Неавтоклавный пенобетон технологии производства свойства применение реферат

Обновлено: 05.07.2024

Вложенные файлы: 1 файл

газобетон .doc

АВТОКЛАВНЫЙ И НЕАВТОКЛАВНЫЙ ГАЗОБЕТОН.

Что движет изобретателями и рационализаторами? Любознательность, умение заглянуть в будущее, желание значительно улучшить тот или иной строительный материал на благо людей, стремление стать знаменитыми? Или, быть может, сказываются все эти мотивы вместе взятые?

Вот, к примеру, много сотен лет назад был изобретен и все это время с успехом использовался отличный строительный материал – бетон. Но ведь он плохо удерживает тепло и очень тяжел. Мысль об этом наверняка не давала покоя чеху Гоффману, стремившемуся наделить его совершенно другими качествами – легкостью и низкой теплопроводностью.

Чтобы их достичь, нужно было придать бетону пористую структуру. Для этого изобретатель добавлял в цементные и гипсовые растворы кислоты, углекислые и хлористые соли. Соли, взаимодействуя с растворами, выделяли газ, который и делал бетон пористым. За изобретенный газобетон Гоффман в 1889 году получил патент, но дальше этого у него дело не пошло.

Замысел Гоффмана развили американцы Аулсворт и Дайер. В качестве газообразователя в 1914 году они использовали порошки алюминия и цинка. В процессе химической реакции этих порошков с гашеной известью выделялся водород, который и способствовал образованию в бетоне пористой структуры. Это изобретение оказалось столь значимым, что его и поныне считают отправной точкой технологии изготовления газобетона.

Газосиликат и газобетон.

Автоклавные и неавтоклавные методы производства.

Газосиликат и газобетон, в чем между ними разница? Пора внести ясность в эти определения. Технология изготовления данных пористых бетонов довольно схожа. Разница лишь в том, что газосиликат изготавливается с наполнителем из смеси молотого кварцевого песка (примерно 62%) с известью (24%), а газобетон – с наполнителем из цемента (50-60%). В качестве газообразователя в обоих случаях применяется алюминиевая пудра. И в том и другом случае образующиеся пузырьки водорода делают смесь пористой. После формовки смесь режется на отдельные блоки.

Газосиликат по способу твердения может быть только автоклавным. Следует отметить, что свойства изделий из газосиликата и газобетона, в том случае, если они произведены автоклавным способом, отличаются друг от друга незначительно. Их качество достаточно высоко и значительно превышает качество изделий из неавтоклавного газобетона. Этот момент для потребителя очень важен.

Газобетон может быть и автоклавного, и неавтоклавного производства.

Суть автоклавного метода заключается в воздействии на изделия в автоклаве паром при температуре 180 - 200°С и давлении 0,8 – 1,3 МПа. В результате такой обработки внутри изделия образуется совершенно новый стойкий минерал, а само газобетонное изделие становится очень прочным, из-за чего и находит себе широкое применение. В том числе и в армированных железобетонных конструкциях - перемычках, панелях и т.д. Твердение смеси в данном случае происходит намного быстрее, чем при неавтоклавном способе.

Еще одной особенностью газобетона автоклавного производства является повышенная точность его геометрических размеров. Большинство технологического автоклавного оборудования в постсоветской России импортное и соответствует самым высоким европейским стандартам. Допускаемая погрешность в размерах выпускаемых на нем изделий не превышает +/- 1-2 мм. Эти допуски по достоинству успели оценить российские строители. Разумеется, автоклавный метод изготовления газобетона более дорог.

Иными словами, неавтоклавный газобетон это затвердевший в поризованном состоянии в естественных условиях обычный цементно-песчаный раствор. А газобетон, полученный при автоклавном твердении – искусственно синтезированный прочный камень с очень хорошими техническими характеристиками.

Продукция, полученная при неавтоклавном методе дешевле, т.к. оборудование на котором она изготавливалась, не относится к категории дорогостоящих, и сам технологический процесс не столь сложен.

Итак, все очень просто: продукция высокого качества стоит дороже, не столь высокого – дешевле. И это вполне нормально, у покупателя должен быть выбор. В то же самое время он обязан хорошо знать и отдавать себе отчет в том, строительный материал какого качества и с какими свойствами он покупает.

Газобетон в строительстве. Производство газобетона.

Газобетон — это популярный строительный материал, одна из разновидностей ячеистых бетонов. Почти 80 лет назад шведский архитектор Аксель Эрикссон получил патент на изобретение бетона, получаемого на основе традиционных компонентов (цемента, извести и песка) и порообразующих добавок. Материал обладал исключительными тепло- и звукоизоляционными качествами, оказался легче воды, был огнестоек. Название этому материалу было дано по способу образования пор - газобетон.

О том, где и как используют сегодня газобетон в строительном комплексе Беларуси и за ее пределами, рассказывает автор этой статьи.

