Классификация ячеистого бетона

КЛАССИФИКАЦИЯ ЯЧЕИСТЫХ БЕТОНОВ
Ячеистый бетон - это искусственный пористый строительные материал с характерной равномерно
распределенной мелкодисперсной ячеистой структурой, получаемый в результате поризации и гидратационного
твердения рационально подобранной, тщательно перемешанной растворной смеси, состоящей из вяжущего и
кремнеземистого компонента, добавок и порообразователей. Известно множество разновидностей ячеистого
бетона, которые можно классифицировать по следующим основным признакам (схема 1):
Схема 1. Классификация ячеистого бетона.
1. По функциональному назначению. Выделяют три вида ячеистого бетона:
теплоизоляционный - со средней плотностью 200:500 кг/м3, применяющийся
для утепления стен, полов, чердаков, мансард, крыш, теплотехнических
установок; теплоизоляционно-конструкционный - со средней плотностью
более 500 до 1000 кг/м3, применяющийся для устройства наружных и
внутренних стен, перегородок малоэтажных зданий; конструкционный - со
средней плотностью 1000:1200 кг/м3, применяющиеся для устройства несущих
внутренних стен, плит покрытий и перекрытий. Изделия из такого бетона могут
заменять кирпич, бетонные блоки и другие виды стеновых материалов в
малоэтажных зданиях и каркасном строительстве. Это обеспечивает
снижение материалоемкости зданий в 1,5:2 раза.
твердения только при тепловлажностной обработке и могут обладать
относительно большей прочностью межпорового вещества ячеистого бетона.
К этим материалам относятся отходы промышленности и некоторые горные
породы (в основном искусственные и природные стекла), содержащие оксиды
натрия, кальция, магния, алюминия, железа и кремния. Наиболее широко из
этой группы материалов применяются металлургические шлаки, отходы
глиноземного производства, перлиты. Исходя, из вида используемого
вяжущего и способа поризации, различают ячеистые бетоны:


2. По способу поризации. Образование макроструктуры ячеистого бетона
осуществляется следующими способами:



газопоризацией - поризация с использованием выделяемого газа при
химическом взаимодействии специально вводимого газообразователя
с компонентами смеси (газобетоны, газосиликаты и т.д.);
пенопоризацией - смешивание поризуемого раствора с заранее
приготовленной пеной (традиционный способ) или введением в нее
(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
(пенобетоны, пеносиликаты и т.д.);
пеногазопоризацией - комбинированный способ поризации раствора,
сочетающий метод аэрирования смеси с пенообразователем и
газопоризации за счет использования выделяемого газа при
химическом взаимодействии специально вводимого газообразователя
с компонентами смеси в поризуемую смесь, т.е. на каждой стадии
образования ячеистой структуры используются два принципиально
различных
способа
для
получения
пористой
структуры
(пеногазобетоны).
Кроме того, известны и применяются разновидности этих способов, а также
совокупные комбинации. К модификациям способов поризации относятся:
вспучивание массы газообразованием в вакууме, аэрирование пенобетонной
смеси под давлением с последующим снижением до атмосферного давления
при формовании изделий или монолитного пенобетонного слоя
(баротехнология) и др.
3. По виду вяжущего вещества. В технологии ячеистых бетонов в качестве
вяжущего используют цементы и известь, реже молотые шлаки и гипс.
Применение автоклавной обработки позволяет изготавливать ячеистые
бетоны из менее энергоемких материалов, а порой использовать и
промышленные отходы, которые проявляют эффект гидратационного



на цементе - газобетоны, пенобетоны и т.д. (содержание в составе
вяжущего цемента 50% и более);
на извести - газосиликаты, пеносиликаты и т.д. (содержание в составе
вяжущего извести 50% и более);
на шлаке - газошлакобетоны, пеношлакобетоны и т.д. (содержание
шлака 50% и более);
на смешанном цементно-известковом вяжущем - газобетоны или
газосиликаты,
пенобетоны
или
пеносиликаты
(содержание
портландцемента от 15 до 50% по массе);
на гипсе - газогипс, пеногипс и т.д.
4. По виду кремнеземистого компонента. 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 (полиминеральные) 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 следующие названия: газозолобетон, газозолосиликат,
пенозолобетон и т.д.
5. По способу твердения. Ячеистые бетоны делятся на два вида:


неавтоклавные, предусматривающие естественное твердение или
тепловлажностную
обработку
с
использованием
теплового
воздействия при атмосферном давлении;
автоклавные, которые твердеют при избыточном давлении и
повышенной температуре.
