Рассматривается технология производства ячеистого бетона с повышенной прочностью и трещиностойкостью.

Структура ячеистых или особолегких бетонов характеризуется наличием в сплошной среде пор в виде распределенных по всему объему отдельных замкнутых (или условно замкнутых) ячеек. Мелкие и средние воздушные ячейки диаметром до 1–1,5 мм занимают 85 % общего объема. Поэтому такие материалы мало проницаемы и более прочны.

Они могут быть автоклавного и безавтоклавного твердения. Для автоклавных характерно химическое взаимодействие гидроксида кальция с кремнеземом заполнителя. И здесь желателен заполнитель богатый кварцем, особенно при получении бесцементного пено- или газосиликата. Используются в них мелкие природные или молотые пески, поскольку тяжелые крупные зерна песка могут вызвать осадку пенобетонной массы и даже помешать нормальному процессу ее вспучивания. Чем меньше заданная плотность ячеистого бетона, тем мельче должен быть заполнитель.

Однако в целом применение в определенном количестве не слишком мелкого заполнителя улучшает структуру материала между порами и уменьшает усадочные деформации в ячеистом бетоне. Поэтому в каждом случае требуется подбирать оптимальный зерновой состав песка. Природный песок, как правило, должен проходить полностью через сито с отверстиями 0,63 мм.

Объем производства ячеистого пенобетона в России уже не уступает газобетону и продолжает неуклонно расти. Становлению производства способствует относительная простота изготовления и наличие большого количества различных весьма эффективных пенообразователей. Благодаря последним производство пенобетона уже весьма популярно в странах общего рынка. А за счет исключения из технологии газообразователя — алюминиевой пудры — оно стало совершенно безопасным.

объем производства ячеистого пенобетона в России уже не уступает газобетону и продолжает неуклонно расти

Положительным качеством пенобетонной смеси является реологическая особенность, позволяющая осуществлять технологию подачи или перекачивания по трубопроводам на довольно значительные расстояния. При наличии мини-заводов строителями эффективно возводятся ограждающие монолитные конструкции.

Однако, несмотря на положительные особенности, технология пенобетона по сравнению с газобетоном имеет недостатки, которые следует учитывать при его изготовлении.

Так, из-за обязательного использования значительного количества ПАВ пенобетону присущи: замедленный (на 20–30 %) рост пластической прочности; невозможность эффективного ускоренного подогрева сырца из-за разрушения пеномассы; просадка уровня (на 5–10 %) заливаемого при формовании изделия; образование на поверхности штучных или массивных изделий легко отслаивающейся пленки, затрудняющей дальнейшую отделку. Кроме того, замедленное схватывания сырца приводит к послойному (по высоте изделия) разбросу плотности (от 100 до 200 кг/м³), что способствует развитию деструктивных процессов в массиве пенобетона.

Коалексценция пенообразователя, активно происходящая, как правило, при малой плотности пенобетона, образует значительное количество каверн. А разрушение пены в процессе технологической переработки (механическое или динамическое перемещение) пеномассы способствует преобразованию сферической формы ячеек в полиэдрическую (многогранную) с последующими после твердения локальными повышенными внутренними напряжениями.

К сожалению, эти явления редко принимаются во внимание изготовителями, что приводит к выпуску некачественной продукции. Решить проблему можно исключительно повышением стойкости пен.

По существу, стабилизация пены, или усиление ее роли как «заполнителя» для бетона, является главным технологическим требованием при оценке комплексного действия добавок на порообразующий аспект пенобетона, определяющий в целом его основные характеристики.

У зарубежных производителей высокий показатель пеноустойчивости достигается созданием в оболочке пузырька прочной минерализованной полимерной пленки.

Практика показывает, что, несмотря на простоту технологии, тщательность отбора твердых минеральных компонентов, качественное изготовление пенобетона возможны при выборе пенообразователей со свойствами, регламентированными ГОСТ 25485.

Например, применение ПАВ желательно сочетать с введением стабилизаторов, повышающих вязкость пенорастворов и замедляющих тем самым удаление жидкости из пен. В некоторых случаях даже происходит физико-химическое связывание молекул стабилизатора и пенообразователя с получением весьма устойчивых соединений и пузырьков в пенорастворе.

Вещественный состав самой добавки (или «комплексность» набора компонентов в ней) следует соотносить с технологией ее получения и видом или специальной классификацией по требованиям к ней как к техническому продукту. Стабилизаторы делятся на органические и неорганические, растворимые и нерастворимые в воде.

По воздействию на механизм пенообразования стабилизаторы разделяют на классы:

— Вещества, направленно увеличивающие вязкость пенообразующего раствора или загустители, вводимые в пенообразователи в значительных количествах (с расходом от 2 до 20 % от массы ПАВ), например, метилцеллюлоза, декстрин, этиленгликоль, казеин, глицерин и т. д.

