизоляционного ячеистого бетона

Капиллярная пористость ячеистого бетона зависит от исходного значения В/Т отношения бетонной смеси и может изменяться в процессе последующей гидратации цемента. Величина гелевой пористости в бетоне зависит от количества цемента и степени его гидратации (рис. 1). При одинаковой величине общей пористости, но при различном соотношении ее видов ячеистый бетон имеет различные физико-механические свойства.

Наибольший объем пор в ячеистом бетоне приходится на ячеистые поры, которые и должны определять его свойства, как разновидности всех видов бетонов, образуя округленные пустоты и межпоровые перегородки, т.е. его характерную макроструктуру. Величина ячеистой пористости в зависимости от вида укладки ячеистых пор не превышает определенного значения и взаимосвязана с количеством и средним размером ячеистых пор, между которыми есть определенная взаимосвязь[5-6]. Эти и ряд других последующих показателей ячеистой структуры бетона характеризуют его физико-структурные, физические и механические свойства [1-3, 6-10].

Рассмотрим основные свойства ячеистого бетона как функцию от плотности, которая взаимосвязана с его общей пористостью (3). Пористость общая бетона при разных исходных сырьевых материалах образующих межпоровую перегородку будет различной (табл. 2).

 

история исследований легких и ячеистых бетонов пгаса

(3)

 

история исследований легких и ячеистых бетонов пгаса

(4)

где

Таблица 2

Значение общей пористости ячеистого бетона [7]

Ячеистый бетон с истиной
плотностью межпорового вещества

Общая пористость в % при плотности бетона

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

 

 

 

На кварцевом песке,

88

84

80

76

72

68

64

60

56

52

 

 

 

На кварцевом песке,

89

85

82

78

74

70

67

63

59

55

 

 

 

На золе,

85

80

75

70

65

60

55

50

45

40

 

 

 

На цементе и кварцевом песке,

89

85

81

77

74

70

66

62

59

55

 

 

 

На извести и кварцевом песке,

87

83

79

74

70

66

62

58

53

49

 

 

 

На цементе и полевошпатовом песке [29],

88

83

79

75

71

67

63

58

54

50

 

 

 

Сама структура межпоровых перегородок представлена продуктами гидратации вяжущего и его не гидратированной частью, кремнеземистыми компонентами и порами капиллярного и гелевого типов. Поскольку цементный камень - это капиллярно-пористое тело, относительная плотность которого в высушенном состоянии при любых значениях В/Т отношения смеси и степени гидратации цемента всегда меньше единицы, то образуется определенная величина пористости. Объем такой пористости в бетоне в первую очередь связан с количеством используемого вяжущего и степенью его гидратации. С целью уменьшения объема этой пористости, для снижения последующих усадочных явлений бетона необходимо стремиться к меньшему удельному расходу вяжущего, например, цемента. При удалении адсорбционно-связанной влаги из пор цементного геля происходит уменьшение объема цементного камня и наблюдается усадка бетона в последующие сроки.

Капиллярная пористость образуется за счет введения избыточного объема воды в поризуемую бетонную смесь для придания ей необходимой подвижности. Первоначально ее некоторая часть адсорбируется на поверхности раздела фаз воздух - раствор, а большая часть находится в структурированной межпоровой перегородке. Меньшая доля ее используется для гидратации вяжущего, а оставшаяся в последующем удаляется, образовывая сеть капиллярных пор различного размера, направленности и замкнутости. Однозначно установлено отрицательное влияние капиллярной пористости на прочностные и усадочные свойства ячеистого бетона [3]. Так, коэффициент ослабления прочности ячеистого бетона больше при капиллярной, чем при ячеистой пористости. В соответствии с этим замена ячеистой пористости, равной по объему капиллярной приводит к снижению прочности ячеистого бетона на 40:70%. Однако образующаяся сеть капилляров в межпоровой перегородке прерывает тепловой поток, и тем самым, повышает теплозащитные свойства бетона при низкой влажности ячеистого бетона. Это будет взаимосвязано с параметрами пор (рис. 2), которые влияют и на другие свойства бетона, например, равновесную влажность, гигроскопичность, водопоглощение, морозостойкость, а главное - долговечность ячеистого бетона.

история исследований легких и ячеистых бетонов пгаса
Рис. 2. Примерное распределения пор в ячеистом бетоне средней плотностью 500 кг/м3,
где: 1- объем межпоровых перегородок; 2 -микропоры; 3- макропоры

Теория ячеистых структур [5, 6].Теоретически, без учета толщины межпоровых перегородок при плотной укладке ячеистых пор одного диаметра, возможно следующее достижение величины ячеистой пористости в материале при разной укладке ячеистых пор шарообразной формы [5, 6, 10]:

  • при кубической укладке (рис. 3.а), (5) - 52,34%;
  • при ромбической укладке (рис. 3.в), (6) - 60,45%;
  • при гексагональной укладке (рис. 3.б) (7) - 74,04%.

 

история исследований легких и ячеистых бетонов пгаса

(5)

 

история исследований легких и ячеистых бетонов пгаса

(6)

 

история исследований легких и ячеистых бетонов пгаса

(7)

где Пяч- ячеистая пористость материала,%; D- диаметр пор.

а

б

история исследований легких и ячеистых бетонов пгаса

история исследований легких и ячеистых бетонов пгаса

в

история исследований легких и ячеистых бетонов пгаса

Рис. 3. Одномодальная кубическая (а), ромбическая (б)
и гексагональная (в) укладка ячеистых пор в бетоне

Создание в материале двухмодального размера ячеистых пор повышает ячеистую пористость до 74% (8-10), а трехмодального - до 80% (11).

 

история исследований легких и ячеистых бетонов пгаса

(8)

 

история исследований легких и ячеистых бетонов пгаса

(9)

 

история исследований легких и ячеистых бетонов пгаса

(10)

 

история исследований легких и ячеистых бетонов пгаса

(11)

При этом соотношение диаметра ячеистых пор (D, d1, d2) должно находится в определенной зависимости для каждого вида укладки пор.

Для двухмодальной (рис. 4):

 

при кубической укладке:
история исследований легких и ячеистых бетонов пгаса

(12)

 

при ромбической укладке:
история исследований легких и ячеистых бетонов пгаса

(13)

 

при гексагональной укладке:
история исследований легких и ячеистых бетонов пгаса

(14)

 

a

история исследований легких и ячеистых бетонов пгаса

б

история исследований легких и ячеистых бетонов пгаса

Рис. 4. Двухмодальная укладка ячеистых пор без учета межпоровых перегородок:
а) кубическая; б) гексагональная

Таким образом, есть определенная величина плотности ячеистого бетона, которую можно достигнуть за счет ячеистой пористости при использовании сферических пор. Это в большей степени относится к пенобетону, так как именно в нем используются только сферические поры. Эффектом самовакуумирования межпоровой перегородки для последующего ее искривления мы не научились технологически управлять, а публикаций по этой теме в открытой печати нет. Теоретически считаем это возможным, а практически - необходима постановка серии лабораторных и производственных опытов.

