Несомненным достоинством пенобетона является возможность выбора способа его применения (с естественным твердением или теплообработкой изделий):
в виде литой смеси или безобжиговых легковесных гранул; в монолитном или сборном варианте.
Перечень работ включает в себя широчайший спектр операций:
-заливку полов;
-изоляцию кровли и перекрытий;
-заливку стеновых панелей;
-изготовление плит перекрытий;
-изготовление штучных блоков и плит;
-противопожарную защиту;
-ремонтные и реставрационные работы;
-использование в качестве заполнителя пустот;
-изготовление конструктивных элементов;
-приготовление сверхтекучих, способных к затвердеванию масс при консервации шахт, для заполнения пустот и провалов и т. д.
Экономические аспекты применения пенобетона
Благодаря качествам пенобетона его использование позволяет во многом повысить экономическую эффективность строительства, так как:
пеноконцентрат в 15–20 раз дешевле керамзита;
общие транспортные расходы по доставке пенобетона на стройплощадку на 50 % ниже, чем при транспортировке других стройматериалов;
высокая подвижность смеси (более 60 см) позволяет заливать любые формы, скрытые полости, что дает экономию в 15–20 % суммарных энергозатрат при укладке;
вибрация укладываемой смеси не нужна, что дает экономию до 4 кВт/м3 и существенно увеличивает срок эксплуатации опалубки;
получается более качественная лицевая поверхность, что сокращает затраты на последующие отделочные работы на 15–20 %;
простота процесса позволяет использовать неквалифицированную рабочую силу;
элементы из пенобетона на 25–30 % уменьшают статическую нагрузку на конструкцию и соответственно расход стали на армирование;
возможность непосредственного разлива смеси в 3–4 раза снижает общие строительные трудозатраты.
Основные свойства пенобетона
Прочность на сжатие. Пенобетон имеет хорошую механическую прочность наряду с высокими показателями изоляции при широкой амплитуде плотности. Тем не менее на пределы прочности при сжатии пенобетонов влияют многие факторы, такие, как плотность, возраст, содержание влажности, физические и химические характеристики компонентов смеси и их пропорции. Следовательно, желательно составы смеси, тип цемента и песка или других наполнителей сохранять постоянными. Между плотностью и прочностью существует определенное соотношение (табл. 1). Любое изменение указанных факторов может его разрушить. Если предел прочности при сжатии должен быть высоким, ускорения процесса выдерживания можно достигнуть за счет использования CO2.
Тепло- и звукоизоляция. Из-за ячеистой структуры пенобетон имеет очень низкую теплопередачу (табл. 2). Это означает, что в большинстве случаев использовать дополнительную изоляцию в полах и стенах не нужно. А со временем материал только улучшает свои теплоизоляционные и прочностные показатели, что связано с его долгим внутренним созреванием. Также он имеет высокую звукопоглощающую характеристику. Пенобетон в отличие от тяжелого бетона поглощает звук. Звуковое пропускание, однако, обычных стен может быть выше на 2–3 % по сравнению с тяжелым бетоном. Это связано с тем, что большинство стен оштукатурены и/или покрашены, что отталкивает звук, как в случае с тяжелым бетоном.
Пенобетон хорошо поглощает низкие шумовые частоты. Поэтому его часто используют как звукоизолирующий слой на плитах конструкционного бетона.
Малый коэффициент усадки. Пенобетон подобно всем цементным материалам дает усадку во время укладки. Степень усадки зависит от разных факторов, таких, как тип цемента, метод выдерживания, размер и качество песка, количество цемента в смеси, плотность бетона и водоцементное отношение. Основная усадка происходит в течение первых 28 дней, после чего она незначительна. На протяжении означенного срока, если условия изготовления бетона были соблюдены, усадка обычно ниже 0,1 %.
Часто появление трещин в стенах, вызываемых перемещениями основания, относят на счет усадки. Если трещина образовалась через 28 дней после укладки бетона, то не за счет усадки!
Противопожарная и экологическая безопасность. Пенобетон не горюч, обладает высокой противопожарной устойчивостью, что делает его привлекательным материалом при возведении огнестойких конструкций. При воздействии интенсивного тепла он не расщепляется и не взрывается, как это случается с тяжелым бетоном. Например, наружная сторона стены из пенобетона толщиной 150 мм была подвергнута нагреванию до 1200 °С, а внутренняя нагрелась только до 46 °С после пяти часов испытания, при нагреве материал нетоксичен и не имеет вредных выделений.
Удобоукладываемость. Получаемый пенобетон в равной степени приемлем как для заливки бетонных конструкций непосредственно на строительной площадке, так и для производства сборных элементов на полигонах и заводах железобетонных изделий (с естественным твердением и теплообработкой). Легкий пенобетон — идеальный материал для производства легких блоков для кладки без автоклавного процесса. Плотность, которую обычно предпочитают, варьируется между 600 и 1100 кг/м3 в зависимости от требуемой прочности и необходимой теплоизоляции.