— Соединения, вызывающие в пленках пены образование коллоидов, резко уменьшающее обезвоживание пленок. Такие стабилизаторы более эффективны, но довольно дефицитны для использования в массовом производстве. Это крахмал, костный или мездровый клей, желатин и др. Расход 0,1–0,3 % от массы ПАВ. Резко (в 150 и более раз) увеличивают вязкость жидкости в пленках, что приводит к возрастанию устойчивости пены в 5–10 раз.

— Вещества, обеспечивающие полимеризацию пеномассы и также резко увеличивающие вязкость пленок, переводя последние даже в твердое состояние. К ним относятся водорастворимые полимерные композиции — карбамидные, латексные и др.

— Эффективны как стабилизаторы, нерастворимые в воде, соли меди, бария, железа, алюминия, капсулирующие пленки пены и тем самым препятствующие их разрушению. К такому типу стабилизаторов следует отнести пену с тонкоизмельченными твердыми веществами (способ минерализации), которые адгезионно прикрепляясь к пенным оболочкам и постепенно сближаясь, создают комплекс пенно-воздушных минерализованных ячеек, образуя агрегатную пену. Такой способ стабилизации и позволил создать новый одностадийный способ получения пенобетона — сухой минерализацией пены [2, 5].

Другим способом улучшения свойств пенобетона при раздельной технологии приготовления может быть применение комплексных добавок, вводимых с водой затворения, например, суперпластификатор С-3 + ТНФ, или другой щелочесодержащий компонент.

Комплексные синтетические пенообразователи на основе отечественных ПАВ со стабилизаторами указанных классов позволяют получить качественный пенобетон, обладающий к тому же невысокой стоимостью [3].

Таким образом, пенобетоны — растворные смеси с большим расходом вяжущего, воды и с добавкой кремнеземистого компонента — могут быть получены и без применения традиционных пластификаторов, но только с оптимально подобранным стабилизированным комплексным пенообразователем.

Следует отметить, что минеральный состав компонентов должен соответствовать требованиям ГОСТ 25485, а технология изготовления — соответствующим нормативным документам, в частности, СН 277-80. Все это позволит свести недостатки пенобетона, о которых говорилось выше, к минимуму.

Пенобетон, не уступающий по качеству газобетону, можно получать на любых типах вяжущего (шлакощелочный, щелочноалюмосиликатный, солещелочный, кремнезольный) с использованием природных растительных и белковых пенообразователей, имеющих коллоидную структуру, где вяжущая система и является необходимой основой, исключающей недостатки пенобетона [4].

Согласно современным данным [3], наиболее целесообразно использовать для пенобетонов широкого спектра применения следующие виды пенообразователей и стабилизаторов: ТНФ (тринатрийфосфат; ГОСТ 201), КМЦ, (МЦ) (карбоксиметилцеллюлоза; ТУ 6-01-1857), Сульфанол (ТУ 6-01-1001-77) (табл. 1).

Таблица 1. Комплексные добавки для пенобетона

Преимуществом указанных комплексных добавок является благоприятное воздействие на реологию пеномассы, доступность компонентов, низкая стоимость и простота применения независимо от технологии изготовления бетонной смеси.

Свойства и использование пенобетона, сравнительные характеристики
Полученный по новой без автоклавной и без пропарочной технологии обладает: *высокими тепло- и шумозащитными качествами *высокой противопожарной устойчивостью *долговечен *экологически чист *соответствует европейским стандартам *экономичен (кубометр пенобетона в 2-2,5 ...

Сравнительные характеристики пенобетона и традиционных стеновых материалов
Сравнение пенобетона с другими строительныими материалами выгодно отличает блоки пенобетона от других материалов. Показательно, что ячеистый бетон является более прочным и легким материалом, а строительство из пенобетона минимально по производственным ...

Расчет состава ячеистых бетонов
Расчет состава ячеистых бетонов основан на следующих положениях:1. любой единичный объем состоит из объема цемента, наполнителя и объема пор, часть которых заполенена водой, что может быть представлено для объема смеси 1 куб. м. в виде уравнения(1)где:Ц — расход ...

Влияние структуры бетона на критическое значение коэффициента интенсивности напряжений
К методам определения параметров трещиностойкости бетона относятся все экспериментальные методы по определению характеристик трещиностойкости — силовых, деформационных и энергетических. В частности, к силовым характеристикам относятся критический коэффициент интенсивности напряжения Ки ...

Исследование кинетики структурообразования кремнебетона Методика проведения экспериментальных работ
Изучалась кинетика структурообразования кремнебетона, приготовленного на основе высококремнеземистого щелочного стекла (ВКС-вяжущее) с предельной крупностью зерен 1,25 мм и на тридимитокристобалитовом вяжущем (ТК-вяжущее) с предельной крупностью зерен 0,63 и 1,25 мм. ...