Еще на заре развития ячеистого бетона в СССР в 30-е гг. прошлого столетия А.А. Брюшковым [11] высказано предположение, что в поризованных материалах с мелкодисперсной ячеистой структурой, независимо от средней плотности, следует стремится к одинаковому и минимальному диаметру ячеистых пор, а материалы с такой пористостью должны характеризоваться наилучшими прочностными свойствами. Теоретические вопросы, связанные с ячеистой структурой материала, основательно рассмотрены в научных трудах А.П. Меркина, Р.А. Гаджилы, А.Н. Филатова и др. Следует отметить фундаментальную и основополагающую работу В.А. Пинскера [12], в который заложены основы физики ячеистого бетона. Теоретическое значение в этой области имеет работа А.Н. Хархардина [13], в которой также рассмотрены вопросы колебания диаметра ячеистых пор и толщины межпоровой перегородки.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

  1. Горяйнов К.Э., Горяйнова С.К. Технология теплоизоляционных материалов и изделий. - М.: Стройиздат, 1982. - 376 с.
  2. Горлов Ю.П., Меркин А.П., Устенко А.А. Технология теплоизоляционных материалов. - М.: Стройиздат, 1980. - 399 с.
  3. Мартыненко В.А., Ворона А.Н. Запорожский ячеистый бетон. - Днепропетровск: Пороги, 2003. - 95 с.
  4. ДСТУ Б В.2.7-45-96. Бетоны ячеистые. Технические условия. - К.: Госкомградостроительства Украины, 1997. - 32 с.
  5. Мартыненко В.А. Влияние характеристик межпоровой перегородки на физико-технические свойства ячеистого бетона // Строительные материалы и изделия. - 2003. - N4. - С. 35-37.
  6. Мартыненко В.А. Теоретические и структурные свойства ячеистого бетона // Збiрник наук. праць ПДАБА i Варшавського техн. унiвер. "Threoretical Foundations of Civil Engineering" (Dniepropietrovsk-Warsaw, 2003). - С. 177-186.
  7. Ячеистые бетоны: Технология, свойства и конструкции / Кривицкий М.Я., Левин Н.И., Макаричев В.В. - М.: Стройиздат, 1972. - 136 с.
  8. Силаенков Е.С. Долговечность изделий из ячеистых бетонов. - М.: Стройиздат, 1986. - 176 с.
  9. Производство ячеистобетонных изделий: теория и практика / Н.П. Сажнев, В.Н. Гончарик, Г.С. Гарнашевич, Л.В. Соколовский. - Минск: Стринко, 1999. - 284 с.
  10. Рунова Р.Ф., Шейнiч Л.О., Гелевера О.Г., Гоц В.I. Основи виробництва стiнових та оздоблювальних матерiалiв. К., 2002. - 380 с.
  11. Брюшков А.А. Газо- и пенобетоны. ОНТИ. - 1930.
  12. Пинскер В.А. Некоторые вопросы физики ячеистого бетона // Жилые дома из ячеистого бетона. - Л.: Стройиздат, 1963. - С. 123-145.
  13. Хархардин А.Н. Теория прочности и структуры твердых пористых тел // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова, тематический выпуск "Пенобетон". - Белгород: БГТУ им. В.Г. Шухова, 2003. - N4. - С. 42-53.

ПОКАЗАТЕЛИ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЯЧЕИСТОГО БЕТОНА

С учетом практического использования ячеистобетонных изделий в зданиях и их условий эксплуатации, функционального назначения, приводим нормированные физико-механические свойства ячеистого бетона в соответствии с техническими ус-ловиями ДСТУ Б В.2.7-45-96 (табл. 1).

Таблица 1

Показатели физико-технических свойств ячеистого бетона

Вид
бетона

Марка бетона
по средней плотности

Бетон автоклавный

Бетон неавтоклавный

класс по прочности на сжатие

класс по прочности на сжатие

Теплоизоляционный

Д300

В0,75; В0,50

____

Д350

В1,0; В0,75

Д400

В1,5; В1,0

В0,75; В1

Д500

В2,5; В2; В1,5; В1

В1,5; В1,0

Конструкционно-теплоизоляционный

Д500

В2,5; В2; В1,5; В1

В1,5; В1,0

Д600

В3,5; В2,5; В2; В1,5

В2; В1

Д700

В5; В3,5; В2,5; В2

В2,5; В2; В1,5

Д800

В7,5; В5; В3,5; В2,5

В3,5; В2,5; В2

Д900

В10; В7,5; В5; В3,5

В5; В3,5; В2,5

Конструкционный

Д1000

В12,5; В10; В7,5

В7,5; В5

Д1100

В15; В12,5; В10

В10; В7,5

Д1200

В15; В12,5

В12,5; В10

Соотношение между марками и классами ячеистого бетона по прочности на сжатие приведены в табл. 2.

Таблица 2

Показатели бетона по прочности на сжатие

Марка "М"

Класс "В"

5
10
15
25
35
50
75
100
150

0,35
0,75
1,0
1,5
2,5
3,5
5,0
7,5
10,0

Именно классификация свойств по функциональному назначению является основной с позиции применения ячеистобетонных изделий в зданиях. С учетом функционального назначения (теплоизоляция, ограждающие наружные элементы, несущие элементы и т.д.) нормируются основные эксплутационные и физико-механические свойства бетона. Классификация ячеистого бетона по другим признакам является второстепенной и носит в большей степени технологический характер, характеризующий особенности производства ячеистобетонных изделий. С позиций назначения (применения) ячеистый бетон, изготовленный по любой технологии и с различными соотношениями и используемыми разными сырьевыми материалами должны обладать нормируемыми физико-техническими показателями, удовлетворяющими требованиям нормативных документов (ГОСТ, ДСТУ и т.п.). К таким физико-техническим свойства (согласно ДСТУ Б В.2.7-45-96) относятся:

·         средняя плотность ячеистого бетона (кг/м3);

·         прочность на сжатие (МПа, кг·с/см2) или класс бетона на сжатие (В);

·         морозостойкость (F);

·         усадка при высыхании (мм/м);

·         теплопроводность (

·         паропроницаемость (мг/(м·ч·Па));

·         сорбционная влажность (%).

По этим показателям физико-технических свойств ячеистые бетоны неавтоклавного и автоклавного твердения имеют отличия, которые ограничивают возможности применения ячеистобетонных изделий неавтоклавного твердения.

В первую очередь следует отметить, что в этих видах бетонов соотношение плотности и прочности различно (см. табл. 1). Так, прочность неавтоклавного бетона практически на одну - две марки меньше, чем автоклавного. Достижение равного соотношения этих свойств требует определенных технологических затрат в производстве изделий из неавтоклавного бетона.

Во-вторых, с точки зрения долговечности изделий, параметры усадки при высыхании бетона для этих видов бетонов различны. Так для автоклавных бетонов марок Д600 - Д1200, изготовленных на песке, она не должна превышать значения - 0,5 мм/м, а изготовленном на других кремнеземистых компонентах - 0,7 мм/м. Этот показатель для бетонов неавтоклавного твердения той же марки бетона по плотности составляет - 3 мм/м, а некоторых производствах неавтоклавных пенобетонных изделиях до 6 мм/м.