Газобетон, будучи негорючим материалом, прежде всего предназначался для стеновых конструкций. В течение долгих лет газобетонные изделия в виде блоков использовали при строительстве одно- и двухэтажных зданий. И сегодня эта область остается для газобетона основной, где он успешно конкурирует с легкими бетонами, кирпичной кладкой и другими материалами и изделиями.

Естественным шагом по дальнейшему расширению области применения газобетона стала разработка конструктивных систем зданий средней этажности, чему в немалой степени способствовало изучение опыта проектировщиков и строителей Германии, где уже не одно десятилетие успешно строят дома со стенами и перекрытиями из газобетона высотой до 7 этажей включительно. Такие дома могут быть решены как в традиционной стеновой системе с наружными и внутренними несущими стенами, так и в системе с неполным каркасом. Неполный каркас как нельзя лучше подходит для возведения ширококорпусных зданий и используется при строительстве жилья улучшенной планировки, когда недостаточно размеров, определяемых пролетом плит перекрытия из газобетона. Такие здания показаны на рис. 2 и 3. При этом хочется обратить внимание читателей на индивидуальность и архитектурную выразительность фасадов при относительной простоте планов, которая без проблем достигается в однослойных стенах из материала, выгодно сочетающего в себе теплоизоляционные и конструкционные качества.

Аналогичная по принципу конструкция перекрытия была применена и в представленном на рис. 3 жилом доме с неполным каркасом в Смоленске. Обвязочный контур был сформирован расположенными на стенах монолитными участками, межплитными монолитными участками с высокой жесткостью и монолитными ригелями несущих рам (рис. 5).

Сборно-монолитные перекрытия с плитами из газобетона открывают новые возможности для реконструкции зданий, в частности методом надстройки этажей. Как правило, в надстраиваемых зданиях необходимо максимально снизить дополнительные нагрузки на существующие основания, фундаменты и несущий остов. Причем надстроенные этажи могут иметь не только стеновую конструктивную схему, но и каркасную (рис. 6), в которой колонны и ригели устраивают из гнутосвар-ных стальных профилей. Монолитный бетон и несущие стальные профили ригелей выполняют функции обвязочного контура. Проведенные в БелНИИС лабораторные и натурные испытания показали хорошие результаты, свидетельствующие в первую очередь о высокой надежности таких конструктивных решений.

Развитие в Беларуси в последние годы строительства каркасных жилых домов нового поколения выдвинуло на первый план достаточно острую проблему выбора материала и конструкций для наружных стен. Устройство наружных стен из традиционных навесных панелей ленточной разрезки усложняет образование проемов для выхода на балконы и лоджии. Частично проблема может быть решена применением панелей размером на ячейку, однако в этом случае проемы оказываются жестко зафиксированными проемообразова-телями бортоснастки. Фасад приобретает явно выраженное однообразие, исчезает гибкость объемно-планировочных решений. Но и в этом случае выход из сложившейся ситуации помог найти газобетон. Стены из мелких блоков, устраиваемые по краю перекрытий на высоту этажа в свету между колоннами (рис. 7, 8), на сегодняшний день в Беларуси лидируют по популярности среди всех известных технических решений. При необходимости придания помещениям дополнительных потребительских качеств колонны можно легко утопить в стенах. Легкая обрабатываемость газобетона позволяет выполнять на фасаде различные декоративные элементы, а также придавать проемам разнообразные формы.

На сегодняшний день в строительство с огромной силой врываются новые технологии. Одна из таких технологий, обретшая вторую жизнь только сейчас, пенобетон. Использование легкого бетона в строительстве становится все более и более распространенным. Покажем некоторые из типовых областей использования этого бетона в настоящее время. Этот материал используется на крышах и полах как тепло- и звукоизоляция (то есть сам по себе это не конструкционный материал). Он также используется для теннисных кортов и заполнения пустот в кирпичной кладке подземных стен, изоляции в пустотелых блоках и любом другом заполнении, где требуются высокие изоляционные свойства. Используется для изготовления сборных блоков и панелей перегородок, покрывающих плит подвесных потолков, тепло- и звукоизоляции в многоуровневых жилых и коммерческих сооружениях бетон этой плотности также идеален для объемного заполнения. Этот материал используется в бетонных блоках и панелях для наружных стен и перегородок, бетонных плитах для покрытий крыш и перекрытий этажей. Этот материал используется в сборных панелях любой размерности для коммерческого и промышленного использования, монолитных стенах, садовых украшениях и других областях. Покрытия полов слоем пенобетона скрепляют керамические плитки, плиты мраморного мощения, цементные плитки и т.д. Вообще, пенобетон с плотностью 500 кг/м3 используется, чтобы получить тепло и звукоизоляцию при небольшой нагрузке на структуру. Минимальная толщина такого покрытия 40 мм. Перед укладкой материала на существующий пол, поверхность должна быть увлажнена, но не сильно. Эластичные покрытия полов применяется для полов, которые должны быть покрыты ковром, паркетом, виниловыми плитками и т.д. Наиболее подходящая плотность бетона - 1100 кг/м3 с отношением цемента к песку 2:1. Область применения пенобетона: производство строительных блоков, для классического строительства домов и перегородок, монолитное домостроение тепло- и звукоизоляция стен, полов, плит, перекрытий, заполнение пустотных пространств. Пенобетон очень текуч, и им можно заполнять любые пустоты, даже в самых труднодоступных местах через небольшие отверстия (подоконники, трубы и т.п.). Теплоизоляция крыш, пенобетон низкой плотности дает превосходные тепловые свойства изоляции, заполнение траншейных полостей. Пенобетон не оседает, не требует виброуплотнения и имеет превосходные характеристики по распределению нагрузки, обеспечивая заполнение высокого качества, использование в туннелях, пенобетон используется, чтобы заполнить пустоты, которые возникают при прокладке туннелей теплоизоляция трубопроводов (как при производстве труб, так и, непосредственно, на объектах в специальную опалубку).

