Свойства ячеистых бетонов

Ячеистым бетоном называется искусственный легкий материал ряда бетонов из неорганических составляющих, в котором основным структурным элементом является воздух, благодаря этому ячеистый бетон имеет небольшую плотность и малую теплопроводность. Пористость ячеистого бетона сравнительно легко регулировать в процессе изготовления, в результате получают бетоны разной плотности и назначения.

В последнее время, с ужесточением требований к уровню комфортности строящегося жилья, стала очевидной незаменимость ячеистых бетонов в строительстве, так как из-за низкой теплопроводности они позволяют выполнять новые, более жесткие нормативы, предъявляемые к теплоизоляционным свойствам строений.

По совокупности своих физико-механических свойств ячеистый бетон практически единственный стеновой материал, который, обеспечивая нормативные требования к оградительным конструкциям при однослойной конструкции стены, полностью отвечает вступившему в силу с 1 апреля 2006 года ДБН В.2.6-31:2006 «Конструкции зданий и сооружений». К выполнению требований этого ДБН можно приблизиться при толщине стен из железобетона – более 4 м, силикатного кирпича – 3,8 м, пенобетона – 0,3 м.

Ячеистые бетоны имеют восьмидесятилетнюю историю промышленного производства в СНГ; конструкции из них, прослужившие более 60-ти лет, сохранили эксплуатационную пригодность. Их равновесная влажность в 4 раза меньше, чем у деревянных стен, паропроницаемость в 3 раза выше, чем у дерева, в 5 раз – чем у кирпича и в 10 – чем у трехслойных панелей.

Существует много разновидностей ячеистого бетона, которые можно классифицировать по следующим признакам:

По функциональному назначению:

• теплоизоляционный – плотность 200-400 кг/м³, применяется для утепления стен, полов и т.д.;
• теплоизоляционно-конструкционный – объёмная плотность 400-800 кг/м³, применяющийся для устройства наружных и внутренних стен;
• конструкционный – плотность 800-1200 кг/м³, применяется для устройства несущих стен и плит перекрытий; изделия из такого бетона могут заменять кирпич, бетонные блоки и другие виды стеновых материалов в малоэтажных зданиях и каркасном строительстве.

По способу поризации:

• пенопоризацией – смешивание раствора с заранее приготовленной пеной, или введением в пену тонкодисперсных сухих компонентов смеси (сухая минерализация), а также аэрированием - поризация смеси при совместном интенсивном перемешивании всех компонентов смеси с образованием ячеистой структуры за счет воздухововлечения (кавитационный принцип), к этой группе относятся пенобетоны, пеносиликаты и т.д.;
• газопоризацией – поризация с использованием выделяемого газа при химическом взаимодействии специально вводимого газообразователя с компонентами смеси (газобетоны, газосиликаты и т.д.);
• пеногазопоризацией - комбинированный способ поризации раствора (пеногазобетоны);
• пенопоризацией с добавлением полистирола – в поризованный раствор подаётся полистирольный заполнитель (полистиролбетоны, полистиролпенобетоны и т.д.).

По виду вяжущего вещества:
В технологии ячеистых бетонов в качестве вяжущего, используют цементы и известь, реже молотые шлаки и гипс. Исходя из вида вяжущего и способа поризации различают ячеистые бетоны:

• на цементе – газобетоны, пенобетоны и т.д.
• на извести – газосиликаты, пеносиликаты и т.д.
• на шлаке – газошлакобетоны, пеношлакобетоны и т.д.
• на гипсе – газогипс, пеногипс и т.д.

По виду кремзистого заполнителя:
Наиболее широко при производстве ячеистых бетонов используют кварцевый песок. При этом предпочтение отдается пескам, содержащим не менее 90% кремнезема. Можно использовать пески с меньшим содержанием кремнезема, например, барханные и полевошпатовые. В качестве кремнеземистого компонента применяют также золу-унос от сжигания бурых и каменных углей, кислые металлургические шлаки, отходы глиноземного производства и т.п. Вид кремнеземистого компонента входит как составная часть названия ячеистого бетона, например, при использовании золы применяют названия газозолобетон, пенозолобетон.