Для достижения равных показателей этих свойств бетонов автоклавного и неавтоклавного твердения необходима реализация определенных технологических приемов в технологии неавтоклавного бетона. Только при комплексном решении ряда производственных вопросов в технологии неавтоклавного бетона можно приблизить его свойства к свойствам автоклавного и, именно по двум этим основным показателям.

В третьих, независимо от вида твердения бетона использование некоторых сырьевых материалов, обладающих повышенным водозатворением, в составе бетонной смеси требует использования значительного количества воды. В последующем это приводит к содержанию относительно большего количества капиллярных пор в микроструктуре бетона, что снижает его прочность. С другой стороны - использование сырьевых материалов с развитой структурой определенных пор способствует удержанию адсорбционной влаги, что повышает эксплуатационную влажность самого бетона. Так, например, использование (в значительных количествах) в сырьевых составах бетона золы-унос приводит на стадии приготовления бетонной смеси к повышенному водозатворению (В/Т) и повышенной эксплуатационной равновесной влажности (см. табл. 3).

Таблица 3

Нормируемые показатели физико-технических свойств бетонов
(ДСТУ Б В.2.7-45-96)

Вид бетона

Марка по
плотности

Коэффициент

Сорбционная влажность,
% не более

теплопроводности
(Вт/м·оС), не более,
бетона в сухом
состоянии

паропроницаемости,
(мг/м·ч·Па), не менее

при относительной
влажности воздуха 75%

при относительной
влажности воздуха 97%

Бетон изготовленный

на
песке

на
золе

на
песке

на
золе

на
песке

на
золе

на
песке

на
золе

Теплоизоляционный

Д300
Д400
Д500

0,08
0,10
0,12

0,08
0,09
0,10

0,26
0,23
0,20

0,23
0,20
0,18

8
8
8

12
12
12

12
12
12

18
18
18

Конструкцинно-теплоизоляционный

Д600
Д700
Д800
Д900

0,14
0,18
0,21
0,24

0,13
0,15
0,18
0,20

0,17
0,15
0,14
0,12

0,16
0,14
0,12
0,11

8
8
10
10

12
12
15
15

12
12
15
15

18
18
22
22

Конструкционный

Д1000
Д1100
Д1200

0,29
0,34
0,38

0,23
0,26
0,29

0,11
0,10
0,10

0,10
0,09
0,08

10
10
10

15
15
15

15
15
15

22
22
22

Таким образом, эксплуатационные физико-технические свойства бетона взаимосвязаны с технологией производства (неавтоклавное или автоклавное твердение) и используемыми сырьевыми материалами для его изготовления.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИИ ЯЧЕИСТОГО БЕТОНА

Ячеистые бетоны впервые были получены в 1889 г. Гоффманом (Чехия). Он примешивал к подвижным цементным и гипсовым растворам кислоты и углекислые или хлористые соли, выделявшие при химическом взаимодействии газ, который создавал пористую структуру у затвердевших растворов. Патент Гоффмана не получил практического применения.

Следующий шаг в этом направлении был сделан в 1914 г. Аулсвортом и Дайером (США), предложившими применять в качестве газообразователя порошки алюминия, цинка и некоторых других металлов, которые при взаимодействии с Са(ОН)2 выделяли водород и действовали как вспучивающие добавки. Это изобретение следует считать началом современной технологии газобетона. В 1922 г. Адольф и Поль (Германия) применили перекись водорода (пергидроль Н2О2) для вспучивания бетонной смеси. Однако в массовом производстве газобетона широкого применение пергидроли не нашло применения. Однако в истории развития ячеистого бетона известно практическое производственное использование этого газообразователя в СССР.

Практическое значение для развития производства газобетона имели исследования Эрикссона (Швеция), начатые в 1918-1920 гг. Он предложил вспучивать подвижную смесь извести с тонкоизмельченными кремнеземистыми компонентами и добавкой цемента (10%) при взаимодействии алюминиевого порошка с растворенным Са(ОН)2. Производство этого материала, т.е. газосиликата фирмой "Итонг", было начато в 1929 г. в шведском городе Иксхульт на предприятии при производительности 15 тыс. м3/год. При этом в основу технологии был положен способ тепловлажностной обработки (ТВО) в автоклавах известково-кремнеземистых композиций, запатентованный в 1880 г. В. Михаэлисом.

В дальнейшем развитие технологии автоклавного газобетона по способу Эрикссона сначала в Швеции, а затем и в других странах, пошло двумя путями. Один путь привел к началу производства газосиликата "Итонг". Это пористый бетон автоклавного твердения, получаемый из смеси извести с кремнеземистыми добавками, но без цемента. Второй путь привел в 1934 г. к другой разновидности газобетона - "Сипорекс", предложенным финским инженером Леннартом Форсэном и шведским инженером Иваром Эклундом, и получаемым на основе смеси из портландцемента и кремнеземистого компонента, но без добавки извести.

По этим двум направлениям производство газобетона стало развиваться с середины 30-х годов во многих странах. В настоящее время заводы газобетона и газосиликата фирм "Итонг", "Сипорекс" "Хебель", "Верхан", "Маза-Хенке", "Хёттен" и других работают во многих странах мира. В странах СНГ кроме завезенной в 60-е года польской технологии имеются действующие разработки ведущих отраслевых институтов Минстроя СССР, в т.ч., НИПИсиликатобетона (Таллинн), ВНИИСтром (Москва), Южгипростром (Киев) и др.

Второе направление получения ячеистого бетона состоит в смешении водного раствора сырьевых материалов с предварительно приготовленной пеной. В зависимости от вида вяжущего вещества и кремнеземистого компонента материалы получили название пенобетонов, пеносиликатов, пенозолосиликатов, пеношлаков, гипсопенобетонов и т.д. Впервые способ получения пенобетона путем смешивания растворов вяжущих веществ с пеной предложил датский инженер Е.С. Байер в 1911 г. Но практическое изготовление пенобетона этим способом началось в 1923-1925 гг. сначала в Дании, затем в Германии и других странах. С тех пор было выдано большое количество патентов на способы получения пенобетона из разных видов минерального сырья и с различными пенообразователями. Отдельные разновидности пенобетона известны за границей под названиями "целленбетон", "изобетон", "бетосел" и др. В настоящее время за рубежом пенобетон распространен менее газобетона.

Производство ячеистых бетонов в зарубежной практике значительно расширилось в послевоенный период. Так, в Швеции в 1945 году объемы производства стеновых блоков и армированных элементов из ячеистого бетона превысили довоенный уровень, а в 1947 году на 9 заводах объем выпуска изделий составил 885 тыс. м3, и около 25% всех ограждающих конструкций, производимых в то время в Швеции. После 1947 года отмечается постоянный рост производства изделий из ячеистого бетона. В 1964 году объем производства армированных газобетонных конструкций составил 1,5 млн. м3, что позволило покрыть 50% потребностей в стеновых конструкциях страны. ФРГ была следующей страной после Швеции и СССР, где производство ячеистых бетонов в послевоенный период стало широко развиваться. В течение нескольких лет там вступили в строй ряд производств по выпуску ячеистого бетона. К 1966 году выпуск ячеистого бетона в этой стране возрос до 1,2 млн. м3. Почти половину из этого объема составили армированные стеновые панели и плиты покрытий, остальное - мелкоштучные блоки. В настоящее время в Германии работают крупнейшие заводы в мире по производству изделий из газобетона.

