Технологии и применение ячеистых бетонов

Наружные стены кирпичных и панельных домов старой застройки выполняют одновременно две функции — конструктивную и теплозащитную. Но кирпич и легкий бетон — далеко не лучшая теплоизоляция. Для нее нужны новые технические решения, материалы и изделия, каковыми являются стеновые блоки и термоблоки из ячеистого бетона.

Применение изделий из ячеистого бетона снижает затраты на отопление зданий до 30%. При минимальном сроке эксплуатации здания 50 лет и постоянном росте цен на энергоносители ежегодный эффект будет только возрастать. Поэтому дом из ячеистого бетона — это своеобразная «сберегательная книжка», проценты на которой постоянно будут расти.

Прежде всего, необходимо определиться что такое ячеистый бетон, пенобетон и газобетон. Их также часто сопровождают понятиями автоклавный и неавтоклавный. Чаще всего все разновидности материала объединяют одним словом — пенобетон, что не совсем верно. На самом деле существует одно общее понятие: ячеистый бетон, под которым подразумевается искусственный камень с равномерно распределенными порами. Подобная структура придает ячеистому бетону высокие физико-механические свойства и делает его необыкновенно эффективным строительным материалом. Остальные понятия являются производными от ячеистого бетона и определяются технологией производства этих материалов.

В 1924 г. шведский архитектор А. Эрикссон изобрел технологию получения искусственного камня, а уже в 1929 г. началось промышленное производство ячеистых бетонов. Сегодня в 38 странах мира работает более 200 заводов, объем выпускаемой продукции составляет около 50 млн М3 изделий в год.

В России ячеистый бетон стали использовать только в 50-60 гг. прошлого столетия. В Москве и Прибалтике над технологиями его производства трудились целые институты. Но применялся этот материал исключительно как утеплитель крыш, реже — в промышленном строительстве. Ситуация изменилось лишь в начале 90-х гг., когда западные технологии стали активно внедряться в России.

Одним из разновидностей ячеистого бетона является пенобетон. Это легкий ячеистый материал, получаемый в результате твердения раствора, состоящего из цемента, песка, воды и пены. В качестве наполнителя могут быть использованы карбонатные пески, получаемые при переработке горных пород, шлаковые отходы тепловых электростанций и другие подобные пески. Кроме того, в состав сырьевых компонентов могут быть введены различные красители, ускорители твердения пенобетонной массы, пластификаторы и армирующие средства. Пена обеспечивает необходимое количество воздуха в бетоне и его равномерное распределение во всей массе в виде замкнутых ячеек. В качестве пенообразователя могут быть использованы различные органические пенообразователи, получаемые на основе натурального протеина, и синтетические, получаемые при производстве моющих средств.

Технология производства пенобетона заключается в следующем: в пеногенераторе готовится пена из воды и вспенивателя. Затем песок, цемент и пена дозируются в смеситель, где все перемешивается под давлением и подается к месту укладки пенобетона. Пенобетон — это материал естественного твердения, влага из которого выпаривается естественным образом. Готовится он, как правило, непосредственно на месте применения, что позволяет использовать его в современном домостроении в качестве утеплителя. Технология производства пенобетона требует сложного и дорогостоящего оборудования. При частном строительстве с этой разновидностью бетонов практически не работают, хотя в последнее время строительный рынок предлагает готовые блоки, созданные по технологии пенобетона.

Наибольшее применение сегодня получил ячеистый бетон автоклавный, более известный среди строителей, как газобетон или газосиликат. Его составляющие — кварцевый песок, цемент, известь и вода. Эти компоненты смешиваются и поступают в автоклав, где при смешивании всех компонентов с газообразователем — алюминиевой пудрой — происходит выделение водорода, который в несколько раз увеличивает исходный объем сырой смеси, а пузырьки газа при застывании бетонной массы образуют в структуре материала огромное количество пор. Таким образом обеспечивается уровень поднятия ячеисто-бетонной массы в пять раз. На приготовление растворной смеси расходуется очень небольшое количество алюминиевого компонента. Сформированные пузырьки имеют диаметр около 1 мм. Водород достаточно неустойчив в такой системе, за счет чего поры насыщаются именно воздухом.

Изделия из ячеистого бетона изготавливаются в заводских условиях и к заказчику поступают в виде готовых к применению блоков, перекрытий и т.д.