Ячеистый бетон обладает рядом отличительных качественных свойств по
сравнению с другими видами бетонов.
Технологичность в применении. Изделия из ячеистого бетона, благодаря
своей пористой структуре и, соответственно, сравнительно малой средней
плотности, можно производить и укладывать в виде стеновых блоков объемом
более 10 кирпичей стандартного размера, что позволяет значительно снизить
трудоемкость и стоимость работ при возведении стен зданий.
Технологичность в обработке изделий. Изделия из ячеистого бетона легко
пилятся, режутся, строгаются, сверлятся и т.п. Простота обработки ячеистого
бетона позволяет изготавливать строительные конструкции различной
конфигурации, обрабатывать поверхность, прорезать каналы и отверстия под
скрытую электропроводку и розетки, трубопроводы и т.д.
Пожаробезопасность. Ячеистый бетон не горит и эффективно препятствует
распространению огня, а поэтому может применятся для кладки стен всех
классов пожарной безопасности. Так, например, предел огнестойкости без
нарушения структуры материала стены, выполненной из блоков толщиной 100
мм, составляет 2 ч, при этом предел распространения огня равен 0 см.
Звукоизоляция. Ячеистый бетон обладает высокой звукоизолирующей
способностью. К примеру, звукоизолирующие свойства стен из ячеистого
бетона плотностью 400:500 кг/м3 характеризуются следующими показателями
в зависимости от толщины: при 100 мм - 35:37 дБ, 125 мм - 44:46 дБ, 150 мм 55:57 дБ, 175 мм - 64:66 дБ, что значительно выше аналогичных показателей
для ряда используемых материалов в современном строительстве.
Теплоизоляция. Изделия из ячеистого бетона имеют теплопроводность в 3:5
раз ниже, чем кирпич или керамзитобетонные панели (рис. диаграммы этих
свойств), в результате чего стены зданий из ячеистого бетона гораздо
"теплее" кирпичных при сохранении практически прежней толщины стеновых
конструкций в пределах 400:600 мм. Теплоаккумулирующие свойства
ячеистого бетона способствуют не только повышению комфортности
проживания, но и снижению расходов на отопление зданий.
Влагопроницаемость. Благодаря наличию замкнутых пор в структуре
ячеистого бетона водопоглощение его значительно ниже, чем других
стеновых материалов с капиллярной структурой, в результате чего все чаще
стали применять ячеистобетонные стеновые изделия для подземных этажей
жилых домов с соответствующей внешней гидроизоляцией.
Более подробно свойства ячеистого бетона с анализом данных из многих
публикаций и с вариантами современного применения в строительстве
изложены нами в монографии: Мартыненко В.А., Ворона А.Н. Запорожский
ячеистый бетон. - Днепропетровск: Пороги, 2003. - 95 с.
На наш взгляд, никто не рассказал более глубоко и в доступной форме о
свойствах ячеистого бетона, как Н.П. Сажнев в представленной статье,
присланной нам на I-й Международный семинар "Теория и практика
производства и применения ячеистого бетона в строительстве", ПГАСА,
г. Днепропетровск, 2003 г.
ЯЧЕИСТЫЙ БЕТОН - СОВРЕМЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ
"Что мы знаем о ячеистом бетоне? Много, мало или почти ничего. Вы хотите
построить дом?
Теплый, экологически чистый, высококомфортный, дешевый и без особых
усилий - конечно можно, тогда построим его из ячеистого бетона".
Н.П. Сажнев., канд. техн. наук,
технический директор по НИР ОАО "Забудова", (п. Чисть, Беларусь),
февраль, 2003 г.
Современный метод изготовления ячеистого бетона был предложен в
тридцатых годах прошлого столетия и в принципе практически не изменился,
хотя за все прошедшие годы свойства материала неоднократно улучшались и
расширялись области его применения. Для изготовления ячеистого бетона
применяются широко распространенные местные материалы: песок, известь,
цемент и вода. В смесь в небольшом количестве добавляется также
алюминиевый порошок, способствующий образованию в массе воздушных
ячеек и делающий материал пористым. После этого масса помещается в
автоклав, где осуществляется в паровой среде ее твердение.
Энергосберегающая технология не дает никаких отходов, загрязняющих
воздух, воду и почву.