На пенобетоны имеется ГОСТ и различные сертификаты. Ячеистые бетоны в соответствии с ГОСТ 25495-89 "Бетоны ячеистые, технические условия" подразделяются на два основных типа - неавтоклавный пенобетон и автоклавный газобетон. Различия этих бетонов с точки зрения вторичного использования весьма существенны " первый имеет преимущественно замкнутую пористость, а второй " сквозную. Теплоизоляционный пенобетон согласно ГОСТ 25485 "Бетоны ячеистые. Технические условия" имеет минимальную марку по средней плотности, равную D300, а в соответствии с ГОСТ 5742 "Изделия из ячеистых бетонов теплоизоляционные" в зависимости от средней плотности изделия подразделяют на две марки: 350 и 400. Установленный нормативными документами нижний предел марок по средней плотности для ячеистого бетона не соответствует современному уровню знаний о поризованных структурах и практике изготовления теплоизоляционных изделий из цементного пенобетона неавтоклавного твердения. Производство пенобетона со средней плотностью менее 300 кг/м3 потребовало разработки технических условий на плиты из пенобетона теплоизоляционные, которые подразделяют на марки D150, D200, D250, D300 и D350. Изготовление изделий из пенобетона марок D300 и D350 ведется, как правило, без специальных приемов по стабилизации пенобетонной смеси. Получение пенобетона со средней плотностью 250 кг/м3 на портландцементе ПЦ 500-ДО достигнуто использованием добавок, повышающих седиментационную устойчивость частиц твердой фазы в пенобетонной смеси. Снижение средней плотности до 200 кг/м3 при традиционно применяемых схемах производства приводит к коалесценции* трехфазной пены и формированию крупнопористой структуры пенобетонных изделий размером пор 2"7 мм, а также расслоению пенобетонных смесей, что потребовало дальнейшего совершенствования рецептур и технологических приемов приготовления пенобетонной смеси.

Физические (химические, биологические) процессы лежащие в основе данной технологии.

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.

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. Последующая стадия формования изделий из пенобетонных смесей осуществляется с соблюдением основного условия - получение поризованной массы с хорошо организованной пористостью.

Образование пор в растворе может осуществляться двумя способами: химическим, когда в тесто вяжущего вводят газообразующую добавку и в смеси происходят химические реакции, сопровождающиеся выделением газа; механическим, заключающимся в том, что тесто вяжущего смешивают с отдельно приготовленной устойчивой пеной.

Пенобетон - история возникновения

История пенобетона берет свое начало в тридцатых годах прошлого века. Советский ученый, строитель-экспериментатор Брюшков добавил в цементный раствор мыльный корень - растение, обитающее в Средней Азии и образующее пену. В итоге на свет появился новый строительный материал - пенобетон. Уже позже специалисты начали активно смешивать цемент с химическими добавками - пено или газообразующими веществами (алюминиевой пудрой, клееканифольным раствором и др.). На основе этих разработок в России стали изготавливать строительные материалы из пенобетона - блоки, перегородки, стеновые панели, которые по своим теплоизоляционным свойствам превышали кирпич и тяжелые бетоны в 3-5 раз. Но, не смотря на свои уникальные теплотехнические свойства, этот строительный материал прижился не сразу. Строители предпочитали использовать в основном традиционные строительные материалы – кирпич, железобетон, древесину. Про пенобетон, принадлежащий к классу ячеистых бетонов, попросту забыли. Несколько лет назад специалисты Минстроя России проводили исследование теплопотерь жилых домов. Выяснилось, что традиционные строительные материалы не обеспечивают надежной теплоизоляции жилых помещений. Для того, чтобы добиться соответствия теплотехнических характеристик ограждающих конструкций новым нормам требовалось значительное увеличение их толщины, что привело бы к значительному росту затрат на строительство. Выход был найден – предлагалось использовать пенобетон, изобретенный порядка семидесяти лет назад. Предприятиям строительной индустрии была дана директива о увеличении выпуска строительной продукции на основе пенобетона, разработке и внедрению технологического оборудования для выпуска пенобетонных блоков. Пенобетон вновь подвергли тщательному анализу и провели ряд испытаний. Для эксперимента выложили две стены - одну из кирпича, другую из пенобетона. Оказалось, что для того, чтобы одинаково сохранить тепло в помещении, кирпичная стена должна быть в пять раз толще пенобетонной. Кроме того, испытания показали, что пенобетон является хорошим звукоизолирующим материалом, который можно применять для звукоизоляции перегородок и перекрытий.