По способу твердения:

• автоклавные, которые твердеют при избыточном давлении и повышенной температуре;
• неавтоклавные, предусматривающие естественное твердение или тепловлажностную обработку с использованием теплового воздействия при атмосферном давлении.

Сравнительные характеристики различных строительных материалов:

Показатели	Ед. изм.	Кирпич строительный		Керамзитобетон	Газобетон	Пенобетон
		глиняный	силикатный
Плотность	кг/м³	1550-1700	1700-1950	900-1200	600-800	300-1200
Теплопроводность	Вт.м К	0,6-0,95	0,85-1,15	0,75-0,95	0,07-0,38	0,07-0,38
Морозостойкость	цикл	25	25	25	35	35
Водопоглощение	%	12	16	18	20	8
Прочность на сжатие	МПа	2,5-25	5-30	3,5-7,5	0,5-25	0,25-12,5

Свойства пенобетона

Пенобетон – это строительный материал, получаемый в результате твердения раствора, состоящего из цемента, песка, воды и пены, используемый как утеплитель и конструкционный элемент, из которого можно возвести почти все основные конструкции здания, которое будет тёплым в любое время года. В последнее время пенобетон находит всё больший спрос у строителей, которых привлекается невысокая цена, небольшой вес и хорошие теплотехнические характеристики этого материала, поэтому спрос на изделия из пенобетона возрастает, и будет возрастать с каждым годом.

Сравнительные характеристики пенобетона и обычного бетона:

Пенобетон обладает рядом уникальных свойств, отличающих его от других строительных материалов, рассмотрим их ниже:

• низкой теплопроводностью – здания из этого материала способны удерживать тепло, что снижает расходы на отопление на 30%; всего 30 см пенобетона по своим теплоизоляционным характеристикам соответствуют 75 см керамзитобетона или до 150 см кирпича;
• влагостойкостью – в отличие от газобетона, пенобетон имеет закрыто-пористую структуру, поэтому впитывает очень незначительное количество влаги; образец из пенобетона во время испытаний плавает в воде более недели;
• повышенной морозостойкостью – морозостойкость пенобетона свыше 35 циклов;
• огнестойкостью – пенобетон чрезвычайно огнестоек, надёжно защищает от пожара и подходит для применения в огнестойких конструкциях; при воздействии интенсивной теплоты, он не расщепляется, как это имеет место с тяжёлыми бетонами и выдерживает прямое воздействие огня более трёх часов;
• высокой звукоизоляцией – пенобетон обладает высокой способностью к поглощению звука, поэтому в зданиях из пенобетона обеспечиваются все действующие требования по звукоизоляции;
• низкой теплопроводностью – пенобетон по теплоизоляционным свойствам в несколько раз превосходит силикатный и керамический кирпич, в результате чего, стены могут быть существенно тоньше при одинаковых показателях теплопроводности; применение пенобетона позволяет существенно уменьшить затраты на обогрев здания;
• малым весом – пенобетон имеет небольшую плотность, поэтому вес коробки дома из пенобетона получается намного легче кирпичной, что существенно уменьшает нагрузку на фундамент и позволяет сделать его более облегчённым;
• лёгкостью монтажа – пенобетон легко обрабатывается, хорошо гвоздится, имеет идеальную поверхность под любой вид отделки; строительство из пенобетона уменьшает трудоёмкость кладки стен, расход раствора, не требует привлечения каменщиков высокой квалификации;
• экологической чистотой – пенобетон нетоксичен, не содержит вредных химических веществ, имеет высокие санитарно-гигиенические свойства, низкий уровень радиации и по экологической чистоте уступает только дереву;
• долговечностью – срок службы пенобетона почти не ограничен, с годами он становится только прочнее;
• высокой сейсмостойкостью – стены из пенобетона способны выдерживать землетрясения до восьми баллов по шкале Рихтера;
• быстротой монтажа – небольшой вес и большие размеры блоков из пенобетона, позволяют в несколько раз повысить скорость кладки; пенобетон легко поддается обработке и отделке;
• широтой применения – пенобетон широко применяют для тепло- и звукоизоляции крыш и полов, утепления труб, изготовления сборных блоков и панелей перегородок в зданиях; из пенобетона более высокой плотности возводят несущие стены, этажные перекрытия и фундаменты; достоинством его является также и то, что пенобетон хорошо сочетается с любым другим стройматериалом, стены из пенобетона можно обложить кирпичом, обшить вагонкой, наклеить плитку, природный или искусственный камень.