Основные составляющие и в том и другом материале практически одинаковые. Разница только в используемом вспенивателе и способе отверждения. Необходимо учитывать, что характеристики готового изделия из пенобетона могут колебаться в довольно широком диапазоне, т.к. процесс его отверждения неуправляем.

Ячеистые бетоны — уникальный материал, имеющий в строительстве большие перспективы. Газосиликат огнестоек, прочен, не гниет, не стареет, экологически безвреден, т.к. не выделяет токсичных веществ. За счет поглощения и отдачи влаги ячеистый газобетон поддерживает постоянную влажность воздуха внутри помещения. А воздушные пузырьки, занимающие около 80% объема, обеспечивают ему высокую теплоизоляционную способность, что способствует снижению затрат на отопление на 25-30%. В применении каких-либо дополнительных теплоизоляционных материалов просто нет необходимости. Наружная стена из блоков толщиной 375 мм обеспечивает требуемое нормативное термическое сопротивление Rt = 2,5. Благодаря заключенному в порах воздуху теплоизоляционные свойства стен из ячеистого бетона (пенобетона) в 3-5 раз выше, чем у стен из кирпича и в 8 раз выше, чем у стен из тяжелого бетона при одинаковых температурных условиях.

Ячеистый бетон — это материал, который «дышит». Такие свойства ячеистого бетона, как негорючесть, био- и влагостойкость, паропроницаемость, низкая теплопроводность и эксплуатационная влажность создают благоприятный микроклимат в жилых помещениях. В них тепло, сухо, достаточно кислорода, минимум углекислого газа и других вредных компонентов. Благодаря своей мелкопористоти он также обладает повышенной морозостойкостью.

Блоки из ячеистого бетона (газосиликата) предназначены для кладки наружных, внутренних стен и перегородок зданий с относительной влажностью воздуха помещений не более 75% при неагрессивной среде. При низкой объемной массе газосиликат имеет довольно высокую прочность на сжатие. Все эти преимущества изделий из ячеистого бетона определяются его пористой структурой. С ее увеличением существенно меняются и основные эксплуатационные показатели. Так, при минимальной пористости 50-70% плотность составляет 1000 — 800 кг/м3, а прочность на сжатие — 15-10 МПа. Такой бетон равноценен кирпичу средней марки, из него изготавливают из¬делия для несущих элементов домов до 5 этажей.

При повышении пористости материала до 75-80% плотность снижается до 700-500 кг/м3 при прочности 1,5-5,5 МПа, он имеет широкие возможности применения в ограждающих элементах зданий различ¬ной этажности и назначения. Усадебные дома, дачи и т.п. строения высотой до 3-х этажей могут полностью возводиться из таких ячеисто-бетонных изделий. А при определенных конструктивных решениях возможно использование блоков из ячеистого бетона в высотных зданиях без ограничения этажности.

Из ячеистого бетона можно легко и быстро строить коттеджи. Ячеистый бетон легко обрабатывается: пилится, сверлится. При вбивании в него гвоздей не образуется трещин. В таких стенах можно без особых усилий нарезать пазы, каналы и отверстия для электропроводки, трубопроводов.

Материал достаточно легок, что позволяет снизить транспортные расходы и трудоемкость строительных работ. Процесс укладки ускоряется в 4 раза, а расход раствора уменьшается в 5-7 раз. Поскольку они легко поддаются обработке, возможно строительство конструкции любой степени сложности. Газобетонные блоки — удобный строительный материал, благодаря которому возможно воплощение в жизнь самых смелых замыслов архитекторов.

Утверждение, что бригада из 3 человек за 8-часовой рабочий день способна возвести коттедж площадью 100 м2 всего за 2 недели, может удивить даже специалистов, тем не менее — это официальные данные. Для сравнения: на строительство кирпичного коттеджа, даже при самом оперативном проведении работ, уходит не менее года. Дело в том, что на стройплощадку привозят блоки с уже идеально выверенными размерами. Рабочим на месте лишь остается с помощью специального клеевого состава произвести их сборку, оштукатурить наружные стены и выполнить внутреннюю отделку. Кроме того, для доставки материалов при сооружении дома из газобетона требуется гораздо меньше транспорта, чем для строительства кирпичного коттеджа. Принимая во внимание постоянно растущие цены на горючее, жилье из газобетона является весьма привлекательным.