Технология пенобетона

Введение.

Пенобетон – искусственный строительный материал, получаемый смешиванием пены с цементно-песочной смесью. Этот материал имеет широкий диапазон плотностей, что позволяет использовать его для различных целей – от конструкционных – до теплоизоляционных.

Использование пенобетона представляет большие преимущества в сравнении с традиционными строительными материалами:
не требуется крупный заполнитель;
размеры опалубки не ограничиваются;
плотность бетонной смеси легко регулируется количеством добавляемой пены, в том числе и прямо на стройплощадке;
высокая подвижность смеси позволяет заливать любые формы, скрытые полости;
организация выпуска сборных пенобетонных изделий не требует высоких затрат на действующих предприятиях стройиндустрии (приобретение пеногенератора и пенообразователя).

1. Свойства пенобетона.

В распоряжении строителей в настоящее время имеется множество строительных материалов. Для принятия решения о выборе того или иного вида необходимо оценивать его в сравнении с другими материалами.

Уникальные свойства пенобетона:

высокие теплоизолирующие свойства, обусловленные равномерностью распределения пор одинаковых размеров по всему массиву;
поры имеют почти 100% закрытость, что обеспечивает экстремально низкое водопоглощение (легкий пенобетон способен плавать в воде месяцами).

Все другие свойства, характерные для легких и ячеистых бетонов (газобетон, керамзитобетон, пенополистиролбетон и т.п.) сохранены в полном объеме:

плотность – от 150 до 1800 кг/м3;
прочность при сжатии – от 1 до 280 кг/см2;
усадка при высыхании – не превышает 2,5 мм /м.

Как и другие виды легких бетонов, пенобетон прекрасно пилится, обладает хорошей гвоздимостью, из него может быть выполнена кладка «на клею», что резко улучшает теплозащитные свойства ограждающих конструкций, он может быть использован как в монолитном, так и в сборном вариантах.

Пенобетон обладает рядом свойств, выгодно отличающих его от других легких бетонов:
в отличие от газобетона имеет почти 100% замкнутых пор, что обусловливает изотропность теплозащитных свойств;
в отличии от газосиликата не требует автоклавной обработки;
изделия на требуют дополнительной обработки после формования (нет «горбушки», неоднородности вспучивания).
производство пенобетона может быть легко организовано на любой площадке, нужно лишь иметь пенообразователь и пеногенератор.

2. Технология приготовления пенобетона.

Для приготовления пенобетона важно иметь лишь качественную пену. Все остальное легко и просто.

Пена перемешивается с цементосодержащим раствором, и все, пенобетонная смесь готова. Остается лишь выложить ее в подготовленную форму или опалубку.

2.1. Компоненты смеси.

2.1.1. Вяжущие материалы.

Для приготовления пенобетонной смеси рекомендуется применять цемент высоких марок (400 и более). Тонкость помола цемента должна быть такой, что масса остатка на сите № 008 должна быть не более 15% (по ГОСТ 10178). Желательно применять цементы без минеральных добавок.

2.1.2. Заполнители.

Для пенобетонной смеси плотностью до 600 кг/м3 заполнителя не требуется. Для более плотных бетонов нужно использовать природный и дробленый песок по ГОСТ 8736. песок должен быть чистым, без каких-либо включений. Имеется положительный опыт использования в качестве заполнителя отходов формовочных масс (горелая земля) и т.п.

2.1.3. Вода.

Содержание воды в пенобетоне складывается из расчетного количества, необходимого для затворения раствора и воды, содержащейся в пене.

Рекомендуется применять воду по ГОСТ 23732. Температура воды не допускается выше +300С.

Возможность применения любой другой воды определяется сравнительным испытанием пены, цементных образцов, приготовленных на испытываемой и питьевой воде.

2.1.4. Пена.

В качестве пенообразователя предлагается использовать пеноконцентрат «Биопор» .

Он представляет собой жидкость темно-коричневого цвета, которая является экологически чистым продуктом с нейтральной средой. Неотъемлемой частью пенообразователя является стабилизатор.