Основные предприятия (в Украине и за рубежом), работающие по данной технологии.

На сегодняшний день в строительство с огромной силой врываются новые технологии. Одна из таких технологий, обретшая вторую жизнь только сейчас, пенобетон. В Германии, Голландии, Скандинавских странах, Чехии пенобетон пользуется особой популярностью. Причем, в Чехии блоки из него называют "биоблоками", поскольку в качестве исходного сырья используются только экологически чистые природные компоненты: цемент, песок, вода. Популярность пенобетона не случайна и объясняется тем, что его легко произвести не только на больших заводах с дорогим оборудованием, но и непосредственно на стройке или на небольшом производстве. А практика давно доказала, если технология стала доступной для мелкого и среднего бизнеса, то её ждет большое развитие. На данный момент в России всего лишь несколько крупных производств и довольно большое количество мелких. Точное количество оценить очень трудно, но можно предполагать на основе продаж нескольких фирм-производителей оборудования, что на сегодняшний день в России работает около 1200 мелких производств пенобетона. Данное количество является недостаточным, о чем говорят очереди на пенобетон у большинства производителей. Скорее всего, в ближайшие два года количество производителей пенобетона увеличится, минимум, в четыре раза. Большинство этих производств находится в стадии начального взрывного развития, и после освоения "базового" производства блоков начинают, или начнут, искать варианты увеличения производительности и/или новые в строительном бизнесе связанные с пенобетоном.

Предприятия, производящие пенобетон в Украине:

ЗАОЗавод Железобетонных Конструкций "Бетон Нова". - , Донецкая обл., г. Дебальцево.

Экономико-географическое объяснение местоположения производства пенобетона на строительной площадке. Поставщики сырьевых материалов и технология производства. Свойства и характеристики пенобетона. Мобильное оборудование и параметры производства.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	25.12.2014
Размер файла	1,4 M

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

1. Экономико-географическое объяснение местоположения

2. Поставщики сырьевых материалов

3. Технология производства пенобетона

4. Свойства и характеристики пенобетона

5. Мобильное оборудование

6. Параметры производства

7. Экономическое обоснование

Список использованных источников

Введение

На сегодняшний день в строительство с огромной силой врываются новые технологии. Одна из таких технологий, обретшая вторую жизнь только сейчас, пенобетон. Популярность пенобетона не случайна и объясняется тем, что его легко произвести не только на больших заводах с дорогим оборудованием, но и непосредственно на стройке или на небольшом производстве. А практика давно доказала, если технология стала доступной для мелкого и среднего бизнеса, то её ждет большое развитие.

На данный момент в России всего лишь несколько крупных производств и довольно большое количество мелких.

Точное количество оценить очень трудно, но можно предполагать на основе продаж нескольких фирм-производителей оборудования, что на сегодняшний день в России работает около 1200 мелких производств пенобетона. Данное количество является недостаточным, о чем говорят очереди на пенобетон у большинства производителей. Скорее всего, в ближайшие два года количество производителей пенобетона увеличится, минимум, в четыре раза. Большинство этих производств находится в стадии начального взрывного развития, и после освоения базового производства блоков начинают, или начнут, искать варианты увеличения производительности и или новые в строительном бизнесе связанные с пенобетоном.

Введение в ячеистые бетоны. Ячеистый бетон - искусственный каменный материал на основе минерального вяжущего вещества и кремнеземистого компонента с равномерно распределенными по объему порами.

В зависимости от требований к изделиям и технологии производства, в качестве вяжущего наполнителя могут использоваться цемент, известь, гипс или их композиции, а в качестве дисперсного песок молотый или немолотый или зола ТЭЦ. В зависимости от технологии изготовления, различаются пенобетон и газобетон.

В пенобетоне поризация производится за счет введения пенообразователей, а в газобетоне за счет веществ, выделяющих газ при химических реакциях, обычно порошкообразный алюминий.

