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.

Пенобетон и газобетон различаются технологией изготовления. В пенобе­тоне поризация производится за счет введения пенообразователей, а в газобе­тоне - за счет веществ, выделяющих газ при химических реакциях (обычно это порошкообразный алюминий). Во время реакции между металлическим алю­минием и щелочью выделяется водород, который и поризует смесь.

Пористость ячеистого бетона сравнительно легко регулировать в процессе изготовления, в результате получают бетоны разной плотности и назначения. Ячеистые бетоны делятся на три группы:

1. теплоизоляционные, плотностью в высушенном состоянии не более 500 кг/м3;

2. конструкционно-теплоизоляционные (для ограждающих конструкций), плотностью 500—900 кг/м3;

3. конструкционные (для железобетона), плотностью 900—1200 кг/м3.

Материалы для ячеистого бетона

Вяжущим для цементных ячеистых бетонов обычно служит портландцемент. Бесцементные ячеистые бетоны (газо - и пеносиликат) автоклавного твердения изготовляют, применяя молотую негашеную известь. Вяжущее используют 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.

Для изготовления ячеистого бетона экономически очень выгодно приме­нение побочных продуктов промышленности - золы-уноса, доменных шлаков, нефелинового шлама.

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; и механическим, когда тесто вяжущего смешивают с отдельно приготовленной устойчивой пеной.

Ячеистые бетоны, в зависимости от способа изготовления, делятся на газо­бетон и пенобетон.

Газобетон и автоклавный метод

Газобетон приготавливают из смеси портландцемента (часто с добавкой воздушной извести или едкого натра), кремнеземистого компонента и газо - образователя.

По типу химических реакций газообразователи подразделяются на следу­ющие виды: вступающие в химические взаимодействие с вяжущим или продук­тами его гидратации (алюминиевая пудра); разлагающиеся с выделением газа (пергидроль); взаимодействующие между собой и выделяющие газ в результате обменных реакций (например, молотый известняк и соляная кислота).

Чаще всего газообразователем служит алюминиевая пудра, которая, реаги­руя с гидратом окиси кальция, выделяет водород.

Литьевая технология предусматривает отливку изделий, как правило, в от­дельных формах из текучих смесей, содержащих до 50—60% воды от массы су­хих компонентов (водотвердое отношение В/Т=0,5—0,6). При изготовлении га­зобетона применяемые материалы - вяжущее, песчаный шлам и воду, дозируют и подают в самоходный газобетоносмеситель, в котором их перемешивают 4—5 мин; затем в приготовленную смесь вливают водную суспензию алюминиевой пудры, и после последующего перемешивания теста с алюминиевой пудрой га­зобетонную смесь заливают в металлические формы на определенную высоту - с таким расчетом, чтобы после вспучивания формы были заполнены доверху.

Избыток смеси («горбушку») после схватывания срезают проволочными струнами. Для ускорения газообразования, а также процессов схватывания и твердения, применяют горячие смеси на подогретой воде, с температурой в мо­мент заливки в формы около 40°С.

Тепловую обработку бетона производят преимущественно в автоклавах в среде насыщенного водяного пара при температуре 175—200 °С и давлении 0,8—1,3 МПа.

Итак, для получения газобетона нужно провести следующии операции:

1. замешать раствор со всеми компонентами;

2. вылить в форму, где он вспучивается под действием химической реак­ции;

3. удалить излишки смеси («шапку»);

4. провести автоклавную обработку.

Пенобетон и неавтоклавный метод

Существует несколько технологий производства пенобетона. Подробное описание технологий и их сравнение будет приведено далее. Технология приго­товления пенобетона достаточно проста. В цементно-песчаную смесь добавля­ется пенообразователь или готовая пена. После перемешивания компонентов получается бетон, насыщенный пузырьками воздуха плотностью от 250 до 1400 кг/м3. Получаемая смесь сразу 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, для пола, кровли, а также для монолитного строительства.

В отличие от ячеистого газобетона в производстве пенобетона использует­ся менее энергоемкая безавтоклавная технология. Кроме простоты производ­ства, пенобетон обладает и множеством других положительных качеств. Напри­мер, в процессе его приготовления легко удается придать материалу требуемую плотность путем изменения подачи количества пенообразователя. В результате возможно получение изделий плотностью от 250 кг/м3 до самых предельных значений легкого бетона - 1400 кг/м3.

Сравнение пенобетона и газобетона

Газобетон имеет одно преимущество - при одинаковой плотности он проч­нее. По всем остальным параметрам он уступает пенобетону. Надо также учесть, что стоимость оборудования для производства автоклавного газобетона ис­числяется миллионами долларов, а для производства пенобетона оно стоит от 100 000 рублей.

Пенобетону (в отличие от газобетона) присуща закрытая структура пори­стости, то есть пузырьки внутри материала изолированы друг от друга. В итоге при одинаковой плотности пенобетон плавает на поверхности воды, а газобетон тонет. Таким образом, за счет низкого водопоглощения пенобетон обладает бо­лее высокими теплозащитными и морозостойкими характеристиками. Благо­даря этим свойствам пенобетон может использоваться в местах повышенной влажности и на стыках «холод - тепло», то есть там, где применение газобетона недопустимо.

Пенобетон вообще не впитывает влагу, в отличие от газобетона, имеющего сквозные поры; структура пенобетона - это скрепленные между собой замкну­тые пузырьки, отсюда и название - «пенобетон».

Пенобетон - экологически чистый материал, и в этом его еще одно, весьма весомое преимущество перед газобетоном.

Из-за перечисленного выше, большинство работ по утеплению кровли, трубопроводов, внешних стен, подвалов и фундаментов проводят с помощью пенобетона. Соответственно, и на перегородки большинство строителей пред­почитают использовать пенобетонные блоки.