Сравнительные характеристики теплопроводности различных строительных материалов:

Материал	Плотность, кг/м³	Теплопроводность, Вт/м. К
Силикатный кирпич	400	0,52
Керамический кирпич	1200	0,32
Шлакобетон	1000	0,25
Керамзитобетон	800	0,21
Древесина	750	0,14
Пенополистирол	100	0,041
Пенопласт	100	0,041
Пенобетон	800	0,21
	600	0,14
	400	0,11

Сравнительные толщины стен, возведённых из различных строительных материалов:

Материал стен	Плотность, кг/м³	Теплопроводность, Вт/м куб.	Толщина стен, при R=2.0, см	Масса 1 м² стены, кг
Пенобетон	600	0,14	20	200
Керамзитобетон	1150	0,5	90	850
Керамический кирпич	1400	0,65	110	1200
Силикатный кирпич	1800	0,85	150	1250

Сравнение характеристик различных ячеистых бетонов

В этом разделе мы сравним различные виды ячеистых бетонов, производимые на нашем оборудовании, с пенобетоном.

Пенополистиролбетон и полистиролбетон

Представляет из себя ячеистый бетон в состав которого входит различное количество полистирольных гранул. Полистиролпенобетон отличается от полистиролбетона только тем, что в его состав помимо полистирольных гранул входят также воздушные поры.

К положительным качествам пенополистиролбетона, по сравнению с пенобетоном, относится:

• более низкую объёмная плотность – из-за большого количества полистирольных гранул входящих в состав полистиролбетона возможно производство пенополистиролбетона с очень низкой объёмной плотностью, вплоть до 100 кг/м³, причём объёмную плотность можно регулировать лишь изменением количества полистирола;
• более низкая теплопроводность и высокая морозостойкость – пенополистирольные гранулы сами по себе являются хорошим теплоизолятором, а их большое количество обуславливает более низкую теплопроводность полистиролбетона;
• более высокая прочность на излом и большее сопротивление на сжатие – это вызвано пластичностью полистирольных гранул, таким образом полистиролбетон менее хрупок;
• конечное качество полистиролбетона меньше зависит от сырья и подбора компонентов смеси;
• полистиролбетон быстрее набирает первичную прочность, его раньше можно транспортировать.

К отрицательным качествам можно отнести:

• более низкую прочность на изгиб – это тоже вызвано пластичностью полистирольных гранул, то есть, полистиролбетон способен деформироваться и изменять свою геометрию под воздействием нагрузок, что уменьшает его несущую способность;
• деструкцию полистиролбетона под воздействием времени и температурных факторов – полистирол внутри постепенно разрушается со временем, изменяя свой объём, что значительно сокращает срок службы конструкций из полистиролбетона; хотя специальные модификации полистирола и не горючи, они способны изменять свой объём при воздействии высоких температур, вызывая разрушение бетона и выделение вредных веществ;
• высокую стоимость – у полистиролбетона высокая себестоимость, так как помимо повышенного расхода цемента, сами полистирольные гранулы имеют достаточно высокую стоимость, именно из-за этого полистиролбетон на 20-30% дороже пенобетона.