Вяжущее применяют совместно с кремнеземистым компонентом, содержащим двуоксид кремния.Кремнеземистый компонент молотый кварцевый песок, речной 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. Обычно, очень экономически выгодно применение побочных продуктов промышленности зола-уноса, доменных шлаков, нефелинового шлама для изготовления ячеистого бетона.

Технология приготовления пенобетона достаточно проста. В цементно-песчаную смесь добавляется пенообразователь или готовая пена. После перемешивания компонентов смесь готова для формирования из нее различных строительных изделий стеновых блоков, перегородок, перемычек, плит перекрытия и т.д. Такой пенобетон с успехом можно использовать для заливки в формы, пола, кровли, а также для монолитного строительства. В отличие от ячеистого газобетона, при получении пенобетона используется менее энергоемкая безавтоклавная технология.

Кроме простоты производства, пенобетон обладает и множеством других положительных качеств. Например, в процессе его приготовления легко удается придать этому материалу требуемую плотность путем изменения подачи количества пенообразователя. В результате возможно получение изделий плотностью от 200 кг м3 до самых предельных значений легкого бетона 1200-1500.

Мобильное производство - производство которое можно организовать с наименьшими трудозатратами, и в любой момент "перенести на другую местность".

1. Экономико-географическое объяснение местоположения

Рассмотрим производство пенобетона на строительной площадке. В соответствии с "Градостроительным планом Красноярска" и "Планом развития Красноярска до 2030г.", перспективным районом застройки является микрорайон солнечный. Застроив одну часть района производство можно перенести на другую, чтобы не тратиться на доставку пенобетона, и тем самым сократить "простой".

Рисунок 1. Микрорайон солнечный, снимок со спутника "Google"

Организовав производство пенобетона на строительной площадке, можно сэкономить немалое количество денежных средств. В таблице 1 приведены расходы связанные с местоположением производства.

В строительстве возрастает избирательность подхода к каждому заданию. Свою нишу заняли пенобетоны. Различают автоклавный пенобетон и классический. Они относятся к ячеистым стройматериалам. Основными преимуществами баротехнически полученного камня являются легковесность при сохранении хорошей прочности, высокая тепло- и звукоизоляция при минимальной толщине блоков.

Набор составляющих и принцип изготовления для обоих видов идентичны. Существенную разницу в качественных характеристиках определяет технология производства пенобетона, а точнее — процесс твердения.

Состав пенобетона

Рецепт приготовления цементно-песчаной смеси включает следующие компоненты:

портландцемент (М300, 400, 500) как вяжущее;
мелкодисперсный просеянный песок;
очищенная вода;
пудра или алюминиевая паста в качестве газообразователя;
известь, как катализатор химических реакций, приводящих к вспучиванию;
добавки, придающие дополнительные свойства раствору, по необходимости.

Принцип изготовления

Рецептуры обоих видов пенблоков, после перемалывания цемента и песка в однородную массу с водой, предполагают введение специальных добавок. Они обеспечивают формирование ячеистой структуры готового изделия. В условиях технологического процесса или во время естественного затвердевания известь и алюминиевая добавка вступают в химическую реакцию с образованием углекислого газа, что выглядит как вспенивание раствора и в конечном счете ведет к образованию пор. Преобразования должны произойти до застывания массы.

Характеристика

Материал негорюч, долговечен (до 150 лет). Во время длительной эксплуатации практически не дает усадки (0,5 мм/м). Пористый искусственный камень поглощает звуки и не образует эхо в помещении. Блоки автоклавного пенобетона, полученные нарезанием массива, отличаются абсолютно четкими геометрическими формами, что соответствует ГОСТу. Производство пенобетона использует экологически чистые материалы, поэтому другое название камня — биоблоки. Другие важные свойства приведены в таблице:

Параметр	Величин
Плотность, D	400—700 кг/м3
Морозоустойчивость, F	150 циклов
Паропроницаемость	0,18
Прочность	В2,5-В5
Теплопроводность	0,15 Вт/мС

Производство

Как делают автоклавный пенобетон

После нарезки полученные блоки отправляют в специальные устройства с определенными физическими условиями.

Однородная смесь определенной консистенции разливается в формы, частично схватывается до кондиции, когда каменную глыбу можно разрезать на блоки. Они подаются в автоклав, где установлены параметры:

температура 190—200 градусов Цельсия;
давление — до 1,3 МПа;
водяной пар.

Химические превращения под воздействием таких физических факторов приводят к изменениям структуры на уровне молекул, что дает плотное сцепление частиц. Образуется новое вещество — тоберморит, которое и придает искусственному камню особые качества. Полный цикл автоклавирования длится 12—48 часов, что полностью удаляет лишнюю влагу. Благодаря такому методу изготовления пенобетона стало возможным снижение количества цемента в смеси, уменьшение веса блока, высокая плотность и прочность продукта.

Неавтоклавный способ

После заполнения смесью емкостей их просто оставляют застывать без применения дополнительной техники.