Ячеистый бетон обладает свойствами, с одной стороны, камня, с другой дерева. Сочетание этих свойств делает его прекрасным строительным
материалом. Ячеистый бетон обладает прочностью камня. Один блок или
панель выдерживают сжатие, измеряемое несколькими десятками тонн. Как
камень он несгораем, а также практически не реагирует с водой или влагой. С
другой стороны, ячеистый бетон обладает легкостью и обрабатываемостью,
свойственными дереву. Как и дерево, он пилится, сверлится, строгается и
фрезеруется. В нем легко можно устраивать различные крепления и
выполнять проводку. Благодаря тому, что до 80% объема ячеистого бетона
заполнено воздушными ячейками, он обладает прекрасной
теплоизоляционной способностью, т.е. используя ячеистый бетон, другие
теплоизоляционные материалы не нужны.
Дома из ячеистого бетона в различных климатических условиях практически
вечные и не требуют особого ухода. Материал не гниет, в отличие от дерева,
и не ржавеет по сравнению с металлом. Здание, построенное из ячеистого
бетона, не сгорает, его конструкции остаются в неизменном виде и для
устранения последствий пожара требуется лишь обновление поверхностных
покрытий и внутренней отделки. В то же время при пожаре деревянный дом
сгорает дотла, и даже стальные конструкции перекашиваются и рушатся.
Строительные элементы из ячеистого бетона удовлетворяют любым классам
по огнестойкости. Из ячеистого бетона строят жилые дома, промышленные и
общественные здания, а также различные сельхозпостройки. Простота
конструкции из ячеистого бетона и его высокие теплоизоляционные свойства
получили положительные оценки при использовании, как в теплых, так и в
холодных климатических условиях. Массивность материала является
свойством, выравнивающим внутри здания температурные колебания, как в
летнюю жару, так и в зимний мороз. Величина коэффициента
теплопроводности ячеистого бетона удовлетворяют жестким требованиям,
предъявляемым при ведении строительства в различных регионах земного
шара.
Термическое сопротивление ограждающих конструкций из ячеистого бетона,
при прочих равных условиях, в три раза выше, чем у глиняного кирпича и в
восемь раз выше, чем у тяжелого бетона. Особенностью домов из ячеистого
бетона является то, что они не имеют "мостиков холода". В процессе
эксплуатации здание из ячеистого бетона позволяет снизить на 25:30 %
расходы на отопление. Кроме высокой теплоизоляционной способности,
преимуществом ячеистого бетона в смысле экономии энергии является его
массивность. Здания из ячеистого бетона накапливают в своих конструкциях
значительное количество тепла, которое постепенно переходит во внутрь
помещения, в результате чего исключаются резкие внутритемпературные
колебания. В условиях холодного климата это способствует повышению
комфорта помещений и экономии энергии на их отопление. В теплых
климатических условиях массивные конструкции препятствуют
проникновению тепла во внутренние помещения, так как сами поглощают его.
Даже если солнечные лучи накаляют крышу, внутренняя температура здания
достигает своих максимальных значений только спустя семь-восемь часов, но
и тогда воздух не нагревается до значений, типичных для строений из других
традиционных материалов. Это, естественно, значительно повышает комфорт
помещений здания. Для создания здорового климата в помещениях, наряду с
теплоаккумуляционной и теплоизоляционной способностью, особенно важное
значение имеют диффузионные свойства строительного материала.
Ячеистый бетон открыт для диффузии и за счет поглощения и отдачи влаги
поддерживает постоянную влажность воздуха внутри помещения.
Ячеистый бетон обладает относительно высокой морозостойкостью. Он
обладает высокой способностью к поглощению звука и у зданий из ячеистого
бетона обычно обеспечиваются действующие требования по звукоизоляции
без каких-либо дополнительных мероприятий. Для защиты стеновых
конструкций из ячеистого бетона от климатических воздействий достаточно
нанесения покрытий на армированные изделия, а на стены из
неармированных блоков - тонкий слой теплой штукатурки или вообще не
наносить никаких покрытий.
Ячеистый бетон - экологически чистый строительный материал, что особенно
важно в настоящее время в связи с аварией на Чернобыльской АЭС.
Согласно исследованиям, проведенным в Германии институтом лучевой
гигиены Федеративного Управления по здравоохранению, уровень
радиоактивности ячеистого бетона значительно ниже допустимых пределов.
Многочисленные испытания показали, что содержание естественных
радионуклидов в ячеистом бетоне не превышает 35 Бер. Кроме того,
ячеистый бетон не выделяет токсичных веществ или подобных им газов. По
данным Минздрава СССР коэффициент экологичности, например, для стен из
дерева равен 1,0; автоклавного ячеистого бетона - 2,0; керамического кирпича
- 10,0, а керамзитобетона - 20,0.