Таблица сравнения пенополистиролбетона с другими строительными материалами:

Наш опыт производства пенополистиролбетона показал, что, несмотря на некоторые преимущества его перед другими ячеистыми бетонами, пока он, в первую очередь из-за более высокой стоимости, востребован на рынке слабо. Многие строительные компании и проектные организации вообще незнакомы с таким материалом и зачастую просто не вносят его в проектную документацию. В целом, считаем, что производство данного материала является перспективным, спрос на рынке на него будет увеличиваться.

Газобетон и газосиликат

Газобетон – это легкий пористый материал, получаемый в результате твердения смеси, приготовляемой из смеси цемента, кремнеземистого компонента и газообразователя. Обычно газообразователем служит алюминиевая пудра, которая, реагируя с гидратом окиси кальция, выделяет водород.

Сразу оговоримся, что имеющийся сейчас на рынке неавтоклавный пенобетон и автоклавный газобетон и газосиликат, сравнивать некорректно, так как более высокие прочностные качества последних, вовсе не связаны с методом порообразования, а вызваны в первую очередь автоклавным твердением и хорошо отработанной рецептурой производства, внедрённой на больших заводах, которые в данный момент и выпускают в основном газобетон.

Более высокие прочностные качества газобетона так же вызваны меньшим водоцементным соотношением при котором его получается изготовить, которое, как известно, оказывает прямое влияние на прочность любого бетона. В случае, когда газобетон производится без автоклава, а вместо алюминиевой пудры, в качестве порообразователя, используются химические реагенты, прочность на сжатие газобетона меньше чем у пенобетона.

К положительным качествам газобетона по сравнению с пенобетоном можно отнести:

• высокую прочность на сжатие – прочность на сжатие автоклавного газобетона выше на 20-30% чем у неавтоклавного пенобетона;
• лучший товарный вид – из-за применения при производстве автоклавного газобетона извести и карбонатов он в основном белее, чем пенобетон;
• лучше геометрия блока – это вызвано тем, что разборка и фасовка автоклавных газобетонов производится уже в сухом состоянии, то есть на конечной продукции меньше сколов; более чёткие геометрические размеры газобетона это заслуга высокоточных и неимоверно-дорогих резательных комплексов, а вовсе не технологического процесса порообразования.

К отрицательным качествам можно отнести:

• высокую гигроскопичность – в отличие от пенобетона, поры в газобетоне не замкнутые и он очень сильно впитывает влагу;
• низкую экологическую частоту – в отличие от безвредных пенообразователей, алюминиевая пудра, используемая для производства газобетона, очень токсична, из-за чего в СССР газобетон регулярно запрещали к применению в строительстве жилых строений;
• более высокой теплопроводностью и более низкой морозостойкостью – эти качества хуже, чем у пенобетона, из-за открытой структуры пор газобетона;
• производство автоклавного газобетона требует огромных инвестиций – один достаточно мощный автоклав стоит как оборудование десятка пенобетонных производств; из-за высокой стоимости оборудования срок окупаемости таких предприятий очень велик;
• высокую себестоимость газобетона – при производстве автоклавного газобетона энергозатраты очень велики, из-за этого конечная стоимость у него выше на 30-40% чем у пенобетона.

Таблица сравнения свойств автоклавного газобетона и пенобетона:

Наименование	Пенобетон	Газобетон
Структура пористости	закрытая	открытая
Антикоррозийная защита арматуры	не требуется	обязательно
Производство на стройплощадке	возможно	невозможно
Диапазон получаемых плотностей, кг/м3	400-1200	400-800
Звукоизоляция	хорошая	плохая
Водопоглощение	низкое	чрезвычайно высокое
Вредность	безвреден	ал. пудра - аллерген
Процесс порообразования	механический	химическая реакция
Регулировка пористости	механический	химическая реакция

В этом разделе сайта мы вкратце рассказали об основных видах ячеистых бетонов, их плюсах и минусах. О различиях в технологических процессах их производства на нашем оборудовании и о разработанных нами новых технологиях, мы расскажем в разделе «технология производства пенобетона».

В разделе Фотогалерея можете ознакомиться с нашим оборудованием для производства пенобетона.