Пеноконцентрат поставляется и хранится в пластмассовых бочках при температуре не выше +400С. Пеноконцентрат выдерживает понижение температуры до
-200С .

2.2. иготовление пены.

Приготовление пены желательно проводить в специальном пеногенераторе.

Предварительно пеноконцентрат разводится водой в пропорции 1 : 55 в отдельной емкости. Материал, из которого изготовлена емкость, должен быть химически инертен.

Разведенный пеноконцентрат всасывается из емкости насосом пеногенератора, вспенивается сжатым воздухом (7-8 бар) с помощью компрессора пеногенератора.

Необходимое количество пены, в зависимости от требуемой плотности пенобетона, дозировано выдается с помощью таймера пеногенератора.

Объемный вес пены должен составлять 60-80 г/л.

Если пена будет слишком легкой, она будет плохо перемешиваться с цементным раствором, если тяжелой – будет быстро терять устойчивость.

3.2.1. Свойства пены.

Уникальность пены, полученной на основе гидролизата протеина по сравнению с другими пенами состоит в устойчивой микропористой структуре, а также в том, что она способна сохранять пористость в смеси с цементно-песчаным текстом до затвердевания без изменения объема.

— в отличии от синтетических пенообразователей в пену «Биопор» не добавляются хлориды,

поэтому бетон на основе этой пены полностью подходит для изготовления армированных
изделий.

Необходимо помнить, что пена совершенно несовместима с жировыми, масляными включениями и горячей водой (≥ 300С).

2.3. Пенобетонная смесь.

3.3.1. Состав смеси.

Рекомендуемые нормы расхода компонентов на 1 м3 смеси при соблюдении требований к ее компонентам:
Плотность, кг/м3 400 600 800 1000 1200 1400
Песок, кг/м3 — 150 250 400 550 600
Цемент, кг/м3 360 450 520 550 560 690
Пеноконцентрат, кг/м3 1,2 0,9 0,9 0,8 0,8 0,7
Вода в растворе, кг/л 160 150 180 220 240 260

3.3.2. Оборудование для приготовления смеси.

Для приготовления пены применяются пеногенераторы принудительного действия, принцип которых основан на пропускании смеси раствора пенообразователя и воздуха через сосуд, заполненный материалом с высокой удельной поверхностью.

Для приготовления смеси цемента, песка и воды могут применяться обычные смесители принудительного действия, имеющиеся на заводах, стройплощадках, установленные на автобетоносмесителях.

3.3.3. Приготовление пенобетонной смеси.

Рекомендуется следующий порядок приготовления смеси: сначала дозируется вода, затем цемент (или цемент с песком), перемешивание продолжается до получения однородной массы.

Затем при помощи пеногенератора определенная порция пены подается в смеситель, где она перемешивается с цементно -песчаной смесью.

Контролировать заданную плотность можно, взвешивая пеномассу в мерной кружке.

2.4. Формование изделий.

Пенобетон требует более герметичную опалубку, чем обычный бетон. Кроме того, при расчете вертикальной опалубки необходимо учитывать, что за счет увеличения активного слоя бетона боковое давление на опалубку возрастает на 20 – 30% по сравнению с обычным бетоном той же плотности.

Для уменьшения адгезии опалубки с бетоном используют эмульсионные смазки.

2.5. Твердение пенобетона и ухода за ним.

Литому пористому бетону необходимо создать температурно-влажностный режим. Тепловая обработка пенобетонных изделий проводится согласно инструкции «СН 277 – 80».

Отпускная прочность пенобетонных изделий — 70-80% от простой марки.

При выполнении кровельных работ монолитный бетон в сухую и жаркую погоду необходимо поливать водой.

Области применения пенобетона.

3.1. Строительство монолитным способом.

Используя объемную опалубку и обеспечивая непрерывную подачу пенобетонной смеси, можно залить полностью дом за один прием, включая фронтон и крышу.

Плотность пенобетона в различных элементах здания проверяется конструкторскими расчетами в соответствии с нагрузками.

Очень перспективно применение монолитного пенобетона для устройства теплоизоляции кровель и акустической изоляции полов жилых и общественных зданий.