Первые исследования технологии и свойств ячеистых бетонов в нашей стране относятся к тридцатым годам. Советские ученые П.А. Ребиндер, А.А. Брюшков, Б.Н. Кауфман и другие разработали технологию теплоизоляционного пенобетона естественного твердения и изучили его свойства. Работы М.Н. Гензлера, Б.Н. Кауфмана, К.И. Шульца и др. в начале 30-х годов способствовали практическому внедрению в строительство неавтоклавного монолитного пенобетона, получаемого в условиях стройплощадки. И.Т. Кудряшов и др. в середине 30-х годов установили, что по сравнению с неавтоклавным пенобетоном, автоклавный имеет ряд преимуществ: сокращение расхода цемента, снижение явления усадочных деформаций, повышение прочности бетона и сокращение времени его твердения. Впервые изготовление автоклавных пенобетонных изделий началось в 1939 г. в Новосибирске и Челябинске. В начале сороковых годов И.Т. Кудряшовым была разработана технология изготовления изделий из автоклавного пеносиликата с применением извести-кипелки и молотого песка.

В послевоенный период заметно расширились исследовательские работы по ячеистым бетонам. Они, в основном, были направлены на изучение различного сырья и использования отходов промышленности, разработке технологических параметров изготовления ячеистобетонных изделий, в том числе режимов автоклавной обработки. Так, Ф.П. Кивисельг и другие провели обширные исследования сланцезольного пенобетона - пенокукермита. П.И. Боженов и М.С. Сатин разработали технологию автоклавного пенобетона на нефелиновом цементе. Широкие исследования золы-уноса для производства ячеистого бетона были проведены А.Т. Барановым и Г.А. Бужевичем, К.Э. Горяйновым, А.И. Ивановым и Н.И. Федыниным и многими другими учеными. Из технологических исследований послевоенных лет следует отметить работы по изысканию новых поризаторов и технологических приемов производства ячеистого бетона. Это исследования газообразователя пергидроля П.Д. Кевеш, Э.Я. Эршлер, разработки Л.М. Розенфельда по пенообразователю "ГК" для ячеистых бетонов. Многочисленные исследования различных технологических способов и режимов автоклавной обработки изделий и производства ячеистых бетонов были выполнены И.Т. Кудряшовым, Л.М. Розенфельдом и А.Г. Нейманом, М.Я. Кривицким, Н.С. Волосовым, А.Н. Крашенинниковым, И.Л. Жодзинским и В.В. Макаричевым и другими. Е.С. Силаенков провел исследования по изучению вопросов долговечности конструкций из ячеистого бетона. Теплотехнические исследования ячеистых бетонов провели К.Ф. Фокин, Б.Н. Кауфман, А.Ф. Чудновский и др. Все эти и другие исследовательские работы способствовали дальнейшему росту производства и применения ячеистого бетона в строительстве.

Первый опыт производства ячеистых бетонов неавтоклавного твердения проходил в условиях, когда вопросы, связанные с долговечностью этого материала не были изучены. К тому времени недостаточно было исследовано влияние температурных и усадочных воздействий на долговечность бетона, а также влияние технологических факторов производства изделий, влажностного состояния изделий в эксплуатации. Крупноразмерные ограждающие изделия из ячеистых бетонов отличались весьма низкой трещиностойкостью и необоснованно использовались без специальной защиты при повышенной влажности или при воздействии агрессивных сред. Незащищенный ячеистый бетон в этих условиях быстро разрушался.

Из опыта применения конструкций из ячеистого бетона неавтоклавного твердения следует, что при их изготовлении было принято недостаточно мер по обеспечению защиты бетона в процессе эксплуатации зданий. Так, например, для наружной отделки панелей применялся паронепроницаемый плотный слой цементного раствора. В результате миграции и накопления влаги на границе плотного и ячеистого бетона развивались деструктивные процессы. Плотный слой отслаивался после первого года эксплуатации. В ряде случаев причиной разрушений конструкций являлась недостаточная защита арматуры от коррозии. Но там, где применялись меры по устранению увлажнения конструкций, а также защита закладных деталей от коррозии, изделия из ячеистого бетона неавтоклавного твердения обладали необходимой долговечностью.

Опыт промышленного производства ячеистого бетона неавтоклавного твердения начинается с 30-х годов, индустриальное производство было положено в 50-е годы и использовалось во многих городах Сибири. Так, использование газобетонных панелей в жилых домах Норильска позволило сократить сроки строительства на треть, трудовые затраты снизить до 50%, а стоимость 1 м2 жилья уменьшить на 25%.

В конце 40-х годов возникает производство пеносиликатных изделий (Москва, Харьков), а в 1953 г. осваивается изготовление крупных строительных деталей из автоклавного пенобетона и пеносиликата на Урале (Березники). В 50-х годах в ряде мест начинают изготавливать газобетон, ранее выпускавшийся только в Риге. С тех пор промышленное производство изделий из ячеистых бетонов развивается у нас преимущественно на основе способа газопоризации с применением автоклавной обработки.

Большой вклад в это дело вносит НИПИсиликатобетон (Таллинн), Научно-исследовательский институт бетона и железобетона (НИИЖБ). Во многих научных учреждениях в других городах страны (Вильнюс, Киев, Минск, Челябинск и др.) ведутся систематические изыскания новых способов совершенствования производства, улучшения свойств, расширения областей применения ячеистых бетонов. Аналогичные работы ведут кафедры инженерно-строительных институтов в Воронеже, Ленинграде, Москве, Новосибирске, Пензе и Ростове-на-Дону. Крупные заводы и комбинаты газобетонных изделий в Ленинграде, Подмосковье, Сибири оборудованы высокопроизводительными агрегатами и применяют новейшие способы производства.

Развитие производства ячеистого бетона в Украине связано с бетоном автоклавного твердения. Это направление А.Н. Филатов (НИИСМИ, г. Киев) связывает с поставкой в 1960-1962 годах Польшей технологического оборудования для 10-ти заводов в СССР по производству изделий из ячеистого бетона автоклавного твердения, из которых Луганский комбинат ячеистобетонных конструкций, построенный с использованием такого комплекта оборудования и стал первым крупным (180 тыс. м3/год) производителем ячеистобетонных изделий в Украине. Последовательно наращивая объемы изготовления и расширяя номенклатуру выпуска ячеистобетонных изделий, комбинат достиг объемов производства в 250 тыс. м3/год. Изготавливались мелкоштучные блоки, теплоизоляционные и звукопоглощающие плиты, ограждающие панели для общественных и промышленных зданий.

На основании опыта изготовления ячеистобетонных изделий с использованием польского технологического оборудования в Украине было построено четыре крупных специализированных предприятия по производству изделий из ячеистого бетона при различной плановой годовой производительности:

1. Белгород-Днестровский экспериментальный завод ячеистых бетонов и изделий мощностью 130 тыс. м3;

2.      Николаевский комбинат силикатных изделий мощностью 140 тыс. м3;

3.      Славутский завод силикатных стеновых материалов мощностью 180 тыс. м3;

4.      Сумской завод силикатных стеновых материалов мощностью 140 тыс. м3.