Хорошая гвоздимость. Очень удобно то, что блоки можно пилить, сверлить, фрезеровать, а элементы отделки крепить гвоздями, как к обычному дереву. По своим характеристикам и потребительским свойствам данным материал наиболее близок к дереву, но имеет значительно большую долговечность.
Составляющие для производства пенобетона
Цемент. Специалисты рекомендуют применять портландцемент (либо подобный ему). Оптимальная тонкость помола — 3500 см2/г при удельной поверхности (по ГОСТу 10178). Допустимо применение цемента более крупного помола (удельная поверхность 3000–3200 см2/г) с увеличением нормы расхода цемента на 10 % относительно рекомендуемой. Но тогда процесс затвердевания изделий будет происходить немного медленнее, потребуется более длительная выдержка в опалубке, что снизит ее оборачиваемость, либо пропарка изделий. Рекомендуемая марка цемента по прочности — пятисотая.
Заполнители. Щебень, гравий в качестве тяжелого заполнителя не нужны. Допустимо добавление легкого заполнителя (например, керамзита) — тогда прочность пористого бетона при той же объемной плотности способна возрасти на 100–200 %.
Для приготовления бетонной смеси плотностью до 400–600 кг/м3 (для кровельных и половых изоляционных покрытий) мелкие заполнители, например песок, не требуются. Начиная с плотности 600 кг/м3, в качестве мелкого заполнителя используют природные или дробленые пески. Предпочтительнее — речной песок, чистый, без каких-либо включений. Для укладки применяют пески мелкой фракции до 0,2 мм. Глинистых включений не должно быть более 2–3 %. Фракция песка оказывает огромное влияние на качество пенобетона. Например, если песок не просеян и в нем содержится какой-либо процент песчинок более крупной фракции, то для удерживания вспененного раствора приходится добавлять больше цемента. В конечном итоге из-за большего количества цемента растет себестоимость пенобетона.
Вода. Лучше применять питьевую воду без какой-либо проверки. Содержание воды в пористом бетоне складывается из расчетного количества, необходимого для затворения раствора, и воды, содержащейся в пене. Перед добавлением пены водоцементное отношение раствора должно составлять минимум 0,38. Слишком низкое значение водоцементного отношения может явиться причиной получения изделия с более высокой, чем заданная, объемной плотностью. Это обусловлено тем, что бетон станет забирать из пены необходимую для химических и физических взаимодействий воду, вызывая частичное разрушение пены, то есть снижение ее объема в пенобетонной смеси. Оптимальное соотношение — в интервале от 0,40 до 0,45. Температура воды не допускается выше +25 °С.
Пена (пенообразователь). Пенообразователи имеют следующие параметры:
рабочую концентрацию пенообразователя;
кратность получаемой пены;
стойкость пены во времени;
коэффициент использования пены в пенобетоне;
стойкость пенобетона во времени;
сроки схватывания и динамику гидратации цемента в присутствии пенообразователя;
конечную прочность бетона;
пластифицирующий эффект пенообразователя.
Технология производства пенобетона и использования его в строительстве
Технология производства пенобетона (поробетона или легких ячеистых бетонов) представляет собой получение конечного продукта путем смешивания обычного раствора с пеной или непосредственного вспенивания того же раствора при помощи пенообразователя либо химической реакции (например, алюминиевая пудра со специальными реактивами). Можно получать пенобетон разных плотностей за счет изменения дозировки пены непосредственно на месте проведения строительных работ.
Строительство монолитным способом.Используя объемную опалубку и подачу пенобетонной смеси, можно залить полностью дом, включая фронтон и крышу. Плотность пенобетона в различных элементах здания проверяют конструкторскими расчетами в соответствии с нагрузками. Рекомендуемая плотность:
теплоизоляционных блоков — 300–500 кг/м3;
стен и перегородок — 1000–1800 кг/м3;
полового покрытия — 800–1000 кг/м3.
Пенобетон легко укладывать на любое основание, в том числе прямо на грунт, поэтому состав и качество подготовки определяются конструктором в зависимости от назначения плиты (выравнивающая, изоляционная, несущая и т. п.).
Опалубка для заливки пенобетонных изделий и конструкций. Литой пористый бетон требует наличия более герметичной опалубки, чем обычный текущий бетон. Это условие необходимо обеспечить для того, чтобы предотвратить возможное вытекание смеси. Кроме того, при расчете вертикальной опалубки надо учитывать, что за счет увеличения активного слоя бетона боковое давление на опалубку возрастает на 20–30 % по сравнению с обычным тяжелым бетоном такой же плотности. С другой стороны, пенобетон легче обычного бетона и не требует вибрации, поэтому опалубка может быть очень простой конструкции. Можно применять пластмассовую, металлическую, алюминиевую, деревянную опалубку. Для уменьшения адгезии опалубки с бетоном используют эмульсионные смазки. Применение соответствующих смазок оказывает существенное влияние на качество поверхности пористого бетона, обращенного к опалубке. Особенно это относится к вертикально отливаемым строительным элементам. Благодаря подвижности пенобетона возможно получение большого числа конструкций любой формы, включая криволинейную.