Чем отличается пенобетонная продукция?

Сравнительная характеристика ячеистого камня, полученного разными способами производства, будет перевешивать в сторону автоклавного бетона уже только по причине автоматизированного изготовления. Заводские условия с дорогостоящим оборудованием дают гарантию высокого качества продукции, подтвержденное паспортом контроля. Автоклавный бетон соответствует ГОСТу номер 25485—89 и 21520—89. Неавтоклавный метод не требует сложного оборудования, прост и дешев, но и к качеству высокие требования предъявить нельзя. Однако каждый из материалов нашел определенную сферу применения.

Автоклавный пористый камень призван создать комфортный микроклимат в доме. Ему не страшна влажность, он способен сохранить прохладу в помещении летом, а тепло — зимой.

В таблице отражены свойства пенобетонов различного производства в сравнении:

Метод получения	Преимущества	Недостатки
Автоклавный	Быстрый набор прочности	Использование пенобетона после баротермической обработки увеличивает строительные расходы на 30%
	Низкий показатель усадки (0,5мм/м)
	Устойчивость к образованию трещин
	Высокая прочность
	Отличная тепло- и звукоизоляция
Неавтоклавный	Можно задавать параметры плотности в процессе производства	Неоднородность материала за счет неравномерного распределения пор и наполнителя в процессе замеса
	Пригоден для заливки напольных покрытий, кровли	Со временем подвержен усадке (1—3 мм/м) и растрескиванию
	Применим для изготовления нестандартных форм	Геометрически неидеальные формы, что усложняет монтаж
	Используется в монолитном строительстве	Низкая теплоемкость, звукоизоляция
	Используется в монолитном строительстве	Широкий укладочный шов и его промерзание снижают морозоустойчивость

В статье приведены экспериментальное обоснование целесообразности использования гиперпластификаторов в производстве пенобетонов неавтоклавного твердения и результаты тестирования их различных типов.

В условиях перехода на монолитное и малоэтажное коттеджное строительство стеновые изделия из ячеистых бетонов являются реальной альтернативой другим стеновым теплоэффективным материалам. К преимуществам неавтоклавных пенобетонов можно отнести то, что они имеют закрытую пористость, более низкое водопоглощение, характеризуются сравнительно малыми затратами на производство. Неавтоклавный пенобетон со временем продолжает набирать свою прочность, в отличие от автоклавного.

Несмотря на все свои положительные качества, неавтоклавные пенобетоны характеризуются рядом недостатков, которые желательно устранить, или хотя бы уменьшить их влияние. Так, вследствие обязательного использования значительного количества пенообразователя (ПАВ) пенобетону присущи: замедленный (на 20–30 %) рост прочности; невозможность эффективного ускоренного подогрева сырца из-за разрушения пеномассы; проседание верхнего слоя залитого при формировании изделия (до 10 %); образование на поверхности изделий или массивов легко отслаиваемой корки, которая затрудняет дальнейшую отделку [8]. Кроме того, замедленное схватывание сырца приводит к изменению плотности по высоте изделия, что способствует развитию деструктивных процессов в массиве пенобетона. Следствием указанных факторов может стать существенный недобор прочности изделий в марочном возрасте (в 1,5–2 раза от значений, регламентированных ГОСТ 21520 [3] для определенных плотностей).

Повышение основных физико-механических свойств неавтоклавного пенобетона, снижение себестоимости продукции и, в конце концов, общая рентабельность производства прямо связаны с технологическими особенностями получения качественного поризованного строительного материала.

Основное влияние на прочность пенобетона оказывает прочность межпоровых перегородок. Рассматривая межпоровые перегородки ячеистого бетона с позиций бетоноведения, приходится учитывать отрицательное влияние на их прочность избыточного количества воды затворения. Поэтому одним из главных путей увеличения прочности межпоровых перегородок является снижение водотвердого (водоцементного) отношения, которое ведет к уменьшению капиллярной пористости материала и повышению его прочности.

В практике производства различных видов бетона обосновано применение пластификаторов, позволяющих повысить подвижность бетона без увеличения количества свободной воды. Однако применение распространенных пластифицирующих добавок в производстве ячеистого бетона часто сдерживается их отрицательным влиянием на процессы поризации, а также на стойкость пены.

В последние годы для цементных бетонов и растворов разработан ряд эффективных суперпластификаторов на основе поликарбоксилатных полимеров [6]. Эти суперпластификаторы позволяют обеспечить получение качественно нового эффекта (из-за чего их выделяют в группу так называемых гиперпластификаторов) и снизить водопотребность цементных систем на 25–30 % и более.

Вопрос возможности применения подобных добавок в технологии ячеистых бетонов изучен недостаточно.

Целью наших исследований было установление количественного и качественного влияния гиперпластификаторов на основные свойства пенобетона.