Эти предприятия были рассчитаны на выпуск стеновых панелей в индивидуальных формах и определенной номенклатуры мелких стеновых блоков по резательной технологии. Однако формовочно-резательное оборудование типа СМ-1211, которое осваивалось также на аналогичных предприятиях Белоруссии, в технологическом предназначении не дало положительного результата. В итоге предприятия оказались без стабильной технологии из-за несовершенства работы резательного оборудования. Белгород-Днестровский завод, используя научно-технический потенциал специалистов института ВНИИстром им. П.П. Будникова и НИИСМИ, в несколько этапов, довели резательную машину СМ-1211 до рабочего состояния. Впервые для изготовления армированных панелей и крупных блоков методом двух- и трехслойной горизонтальной резки ячеистобетонных массивов на резательной машине установили дополнительное оборудование. По этой технологии завод изготавливал панели для строительства промышленных, сельскохозяйственных и общественных каркасных зданий высотой до 12 этажей. В то время, из изготовленных ячеистобетонных изделий Белгород-Днестровским комбинатом, построены сотни объектов в южном регионе Украины. Это позволило ввести в эксплуатацию разнообразные объекты административного, промышленного и бытового назначения в городах Одессе и Белгород-Днестровском.

Формовочные цеха Славутского и Сумского заводов силикатных стеновых материалов в последующий период были переоснащены опытным формовочно-резательным оборудованием, которое было разработано головным институтом по ячеистым бетонам Минстройматериалов СССР НИПИсиликатобетон (г. Таллинн). Отформованный массив объемом 4,5 м3 на технологической линии переносится на пост резки, где на резательном агрегате выполняется его продольная и поперечная резка на изделия. На Николаевском комбинате мелкие ячеистобетонные блоки изготавливались формованием массива 6,0×2,4×0,6 м и последующей его разрезкой на изделия путем подъема краном съемных бортов, на которых закреплены продольные и поперечные струны (способ резки - "рамка со струнами"). Соответственно, такой способ не обеспечивал получения мелкоштучных изделий точных размеров, что и не способствовало увеличению объемов их использования в строительстве.

На Черниговском заводе ячеистобетонные массивы формуются в формах объемом 2,65 м3 с открывающимися бортами. Массив разрезается на изделия машиной конструкции ВНИИстром им. П.П. Будникова. В автоклав изделия загружаются на поддонах, что уменьшает коэффициент его использования.

К концу 80-х годов общий объем производства ячеистобетонных изделий в Украине составлял около 1,2 млн. м3/год, из них на долю мелкоштучных изделий приходилось около 900 тыс. м3. Большинство предприятий производства ячеистобетонных изделий в это время освоили выпуск мелких стеновых блоков с плотностью 600 кг/м3, армированных изделий с плотностью 600:700 кг/м3, и теплоизоляционных изделий - 320:400 кг/м3. На Луганском, Черниговском, Белгород-Днестровском заводах было освоено производство звукопоглощающих плит "Силакпор" на технологической линии, разработанной институтом ВНИИТермоизоляция (г. Вильнюс, Литва).

Второй этап развития производства изделий из автоклавного ячеистого бетона начался в 1988 году, когда была принята программа строительства и реконструкции 24 предприятий ячеистого бетона в Украине. Общая годовая мощность предприятий должна была возрасти до 2,7 млн. м3/год. Первую группу предприятий планировалось построить в Житомире, Купянске, Днепропетровске, Обухове. Проектную документацию на строительство этих предприятий разработал институт Южгипростром по технологическому регламенту НИИСМИ (г. Киев).

Весной 1991 г. вступил в строй цех мелких блоков мощностью 80 тыс. м3/год на Житомирском комбинате силикатных изделий. В цехе с агрегатно-поточной технологической схемой производства было установлено формовочно-резательное оборудование "Универсал-60", массивы транспортировались мостовыми кранами. Ячеистобетонный массив (6,3×1,24×0,65 м) переносился на щелевой стол резательной машины, на котором выполнялись поперечные, продольные и вертикальные резы для получения мелкоштучных изделий. Отходы сырца массива возвращаются в производство в виде цементно-песчаного шлама. Разрезанный на изделия массив на специальном решетчатом поддоне мостовым краном переносится на автоклавную тележку для последующего проведения тепловлажностной обработки в автоклаве. В таком проекте применены отработанные и проверенные на заводах первого поколения технологические приемы и оборудование. За первые два года цех мелкоштучных ячеистобетонных изделий Житомирского завода изготовил 122 тыс. м3 блоков, а в 1993 году - 89 тыс. м3, превысив проектную мощность. Выпускались преимущественно два типоразмера блоков 60×30×20 и 60×30×10 см, плотность бетона составляла 580:640 кг/м3, а предел прочности на сжатие 2,5:3,0 МПа.

Аналогичный цех на Купянском комбинате силикатных изделий (Харьковская обл.) был сдан в эксплуатацию в 1993 г. с двумя технологическими линиями и производительностью каждой в 80 тыс. м3/год.

В 1994 году в г. Обухове (Киевская обл.) на заводе силикатных стеновых материалов была введена в эксплуатацию технологическая линия с вибровспучиванием ячеистобетонного массива по производству мелкоштучных изделий с проектной мощностью 80 тыс. м3/год. Через некоторое время этот цех стал самостоятельным предприятием - "Обуховский завод пористых изделий". Это предприятие, последовательно внедряя передовые технологические решения и выполняя модернизацию формовочного и резательного оборудования, постоянно увеличивало объем производства мелкоштучных изделий. В 2000-2002 годах завод работал на уровне проектной мощности. Сейчас предприятие является флагманом производства ячеистобетонной продукции в Украине.

В разные сроки в Украине за счет реконструкции некоторых технологических линий предприятий по производству автоклавных и неавтоклавных бетонов были созданы линии с небольшими объемами производства мелкоштучных блоков. На Запорожском ЗЖБК-1 в цехе стеновых ячеистобетонных автоклавных изделий была смонтирована собственными силами полуконвейерная линия "Экстра-блок", изготовленная заводом "Строммашина" (г. Бологое) мощностью 40:60 тыс. м3/год. Проект этой линии можно считать лучшим среди отечественных линий с поддонной транспортировкой ячеистобетонного массива. Ряд технических и технологических решений можно считать наиболее удачными, а технические возможности резательного оборудования могут обеспечить самый точный рез массива из используемого оборудования в Украине. Объем производства мелкоштучных изделий такой линии способен удовлетворить региональный спрос строителей. Так, из мелкоштучных изделий ЗЖБК-1 построено несколько десятков домов в Запорожье, Днепропетровске, Донецке, Севастополе и др. городах.

