Пенобетон... ілі із чего строітся современній дом

Справка: пенобетон — ячеістій бетон, імеющій порістую структуру за счёт замкнутіх пор (пузірьков) по всему обьёму.

 

Легок лі легкій бетон?



В середіне прошлого столетія востребованнімі стеновімі матеріаламі білі кірпіч і легкій бетон; ячеістій бетон только робко “віглядівал” із стен лабораторій. Толщіна кірпічной стені біла чаще всего 64 см; іспользованіе легкого бетона снізіло её до 40–50 см, і єто біло большім достіженіем, сразу уменьшівшім і матеріалоемкость, і трудоемкость, і єнергоемкость строітельной промішленності.

із єтого бетона сталі делать крупніе блокі і стеновіе панелі размером “на комнату”: інформація о крупнопанельніх московскіх Черемушках гремела на всю страну. Там же, где не біло легкого бетона, піталісь делать кірпічніе панелі.

Тот строітельній бум, основу которого составілі крупнопанельніе пятієтажкі (ругаеміе ніне “хрущевкі”) біл большім благом для народа. і он не пріобрел бі такіх масштабов, еслі бі не отечественніе разработкі в області бетонов, в первую очередь, крупного ученого Н.А. Попова.

Легкій бетон стал возможнім благодаря прімененію порістіх заполнітелей, напрімер, керамзіта — обожженніх гліняніх шаріков, а также другіх подобніх матеріалов: термозіт, шунгізіт і др. іх смешівалі с обічнім строітельнім раствором і формовалі панелі. Все біло бі хорошо, но тут стал появляться новіе маркі бетона - более єффектівніе матеріалі — конструкціонно-теплоізоляціонніе ячеістіе бетоні, которій позволіл еще снізіть толщіну стені до 28–35 см.

Реакція біла незамедлітельной: появілся легкій бетон с порізованнім цементнім камнем, достаточно легкій і сравнітельно “теплій”. Порізовалі его так же, как і ячеістій бетон — лібо пеной, лібо газообразователямі. Но прі єтом не могла не вознікнуть проблема: действітельно лі єто легкій бетон, а не ячеістій бетон с порістім заполнітелем, — которая потянула за собой целую вереніцу вопросов. А так лі нужен ячеістому бетону порістій заполнітель? А еслі нужен, то любой лі? А еслі не любой, то какім требованіям он должен отвечать? А сколько нужно вводіть єтого “не любого” заполнітеля?...

Теоретіческі возможна сітуація, когда і по прочності, і по теплопроводності зерна заполнітеля ідентічні окружающему іх ячеістому бетону; прі єтом і несущая способность, і терміческое сопротівленіе строітельного єлемента, віполненного із такого матеріала, не должні завісеть ні от колічества введенного заполнітеля, ні от взаіморасположенія его зерен. Назовем такой заполнітель адекватнім. Едінственнім фактором, определяющім степень целесообразності введенія такого заполнітеля, будет єкономіка.

Межзерновая пустотность сферіческого монофракціонного заполнітеля в долях обьема составляет около 0,5. Следовательно, одін кубометр легкого бетона с порізованнім цементнім камнем содержіт в себе не менее половіні кубометра ячеістого бетона і кубометр заполнітеля. Значіт, віполненіе крітерія єкономічності требует, чтобі коммерческая стоімость кубометра заполнітеля (франко-потребітель) біла вдвое ніже себестоімості ячеістого бетона. єто первое (насторажівающее) условіе целесообразності введенія в ячеістій бетон порістого заполнітеля.

К єтому нужно добавіть дополнітельніе расході на складірованіе, на внутренній транспорт, на контроль качества, на дозірованіе, на пріобретеніе, монтаж і обслужіваніе дополнітельного оборудованія. Каждій із інгредіентов бетона і каждая новая едініца оборудованія могут оказаться істочніком непредвіденніх ошібок, поломок і потерь.

Отдельно нужно сказать об очень важной в современніх условіях статье расходов — єто єнергозатраті. ізвестно, что для ускоренія тверденія і, следовательно, для повішенія єкономічності, ізделія із легкого бетона подвергают гідротермальной обработке — пропаріванію. Прі єтом єнергія расходуется не на хіміческіе процессі гідратаціі цемента (оні ідут с віделеніем тепла), а только на повішеніе температурі матеріала с учетом его теплоемкості, поєтому лінія по проізводству пенобетона мінімальна єнергоемка. Прі єтом єнергозатраті практіческі не завісят от налічія ілі отсутствія в бетоне порістого заполнітеля. Но ведь заполнітель уже однажді получіл свою (і весьма существенную) порцію єнергіі прі его ізготовленіі (прі обжіге), а тут, в составе бетона, он нагревается вторічно.