В исследованиях использовались портландцемент М500 ІІ типа Здолбуновского цементного завода; пенообразователь ПО-6К (ПАВ, представитель алкилароматических сульфокислот), гиперпластификаторы Melflux 2651F и 1641F, С-3, ЛСТ, релаксол, К-5 (комплексный пластификатор — ускоритель твердения), Melment F10 (универсальный суперпластификатор SKW Polymers), Sikament 400/30 (суперпластификатор компании Sika).

Результаты опытов приведены в табл. 1. Состав пенобетонной смеси подбирали из расчета получения пенобетона марки Д500. Концентрация раствора пенообразователя 2 %. Кратность пены 15–16. Водопотребность смеси контролировали по расплыву на приборе Суттарда (расплыв конуса составлял 160 ±10 мм). Приготовление пены для оценки показателей ее стабильности и коэффициента стойкости осуществлялось миксером в лабораторных условиях. Пенобетонную смесь получали по раздельной двухстадийной схеме.

Анализ данных табл. 1 и рис. 1 показывает, что при использовании исследуемых материалов большинство пластификаторов отрицательно влияют не только на качество пенобетона, но и на процесс его приготовления:

– Пластификаторы К-5, Релаксол, Melment затрудняют процесс образования пены из раствора пенообразователя, а при добавлении их в приготовленную пену структура последней довольно быстро разрушается.

– Пластификатор Sika не разрушает структуры пены, но и не обеспечивает стойкости пенобетонной смеси, в результате она разрушается за короткий промежуток времени.

– Пластификаторы С-3, ЛСТ позволяют уменьшить водоцементное отношение, обеспечить (частично) стойкость пенобетонной смеси, но при этом изделия имеют неравномерную рыхлую крупнопористую структуру и невысокую прочность.

Содержание добавки, % от массы цемента

Стабильность пены, мин

Коэффициент стойкости пены в растворе (max значение)

Стойкость пенобетонной смеси*

Стойкая в пределах до 0,6%

Мелко- и среднепористая, четко выражена

Стойкая в пределах до 0,6%

Мелко- и среднепористая, четко выражена

* Стойкость пенобетонной смеси оценивалась по ее способности сохранять свой первоначальный объем в форме до момента начала схватывания цемента.

Таблица 1. Влияние пластифицирующих добавок на качественные показатели пенобетонной смеси

Рис. 1. Зависимость прочности пенобетона от вида и содержания применяемого пластификатора

Из всех исследуемых пластифицирующих добавок наилучший результат показали гиперпластификаторы Меlfluх. Их применение позволяет получать достаточно стабильную пену (до 50 мин), а коэффициент стойкости в растворе достигает 0,95. Как известно [1], получаемую техническую пену можно считать удовлетворительной, если значения ее коэффициента стойкости (С) находятся в пределах от 0,8 до 0,85, а качественной — при С = 0,95. Таким образом, использование указанных добавок даже несколько улучшает коэффициент стойкости по сравнению с обычной пеной.

Следует также отметить, что с использованием добавок Меlfluх становится возможным достижение достаточно стойкой структуры пенобетонной смеси, а также значительного уменьшения водоцементного отношения, что приводит к уплотнению межпоровых перегородок и повышению прочности пенобетона в целом. Гиперпластификатор Меlfluх 2651F незначительно превышает по степени влияния пластификатор 1641 F.

Причина таких особенностей действия гиперпластификаторов Меlfluх может заключаться в принципиальном отличии их строения от других исследуемых пластификаторов. Традиционные, всем известные пластификаторы (ЛСТ, С-3, Melment F10) представляют собой полианионные поверхностно-активные вещества. Принцип действия таких пластификаторов — электростатическое диспергирование — состоит в сильном сдвиге x-потенциала частиц цемента в отрицательную область [2]. Действие пластификаторов типа Melflux основано на совокупности электростатического и стерического (пространственного) эффектов, которые достигаются с помощью боковых гидрофобных цепей молекулы поликарбоксилатного эфира. За счет этого водоредуцирующее действие таких пластификаторов в несколько раз более сильное, чем обычных.

Для гиперпластификатора Меlfluх характерно положительное влияние на формирование оптимальной ячеистой структуры. Известно, что при преобладании в структуре пенобетона мелких пор (>0,5 мм) ячеистая структура отличается большей сообщаемостью отдельных ячеек и становится близкой к крупнокапиллярной; в целом это приводит к падению прочности ячеистого бетона [5]. При крупнопоровом (>3–4 мм) строении большее значение приобретают масштабный фактор и неоднородность порового состава ячеистого бетона, которые также приводят к снижению прочности. Оптимальные размеры пор ячеистого бетона, по мнению авторов [5], находятся в диапазоне 0,315–1,25 мм, тогда как в большинстве случаев реальный максимальный размер пор в пенобетоне — 1–2 мм [4].