На Черниговском заводе "Силикат" эксплуатируется полуконвейерная линия "Виброблок". В линиях такого типа ("Агроблок", "Экстраблок", "Виброблок") формуются небольшие массивы (до 3 м3), разрезку производят на поддоне, как по месту вызревания, так и с транспортировкой к резательной машине. Такие линии занимают небольшую площадь и могут вписываться в существующее производство силикатных изделий, где имеются автоклавы диаметром 2 и 2,6 метра.

После ввода в эксплуатацию предприятий в Житомире, Обухове, Купянске общая мощность предприятий по производству изделий из ячеистого бетона составляла около 1,5 млн. м3. Строительство других крупных предприятий, предусмотренных программой развития производства ячеистого бетона, в Украине не было осуществлено из-за ухудшения экономического состояния страны в целом. Предприятия останавливались и переходили на сезонный режим работы. Общий выпуск изделий составлял менее 100 тыс. м3. В конце 90-х годов наметился рост объемов производства мелкоштучных ячеистобетонных изделий, который связан с экономической и энергетической эффективностью использования их в жилых и общественных зданиях, а также с некоторым ростом объемов строительства в крупных городах Украины. В 2000 году работало уже семь предприятий, которые выпустили около 200 тыс. м3 мелкоштучных изделий, а в 2002 г. - более 250 тыс. м3. Возрождению производства изделий из ячеистого бетона в значительной степени способствовало начавшееся в 1995-1996 годах в Киеве строительство "теплых" жилых одно- и многоэтажных домов с двух-, трехслойными наружными стенами. В таких домах термоблоки плотностью до 400 кг/м3 используются в качестве утеплителя, а блоки плотностью 600 кг/м3 - для устройства перегородок.

Другим крупным потребителем мелкоштучных изделий из ячеистого бетона является малоэтажное строительство. Это усадебные дома высотой 1-3 этажа, административные здания, дачи, гаражи и другие вспомогательные помещения. Их строительство ведется вокруг Киева и во всех районах Киевской, Днепропетровской, Житомирской, Запорожской, Одесской, Черниговской и других областях Украины. Параллельно с развитием технологии автоклавного ячеистого бетона продолжает совершенствоваться и технология пенобетона. В 80-х годах в ДИСИ проводятся научно-исследовательские работы под руководством чл.-корр. АН УССР, д.х.н. Г.Д. Диброва по керамзитопенобетону и неавтоклавному пенобетону. Технология пенобетона разрабатывалась по раздельной пенной поризации, в качестве основного пенообразователя использовалась смола древесная омыленная (СДО) с применением различных стабилизаторов и модификаторов. Результаты этих разработок (практические результаты кандидатской диссертации В.А. Мартыненко) были внедрены на Светловодском опытном заводе конструкций быстромонтируемых зданий, где в 1985 году была запущена первая технологическая линия по изготовлению плит покрытий 3×12 м с монолитным пенобетонным утеплителем.

В МИСИ А.П. Меркин и другие сотрудники ведут научно-исследовательские работы по разработке новых технологий пенобетона. Были разработаны методы приготовления пенобетонной смеси аэрированием, комбинированный газопенный и сухой минерализации пены. Г.П. Сахаров совместно с рядом сотрудников разрабатывает ряд технологических приемов производства неавтоклавного газобетона с улучшенными свойствами и с использованием холодных смесей. В НИИСМИ научно-исследовательские работы проводятся И.Б. Удачкиным по баротехнологии. В настоящее время эта технология широко используется и реконструируется на заводах строительной индустрии и стройплощадках России. Причем используется несколько видов пенообразователей, в том числе и на пенообразователь СДО, который мы впервые применили еще в 80-х годах в Светловодске. И вот спустя десятилетия, после проведенных научно-исследовательских и внедренческих работ в 60-80-х годах в МИСИ, ДИСИ, НИИСМИ зарождается новый этап развития и использования технологии неавтоклавного пенобетона в современном строительстве. Это отчасти связано и с новыми требованиями по энергосбережению в строительстве, развитием новых методов и приемов строительства жилых и общественных зданий, новым спросом на этот менее энергоемкий материал, внедрением новых технологий и развитием частного предпринимательства в строительной отрасли Украины и России.

Если проанализировать в целом развитие технологии ячеистого бетона в бывшем СССР, в странах СНГ и в Украине, то можно выделить условно четыре основных периода:

1.     развитие технологии неавтоклавного пенобетона (1926-1941);

2.      развитие автоклавного пенобетона (1945-1960), с использованием пенообразователей, приготавливаемых непосредственно в производственных условиях (клееканифольного, смолосапонинового, алюмосульфонафтенового, ГК, жидкостекольного и некоторых др.). При этом сохраняются незначительные объемы производства неавтоклавного пенобетона и начинается производство автоклавного газосиликата;

3.      производства автоклавного газобетона (1960-1985) связан со строительством новых заводов с оборудованием, поставленным из Польши. В этот период производство неавтоклавного пенобетона значительно сокращается, как по причине значительного удельного расхода цемента, так и из-за проводимой тогда строительной политики, направленной на массовое развитие производства сборного железобетона;

4.      возрождения технологии пенобетона (с 1985 г.) при сохранении производства автоклавного ячеистого бетона, и стремительное наращивание объемов производства (с 1995 г.) неавтоклавного пенобетона. Этот новый этап развития пенобетона связан, как с использованием более эффективных пенообразователей на основе отходов нефтехимической, лесохимической, химической промышленностей, так и с производством специальных воздухововлекающих и пенообразующих добавок для приготовления пенобетонных смесей, а так же значительной химизацией стройиндустрии на базе интенсивного развития прикладной науки, химической механики дисперсных систем и др.

Однако, несмотря на значительное распространение пенобетонной технологии, можно заметить ряд и отрицательных тенденций, которые связаны не только со слабой технологической подготовкой малообъемных производств мелкоштучных пенобетонных изделий, но также и с нерациональным использованием самой технологии при изготовлении некоторых видов ячеистобетонных изделий. Так, анализ работы ряда предприятий России и Украины показал ряд организационных и технологических недостатков, снижающих качество производимой продукции, ее конкурентоспособность на строительном рынке и, тем самым, создание реальной возможности дискредитации технологии неавтоклавных бетонов.

В настоящее время производители изделий из ячеистого бетона оказались в сложном техническом положении. Основное технологическое оборудование эксплуатируется многие годы. За этот период оно физически износилось и морально устарело, его восстановление на техническом уровне 80-90 годов не имеет смысла. Новое формовочно-резательное оборудование за этот период в Украине, как и в странах СНГ, отвечающее современным требованием уровню строительства, не производится. Эти вопросы, связанные с производством и использованием ячеистобетонных изделий в современном строительстве Украины, обсуждались на I-м международном научно-практическом семинаре "Теория и практика производства и применения ячеистого бетона в строительстве", который проходил 18-20 марта 2003 г. в Приднепровской государственной академии строительства и архитектуры (г. Днепропетровск). В том же году по инициативе государственной корпорации "Укрбудматериалы" было проведено ряд совещаний по вопросу обсуждения путей реализации проекта программы "Развитие производства ячеистобетонных изделий и их использование в массовом строительстве Украины на 2005-2011 года". Она разработана специалистами корпорации с участием ведущих научно-исследовательских и проектных институтов страны и утверждена на заседании научно-технического совета Госстроя Украины. Основная задача программы заключается в создании новой технической базы для производства и нормативного применения изделий из ячеистого бетона для современного комфортного и экономичного строительства в Украине

АВТОКЛАВНЫЙ ЯЧЕИСТЫЙ БЕТОН

Технологический процесс изготовления автоклавных ячеистобетонных изделий включает в себя прием и подготовку сырьевых материалов, приготовление ячеистобетонной смеси, формование массивов ячеистого бетона, разрезку массивов на изделия, автоклавную обработку и упаковку изделий.