При использовании ячеистого бетона в жилищном, промышленном,
сельскохозяйственном и др. строительстве, как уже выше отмечалось,
обеспечиваются более легкие несущие и ограждающие конструкции стен и
фундаменты значительно меньших размеров. При этом особенно важно, что
крыши, перекрытия, наружные и внутренние стены выполняются из одного
строительного материала в рамках единого строительного производства.
Наружные и внутренние стены выполняются из армированных панелей или из
неармированных блоков. Блоки из ячеистого бетона являются, бесспорно,
самым простым решением кладки стен зданий: жилых домов,
сельскохозяйственных строений и небольших построек промышленного и
складского назначения. Использование блоков не накладывает никаких
ограничений на планировку зданий, его форму или высоту - из блоков может
быть построено здание практически любого типа. При ведении строительства
с применением блоков из ячеистого бетона на рабочей площадке не
требуется специального подъемного оборудования: самый крупный блок
весит 30 кг, так что обращение с ним, даже силами одного человека, не
представляет труда. Блоки укладываются внахлест, наподобие кирпичной
кладки и связываются теплым или традиционным строительным раствором
или же специальным клеем для блоков. Толщина слоя клея или "тонкого"
раствора составляет всего 2:3 мм; в таких швах, естественно, не образуются
"мостики холода". Для перекрытия этажей и кровли зданий, строящихся из
блоков или из армированных стеновых панелей, используются армированные
плиты из ячеистого бетона, которые можно монтировать на месте, например,
с помощью крана, транспортно-грузовой машины или мини-крана. Блоки из
ячеистого бетона широко применяются за рубежом в сельскохозяйственном
строительстве. В помещениях для скота массивность ячеистого бетона
обеспечивает постоянство температуры и влажности, что необходимо как для
животных, так и для работающих в помещениях людей. Конструкции из
ячеистого бетона легко грунтуются и окрашиваются изнутри, так что чистота
поверхности может легко поддерживаться простым промыванием водой.
Кроме теплых помещений из ячеистого бетона легко строятся
неотапливаемые складские помещения, например, для хранения
сельскохозяйственной продукции или хранения различного инвентаря и
машин. Блоки являются часто более выгодными, по сравнению с
армированными панелями, решением и при строительстве небольших
строений промышленного или административно-бытового назначения.
Самый распространенный тип внутренних стен (перегородок) особенно
многоэтажных зданий - это армированные перегородки. Внутренняя стена из
ячеистого бетона монтируется быстро и легко. Двое рабочих выполняют
кладку стен до 100 м2 за день. Стена монтируется из плит шириной 60 см,
высота которых соответствует высоте помещения. Если нужны подгонные
детали, то они легко и просто выпиливаются из перегородки в наружных
габаритах и формах. Второй тип решения для внутренних стен неармированные плиты размером, например, 60×60 см, которые в обращении
проще и из которых предельно просто можно выпилить любую подгонную
деталь. Плиты укладываются на раствор или клей. С помощью ручного или
механического инструмента во внутренних стенах могут быть легко
проделаны пазы для электропроводки. Отверстия для электророзеток
просверливаются специальными дрелями. По окончании электромонтажных
работ углубления заполняются раствором. Дверные и оконные блоки крепятся
к внутренним стенам обычно с помощью пластмассовых дюбелей или
металлических шурупов. После выравнивания внутренняя стена из ячеистого
бетона может быть, как и стена из другого материала, оклеена обоями или
окрашена.
В мировой практике ячеистый бетон также широко используется при
реконструкции старых зданий, особенно, когда требуется дополнительное
"утепление" ограждающих конструкций и увеличение этажности зданий с
сохранением существующих фундаментов. В индивидуальных домах типа
"коттедж" ячеистый бетон используется от подвала до крыши, в т.ч. в ванных
и туалетных помещениях. Огромные возможности использования ячеистого
бетона низкой плотностью открываются при тепловой модернизации старых
зданий.
Ячеистый бетон по качеству отвечает требованиям стандартов Республики
Беларусь СТБ 1117, России ГОСТ 21520, ГОСТ 19570**, Украины ДСТУ Б
В.2.7-45-96, а также немецких стандартов ДИН 4165, 4166, 4223, 4223Е. При
этом наряду с высокими строительно-техническими свойствами ячеистого
бетона (средняя плотность 350:700 кг/м3, прочность на сжатие 20:75 кгс/см2),
достигается высокая точность геометрических размеров готовых изделий.
Готовая продукция отвечает лучшим мировым стандартам, имеет точность
геометрических размеров армированных и неармированных изделий,
изготовленных по резательной технологии, в пределах ±1,0:1,5 мм.