Из монолитного пенобетона можно выполнить выравнивающие покрытия, изолирующие заполнения трубопроводов и т.п.

3.2. Строительство из сборных элементов.

Изготовление сборных пенобетонных элементов можно организовать как на заводе ЖБИ, так и непосредственно на стройплощадке.

Весьма перспективно применение мелких стеновых блоков из ячеистого бетона для выполнения наружных стен в зданиях каркасного типа. Это позволяет сократить толщину стены по сравнению с кирпичом в 2-3 раза.

Мелкими пеноблоками можно утеплить стены и существующих зданий.

4. Экономические аспекты применения пенобетона.

Использование пенобетона позволяет во многом повысить экономическую эффективность строительства, так как:
уменьшаются транспортные расходы для доставки стройматериалов;
исчезают затраты на приобретение крупного заполнителя;
высокая подвижность смеси экономит энерго-затраты при ее укладке и увеличивает срок эксплуатации опалубки;
не требуется противокорозийное покрытие арматуры;
простота процесса позволяет использовать неквалифицированную рабочую силу.

Альтернативы пенобетону, как теплоизоляционному материалу, по-видимому, нет.

Различные виды минеральных ват со временем стареют и разрушаются, гранулированные теплоизоляционные материалы (керамзит, зольный гравий и т.п.) требуют колоссальных энергозатрат на производство, полимерные утеплители (фенолофермальдегидный пенопласт, пеноизол, пенополистирол и .т.п.) помимо своего огромного водопоглощение обладают способностью выделять в атмосферу вещества, вредные для здоровья человека. Ближайший «родственник» пенобетона – газобетон не имеет закрытой пористости, и , следовательно, обладает худшими теплозащитными свойствами, а, кроме того, автоклавный газобетон требует больших энергетических затрат на производство.

5. Последние достижения в области технологии пенобетона на предприятии .

В 2002 году на приготовление пенобетона было истрачено около 4 тыс. тонн цемента, изготовлено и уложено более10 тыс. м3 пенобетона, в основном теплоизоляционного плотностью около 300 кг/м3. Эти объемы выполнены на оборудовании, изготовленном на нашем предриятии.

5.1. Приготовление смеси.

Для достижения максимальной производительности заливки пенобетона успешно применяется следующая технологическая схема:

· приготовление цементного раствора (в том числе и с песком) используется высокоскоростной (около 700-об/мин.) турбулентный смеситель. Объем замеса – около 150 л. Смеситель имеет возможность самостоятельно выгружать смесь.

Приготовленная в высокоскоростном смесителе (миксере) смесь попадает в накопитель-побудитель, который накачивает смесь и предотвращает ее расслаивание.

Накопитель-побудитель растворной смеси за счет своей большой емкости обеспечивает непрерывную подачу раствора с помощью растворонасоса (винтовая пара) для обеспечения работы смесителя непрерывного действия, в котором и происходит образование пенобетонной смеси. В этом смесителе статического действия встречаются 2 потока: пены и цементного раствора .

Происходит промешивание этих потоков, получение пенобетонной смеси и немедленная ее укладка.

Самым последним достижением в области приготовления пенобетона является дополнительная обработка пенобетонной смеси, позволяющая настолько улучшить ее структуру, что это весьма положительно сказывается на теплозащитных свойствах готового пенобетона.

5.2. Формование изделий.

Наиболее перспективным, на наш взгляд, является производство пенобетонных блоков с помощью резки больших массивов. Причем резать лучше всего полностью затвердевший пенобетон. Для этого, конечно, не годятся никакие струны. Резать нужно обычными пилами, для чего используется станок наподобие пилорамы.

Этим методом удается получить наиболее точную геометрию изделий, что позволяет выполнить из них кладку «на клею».

Последнее слово в технологии пенобетона еще не сказано. Необходимо дальнейшее изучение его свойств способов производства.
ООО «Пенобетонные технологии «Анкор-Екатеринбург»
Докладчик
Директор Бедрин Андрей Леонидович