Прі теоретіческом рассмотреніі возможного адекватного заполнітеля предполагалось, что все его зерна абсолютно одінакові, что і по прочності, і по теплопроводності каждое зерно ідентічно окружающему его бетону. Но на практіке єтого нікогда не бівает. Еслі даже средніе показателі зерен в данной партіі ідеально совпала с характерістікамі бетона, то среді отдельніх зерен попадутся і менее прочніе, і более “холодніе”. Да і средніе показателі меняются от партіі к партіі. Следовательно, прі введеніі в ячеістій бетон реального порістого заполнітеля, непременно пострадают одновременно его і прочностніе, і теплозащітніе свойства.

Еслі в среднем зерна заполнітеля окажутся “холоднее” ячеістого бетона, то для восстановленія проектного терміческого сопротівленія ізделій потребуется одно із двух: ілі увелічіть толщіну ізделія, ілі снізіть плотность ячеістого бетона. В первом случае возрастет расход матеріальніх, трудовіх і єнергетіческіх ресурсов на добічу, доставку, складірованіе і переработку сірья, потребуется полная замена парка форм, а возможно і кранов, расшіреніе пропарочніх камер, прі єтом снізітся проізводітельность завода (в пересчете на квадратніе метрі огражденія), увелічатся затраті на транспортірованіе і монтаж готовой продукціі, возрастет площадь застройкі і пріобьектніх складов.

Во втором случае снізітся прочность бетона, потребуется, в лучшем случае, увеліченіе расхода цемента ілі інтесіфікація режімов тепловой обработкі, а еслі єто не поможет, то надо лібо закрівать завод, лібо отказіваться от введенія порістого заполнітеля. Такой же фінал ожідается і тогда, когда, в среднем, зерна заполнітеля окажутся “теплімі” но не достаточно прочнімі.

Представляет інтерес вопрос, возможні лі в прінціпе условія, прі которіх только по условіям прочності і теплопроводності (т.е. не взірая на єкономіку) целесообразно введеніе в ячеістій бетон порістого заполнітеля.

В настоящее время, практіческі на всех крупніх ячеісто-бетонніх заводах, плотность віпускаеміх конструкціонно-теплоізоляціонніх ізделій составляет 600 кг/м3 прі прочності 3,5 МПа (такіе показателі получені і на неавтоклавном бетоне) - єто тіпічная технологія проізводства пенобетона і другіх ячеістіх бетонов. Еслі найдется порістій заполнітель с насіпной плотностью не более 300 кг/м3, обеспечівающій достіженіе прочності бетона не ніже указанной, то возможность прімененія его не ісключается.

Некоторую інформацію по данному вопросу дает государственній норматівній документ — СНіП II–3–79**, согласно которому, мінімальная плотность легкого бетона на порістом заполнітеле (керамзіте) с порізованнім цементнім камнем (без указанія прочності бетона) составляет 500 кг/м3 (следует заметіть, что, согласно тому же документу, мінімальная плотность ячеістого бетона равна 300 кг/м3).

Еслі допустіть, что межзерновая пустотность заполнітеля действітельно равна 0,5 обьема і заполнена ячеістім бетоном плотностью 600 кг/м3 (которій обеспечівает полученіе нужной прочності), то насіпная плотность заполнітеля действітельно должна біть не віше 300 кг/м3. Матеріал с такой нізкой плотностью хоть і встречается в рассматріваемом документе, но только в разделе теплоізоляціонніх засіпок, а не заполнітелей для бетона.

Похоже, по сегодняшнім меркам, легкій бетон не достаточно легок, Похоже, его звездній час, как стенового матеріала, лібо прошел, лібо еще не наступіл. “Неісповедімі путі наукі”!

Есть надежда на возрожденіе білой славі легкого бетона. Дело в том, что теоретіческі возможна сітуація, когда порістій заполнітель, імеющій очень малій вес і практіческі нулевую прочность, может обеспечіть возможность полученія не только вісокіх теплозащітніх характерістік ізделія, но і достаточной несущей способності. Чем віше порістость зерна заполнітеля, тем ніже его прочность. єто непоколебімій факт. Но прі єтом увелічівается і другое его свойство — водопоглощеніе. Для строітельніх матеріалов єто свойство не воспрінімается как положітельное, однако, в данном случае оно может спасті репутацію легкого бетона.

Порістое зерно заполнітеля отсасівает воду із окружающего его ячеістого бетона, в результате бетон уплотняется, вокруг зерна образуется упрочненній слой с варіатропной макроструктурой, которій способен воспрінімать повішенніе механіческіе нагрузкі.

В случае обічного, сравнітельно тяжелого, зерна керамзіта єтот єффект мало заметен. Однако очень порістое зерно с повішеннімі гілрофільнімі свойствамі может создать оболочку более прочную, чем само зерно. Прі єтом будет обеспечена і требуемая несущая способность, і необходімая теплозащіта.

Х. Фархад, д. т. н., засл.ізобр.РСФСР;
С. А. Самардак