Сырьевые материалы могут поступать на завод различными видами транспорта (чаще всего железнодорожным и автомобильным). Хранение вяжущих предусматривается в специальных силосах. Количество и объем силосов выбирается в зависимости от мощности завода, удаленности от поставщиков материалов и вида транспорта. Кремнеземисый компонент выгружаются в приемный бункер, откуда по ленточному конвейеру поступают на грохот, где отделяется крупная фракция и загрязнения, а далее на помол для приготовления шлама и известково-кремнеземистого вяжущего.

Основными компонентами ячеистобетонной смеси, подлежащими предварительной подготовке (помолу), являются:

·         смешанное вяжущее (известково-цементное, известково-шлаковое, шлакощелочное, известково-песчаное);

·         зольное вяжущее;

·         кремнеземистый компонент (молотый кварцевый песок или кислая зола теплоэлектростанций).

Помол сырьевых материалов производится в отделении подготовки сырьевых материалов(обычно в шаровых мельницах). Продукт помола транспортируется в гомогенизаторы или в шламбассейны, где усредняется с помощью пневматического и механического перемешивания.

Чаще всего используется технология приготовления известково-песчаного вяжущего путем совместного помола в шаровых мельницах извести и кремнеземистого компонента (песка или золы) в примерном соотношении 1:1. Содержание активного оксида кальция (CaO) в вяжущем должно быть в пределах 30-40%, а требуемая удельная поверхность 500±50 м2/кг. Для обеспечения стабильности свойств известково-песчаного вяжущего и повышения стабильности работы технологических переделов производства и качества готовой продукции молотое вяжущее подают пневмотранспортом в гомогенизаторы. Разброс активного оксида кальция в вяжущем после гомогенизации должен быть в определенных пределах.

Расход энергии для получения одинаковой удельной поверхности известково-песчаного вяжущего при прочих равных условиях зависит от влажности размалываемого песка. Например, при изменении влажности песка от 3 до 7% (обычная карьерная влажность песков) его удельная поверхность остается практически на одном уровне, но при этом из-за гидратации части извести, содержащейся в песке, удельная поверхность известково-песчаного вяжущего значительно увеличивается. Размалываемость извести зависит от режима ее обжига и твердости исходного карбонатного сырья. При совместном помоле (с песком) известь предварительно необходимо подвергать мелкому дроблению.

Молотый кварцевый песок используется в виде песчаного шлама. Для приготовления шлама в мельницу мокрого помола дозируется песок, вода и возможно добавки - интенсификаторы помола. Подача сырьевых материалов в шаровую мельницу как при сухом, так и мокром помоле осуществляется непрерывно автоматическими весовыми дозаторами с определенной точностью дозировки. Песчаный шлам пневмоустановкой подается в шламбассейны, где производится его гомогенизация за счет механического перемешивания.

Подготовленный песчаный шлам при помощи пневмоустановки направляется в расходный бак смесеприготовительного отделения. Кислая зола, применяемая в качестве кремнеземистого компонента, размалывается в шаровой мельнице сухим способом и подается в силоса для хранения. Эффективность мокрого помола песка примерно на 30% выше, чем сухого. Большим резервом в повышении эффективности помола является использование небольшого количества поверхностно-активных веществ (ПАВ).

В зависимости от плотности ячеистого бетона и технологии, удельная поверхность молотого песка может колебаться от 300 до 170 м2/кг. Плотность песчаного шлама должна быть в пределах: для вибро- и ударной технологии - 1700±50 кг/м3, литьевой технологии - 1600±50 кг/м3.

Приготовление ячеистобетонной смеси производится в смесеприготовительном отделении завода. Перемешивание ячеистобетонной смеси производится в специальных газобетоносмесителях, обеспечивающих высокую гомогенность смеси. В процессе приготовления ячеистобетонной смеси вяжущее, кремнеземистый компонент, алюминиевая суспензия и вода дозируются по массе в соответствии с установленной рецептурой. Заданный состав смеси обеспечивается точным дозированием компонентов. Последовательность загрузки материалов в гидродинамический смеситель для ячеистобетонной смеси может быть различной. При заливке смеси на смешаном вяжущем в форму ее подвижность по прибору Суттарда для литьевой технологии обычно составляет 20-30 см (средняя плотность бетона 400-700 кг/м3), а для вибрационной или ударной технологий 10-16 см соответственно.

Формование ячеистобетонного массива выполняется в соответствии с принятым технологическим способом производства: литьевым, вибрационным или ударным. Формовочно-резательное отделение состоит из поста формования ячеистобетонных массивов, участков предварительной выдержки ячеистобетонных массивов до их резки (распалубки и очистки, сборки и смазки форм, поста резки и калибровки, участка утилизации отходов, участка комплектации и транспортировки разрезанных массивов). Процесс формования включает разгрузку (заливку) смеси из смесителя в форму и вспучивание смеси. В процессе вспучивания смеси могут использоваться динамические воздействия. Окончание процесса формования наступает после достижения максимальной высоты вспучивания и прекращения активного газовыделения смеси.

Общая продолжительность цикла формования с учетом установки форм, заливки смеси и формования составляет 12-20 мин.

Подготовка формы заключается в тщательной очистке и последующей смазке поддона и бортов формы и, желательно, прогрева бортоснастки. После вспучивания формы с ячеистобетонной смесью выдерживаются на постах, желательно при температуре воздуха не менее +15-20oС до приобретения требуемой пластической прочности сырца. Для ускорения процесса набора первоначальной прочности формы со смесью могут выдерживаться в специальных термокамерах при температуре +70-80oС. Кроме того это позволяет свести к минимуму разницу между пластическими прочностями в центре и периферийных зонах массива. Время выдержки при использовании термокамер уменьшается.

После "вызревания" и достижения сырцом пластической прочности 0,15-0,04 МПа формы распалубливают и массивы подаются на резательный комплекс. Ячеистобетонный массив калибруется и разрезается в продольном и поперечном направлениях.

Разрезанные массивы подаются на пост комплектации, где устанавливаются на автоклавные тележки и загружаются в автоклав. После полной загрузки автоклава начинается тепловлажностная обработка ячеистобетонных изделий по определенному режиму.

После завершения цикла тепловлажностной обработки ячеистобетонные изделия подаются на участок деления и упаковки, а далее на склад готовой продукции.

НЕАВТОКЛАВНЫЙ ЯЧЕИСТЫЙ БЕТОН

Неавтоклавным ячеистым бетоном называют искусственный строительный материал, получаемый из поризованной смеси вяжущего вещества с кремнеземистым компонентом и затвердевшего либо в естественных условиях, либо в пропарочных камерах различных типов при атмосферном давлении.

В зависимости от вида используемого порообразователя различают неавтоклавный пенобетон и газобетон. При поризации растворной смеси технической пеной ячеистый бетон называют пенобетоном, а при поризации раствора с помощью газообразователей - газобетоном. Возможна поризация комбинированным способом (и технической пеной и газообразователем). В этом случае ячеистый бетон называют пеногазобетоном.

В качестве вяжущих в неавтоклавных ячеистых бетонах рекомендуется использовать алитовые портландцементы с большим содержанием 3CaO·SiO2 марок не ниже 400. Небольшие добавки извести в газобетон способствуют более интенсивному протеканию процесса газообразования и поризации.

3CaO·SiO2+(n+1)H2O=2CaO·SiO2·nH2O+Ca(OH)2
3Ca(OH)2+2Al+6H2O=3CaO·Al2O3·6H2O+3H2

Шлакопортландцемент и пуццолановые цементы в неавтоклавных ячеистых бетонах не рекомендуется использовать из-за более медленного схватывания, что влияет на начальную структурную прочность бетона.

В качестве кремнеземистого компонента неавтоклавных ячеистых бетонов могут быть использованы кварцевый песок, зола-унос и другие материалы содержащие SiO2. Материалы должны быть чистыми, без глинистых примесей и не содержать аморфного кремнезема. Содержание НУЧ в золе-уноса не должна превышать регламентированного количества, в соответствии с действующими нормативными документами.

Порообразователями для пенобетона служат вещества - пенообразователи, которые при добавлении стабилизаторов и взбивании в специальных устройствах - пеногенераторах, способны образовывать устойчивые технические пены.

В газобетонах в качестве порообразователей используют вещества, которые при взаимодействии с вяжущим или при разложении в щелочной среде раствора, способны выделять газ, который поризует растворную смесь. В основном при производстве газобетона используют алюминиевую пудру (пасту) или пергидроль. Реакция газообразования при использовании алюминиевой пудры приведена выше. Пергидроль, разлагаясь в щелочной среде, выделяет кислород, который поризует растворную смесь.

2H2O

Поризованная растворная смесь твердеет благодаря схватыванию вяжущего и образует неавтоклавный пено- или газобетон.

Из неавтоклавного ячеистого бетона изготавливают изделия широкой номенклатуры: - теплоизоляционные плиты, скорлупы, сегменты, а из конструкционно-теплоизоляционного ячеистого бетона - мелкоштучные стеновые блоки, блоки для перегородок, стеновые панели жилых и промышленных зданий и др.

Кроме того неавтоклавный пенобетон может использоваться как монолитный стеновой материал при строительстве одноэтажных зданий и как монолитная теплоизоляция при колодцевой кладке стен.

К достоинствам неавтоклавных ячеистых бетонов следует отнести:

1. Доступность сырьевых материалов для производства;

2.      Простоту технологии изготовления;

3.      Исключение в технологии ТВО изделий под давлением (т.е. в автоклавах - дорогостоящем оборудовании);

4.      Возможность и простота создания мобильных установок для изготовления неавтоклавного пенобетона для использования непосредственно на строительных площадках при укладке монолитной тепло- или звукоизоляции;

5.      Возможность изготовления широкой номенклатуры изделий;

6.      Сравнительно невысокая сумма инвестиций в организацию технологии и более низкая себестоимость изделий и др.

Наряду с достоинствами неавтоклавные ячеистые бетоны имеют и ряд недостатков, к которым следует отнести:

1.      Необходимость использовать в качестве вяжущего только цементы и желательно не ниже марки 400;

2.      Сравнительно более высокий расход вяжущего, чем при автоклавной технологии;

3.      Более продолжительный производственный цикл изготовления изделий, чем у автоклавных ячеистых бетонов;

4.      Большая усадка бетона и др

ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЖАРОСТОЙКОГО ГАЗОБЕТОНА

В основу получения жаростойкого газобетона положен принцип синтеза в составе новообразований силикатного камня таких гидратных соединений, дегидратация которых при высоких температурах эксплуатации протекает без существенных деструктивных процессов. Гидратные соединения, подобные цеолитам природного происхождения, возможно синтезировать на основе алюмосиликатных соединений, затворенных щелочными растворами.

В качестве алюмосиликатных компонентов используются:

·         гранулированные доменные шлаки с модулем основности Мо = 1,15-1,20 и модулем активности Ма = 0,17. По фазовому составу в шлаках преобладает стекловидная фаза - до 70-90%;

·         зола-унос кислая;

·         зола-унос кислая флотационного обогащения.

В качестве щелочного компонента используется жидкое стекло.

В качестве корректирующих добавок применяются шамот, каолин и др. алюмосодержащие компоненты, в том числе отходы производства.

В качестве газообразователей используются пылевидные ферросилиций и кремний.

Подготовка исходных материалов - шлаков и добавок заключается в измельчении до требуемой удельной поверхности. Зола-унос, как правило, применяется без домола. Жидкое стекло для получения требуемой плотности разбавляется водой, а для получения необходимого модуля силикатного (Мс) добавляется необходимое количество гидрооксида натрия технического.

При приготовлении исходной смеси назначается шлакозолорастворное отношение, от которого зависит плотность и прочность ячеистого бетона. Кроме того, необходимо учесть особенности подбора состава газобетона:

·         смесь должна легко вспучиваться, следовательно, иметь определенную вязкость для обладания достаточной газоудерживающей способностью;

·         процесс газообразования должен совмещаться с нарастанием пластической прочности, т.е. к концу газообразования смесь имеет достаточную структурную прочность для фиксирования ячеистой структуры.

Исходные сухие компоненты перемешиваются до однородности и затворяются необходимым количеством жидкого стекла. Получение жаростойкого газобетона происходит в нормальных условиях, для получения ячеистой структуры и набора прочности не требуется тепловой обработки или обжига.

Разработанный жаростойкий газобетон может быть использован в качестве штучных огнеупорных изделий: блоков, плит, скорлуп, а также монолитной футеровки трубопроводов, для теплоизоляции установок, тепловых агрегатов и другого оборудования, работающих при температурах до 800oС.

Характеристики жаростойкого ячеистого бетона:

·         огнеупорность: до 800oС;

·         средняя плотность: 300-500 кг/м3;

·         коэффициент теплопроводности: 0,09-0,15 Вт/мoС;

·         прочность: 0,5-3,5 МПа;

·         остаточная прочность после нагрева до 800oС: 80-150%;

·         термическая стойкость: не менее 30 воздушных теплосмен;

·         усадка после нагрева до 800oС: 1,9-2,2%.

 

Контакты

115419, г. Москва, ул. Шаболовка, д. 34, стр. 3.



Просьба заранее предупредить о приезде, т.к. специалисты распределены по объектам




info@masterbetonov.ru




ООО «Стройсервис» работает на рынке строительного производства c 1992 года.
Основной ценностью для нашей компании являются клиенты, поскольку единственный реальный актив компании — это люди, удовлетворенные нашей работой, которые еще раз захотят воспользоваться нашими услугами. Мы стремимся сделать своих клиентов своими партнерами.