При анализе макроструктуры исследуемых пенобетонов нами отмечено, что поры пенобетона с добавкой гиперпластификатора имеют форму близкую к сферической. Они имеют разные размеры и благодаря этому максимально заполняют структуру бетона. В то же время диаметры пор, как видно из рис. 2а, близки к оптимальным значениям, определенным в [5]. Межпоровые перегородки имеют достаточную толщину для обеспечения изоляции пор и обеспечения достаточной прочности структуры. Пористая структура пенобетона без использования гиперпластификатора (рис. 2б) характеризуется значительной неоднородностью: поры существенно деформированы, неравномерно расположены, межпоровые перегородки имеют б?льшую толщину, местами имеются скопления.

Рис. 2. Пористая структура пенобетона: а) с использованием гиперпластификатора Melflux 2651F (содержание 0,4 % от массы цемента), б) обычный пенобетон

Таким образом, влияние гиперпластификатора Melflux на формирование структуры пенобетона явно коррелирует с результатами, приведенными в табл. 1. Этот важный вывод подтверждает, что структура оказывает определяющее влияние на свойства ячеистого бетона.

Для нахождения оптимального содержания гиперпластификатора проведен ряд прямых опытов на пенобетонной смеси постоянного состава, приведенного выше, с варьированием содержания добавки от 0 до 1 % по массе.

По результатам опытов получены зависимости (рис. 3), из которых вытекает, что при изменении содержания добавки Melflux в пределах от 0 до 0,4 % отмечается значительный рост Ц/В (почти в 1,5 раза при неизменном расплыве смеси) при одновременном стремительном росте прочности пенобетона на сжатие (более чем в 2,5 раза).

Увеличение расхода добавки до 0,6 % приводит к ухудшению некоторых показателей смеси, в частности ее стойкости, ведущему за собою снижение прочности.

Гиперпластификатор 1641F в целом показывает близкие результаты, незначительно уступая по абсолютным показателям конечной прочности пенобетона.

Для более детального изучения влияния гиперпластификатора Меlflux 2651F в указанном диапазоне содержания был реализован двухфакторный план эксперимента второго порядка (В2) [7]. В качестве факторов планирования принимали: расход цемента (Х1 = 400 ±30 кг/м3) и расход гиперпластификатора (Х3 = 0,2 ±0,2 % от массы цемента). Другие условия эксперимента соответствовали предыдущим исследованиям.

Ниже приведены математические модели (в кодированных переменных) прочности на сжатие и средней плотности образцов пенобетона, твердевших на протяжении 28 сут.

Прочность на сжатие [МПа]:

Средняя плотность [кг/м3]:

Анализ полиномиальных моделей позволил уточнить изменение прочности пенобетона в диапазоне расходов гиперпластификатора 0,2–0,4 %. В частности, установлено, что влияние добавки на прочность проявляется более ощутимо при высоких расходах цемента, а кроме того, удвоение количества добавки дает прирост прочности лишь на 10–20%. Такие данные позволят рациональнее проводить подбор состава пенобетона, руководствуясь критерием эффективности использования добавки.

Средняя плотность пенобетона несколько возрастает при изменении расхода гиперпластификатора от 0 до 0,2 %, а при увеличении до 0,4 % — начинает уменьшаться за счет дополнительного вовлечения воздуха в процессе перемешивания и увеличения размера пор, что зафиксировано экспериментально.

Таким образом, применение гиперпластификаторов в технологии неавтоклавного пенобетона может стать эффективным технологическим решением, позволяющим получать теплоизоляционный пенобетон, полностью отвечающий требованиям действующих нормативных документов.

1. Большаков В. И., Мартыненко В. А. Необходимые свойства пенообразователей для производства пенобетона // Вопросы химии и химической технологии. — 2001. — № 1. — С. 25–30.

3. ГОСТ 21520. Блоки из ячеистых бетонов стеновые мелкие. Технические условия.

4. Иваницкий В. В., Сапелин Н. А., Бортников А. В. Теоретические и практические аспекты оптимизации структуры пористых бетонов // Строительные материалы. — 2002. — № 3. — С. 32–33.

5. Королев А. С., Волошин Е. А., Трофимов Б. Я. Оптимизация состава и структуры конструкционно-теплоизоляционного ячеистого бетона // Строительные материалы. — 2004. — № 3. — С. 30–32.

6. Нестаев Г. В. Эффективность применения суперпластификаторов в бетонах // Строительные материалы. — 2006. — Октябрь. — С. 23–25.

7. Рекомендации по применению методов математического планирования эксперимента в технологии бетона. — М.: НИИЖБ, 1982.

8. Усов Б. А., Багров Б. О. Ячеистые бетоны с химическими и редиспергирующими добавками // Популярное бетоноведение. — 2008. — № 1. — С. 56–60.

Читайте также: