Пенобетон - материал будущего

Пенобетон – материал будущего

ЗЛОБИНА Снежана Вадимовна

студент факультета управления и комплексной безопасности «Судебная экспертиза»

ФГБОУ ВО Уральский институт ГПС МЧС Росси, г. Екатеринбург.

E-mail:snezhana.zlobina.18@mail.ru

КОРОЛЬКОВА Ирина Юрьевна

старший преподаватель кафедры ПАСТ и СТС

ФГБОУ ВО Уральский институт ГПС МЧС Росси, г. Екатеринбург.

E-mail:coral96@mail.ru

Краткая аннотация: Статья посвящена рассмотрению пенобетона как материала, превосходящего по своим характеристикам аналогичные строительные материалы. В работе обозначены основные свойства материала, на которые необходимо обратить внимание, различия между видами, их характеристика и применение.

Ключевые слова: пенобетон, технология производства, строительство, свойства материалов, пеноблоки, пенобетонные блоки.

Пенобетон – ячеистый бетон, который имеет пористую структуру за счёт замкнутых пор (пузырьков) по всему объёму. Они получаются в результате затвердевания раствора, состоящего из цемента, песка, воды и пенообразователя. Получается путем механического перемешивания предварительно приготовленной пены с бетонной смесью.

Это относительно молодой материал, существующий только около 100 лет. Первое использование похожего материала относится к XIX веку. В то время к обычному раствору на основе цемента и извести добавляли бычью кровь.

В результате химической реакции между белком крови и ингредиентами раствора образовывалась пена, которая насыщала массу бетона воздушными пузырьками. Таким образом получали материал с хорошими физико-механическими свойствами.

Официально процесс изготовления ячеистого бетона впервые продемонстрировал в Праге инженер Гоффман. В основу технологии была положена химическая реакция с образованием газа, который делал бетон пористым. Этот материал, как и полученный с использованием бычьей крови, был по своей сути газобетоном.

Родоначальником пенобетона считается шведский архитектор А. Эрикссон (по другим данным – Эрик Байем из Копенгагена), который разработал технологию его производства. В 1924 году он получил международный патент на свое изобретение. Через 5 лет там же, в Швеции, уже начался процесс промышленного производство этого материала с использованием автоклавного метода.

Метод основан на том, что при температуре 180 °С и давлении инертный кварцевый песок вступает в реакцию с другими компонентами исходной смеси: цементом, негашеной известью, алюминиевой пудрой. В результате образуются новые стойкие минералы, например – доберморит, которые обеспечивают материалу меньшую усадку.

Если рассматривать успехи российских ученых, то можно выделить одного сотрудника Института Прикладной Минералогии М.Н. Брюшкова. Он в 1928 году разработал технологию получения пенобетона, добавляя в цементный раствор растение под названием мыльный корень. К сожалению, его исследования широкого практического применения не получили.

Говоря об использовании нового материала в СССР, можно выделить, что в 50 – 60-е годы началось использование автоклавного пенобетона. А также появилось несколько заводов по его изготовлению. Но материал применялся, в основном, для утепления кровель, а несущие стены промышленных зданий строились из него только в единичных случаях. Причинами такого положения являлись низкая стоимость энергоносителей и бюрократическая неповоротливость плановой экономики.

Бурное развитие пенобетона в нашей стране приходится на 90-е годы. Эпоха перехода к рыночным отношениям была отмечена стремительным ростом цен, в результате чего пришлось вспоминать о материалах, которые имеют хорошие теплозащитные свойства. Сегодня производство пенобетона не успевает покрывать растущий спрос, и есть все основания предполагать, что такая тенденция сохранится еще не одно десятилетие.

Методы производства пенобетона

Прежде всего, любой пенобетон – это материал, который обладает большим количеством пор в структуре. Образование пор происходит за счет выделения газа вследствие химической реакции, которая и делает материал легким, но прочным.

Различие же состоит в способе затвердевания пенобетона.

Неавтоклавный пенобетон, как правило, изготавливают из портландцемента (вид цемента, получаемый путём совместного помола цементного клинкера, гипса и добавок, в составе которого преобладают силикаты кальция), песка и специального реагента-порообразователя. Такая смесь затвердевает в обычных условиях без нагревания в печи.

Более того, количество порообразователя не регламентируется жестко – ведь оно не сказывается на размере и форме пор, а только на объеме уже готового пеноблока.

Для ускорения процесса твердения и улучшения качества пенобетона необходимо в первые сутки выдержать раствор в тепле (30–50°С), при естественной влажности и нормальном давлении.

Не смотря на доступность технологии производства неавтоклавного цементного пенобетона, формирование его структуры на различных уровнях трудно поддается управлению, что обусловлено рядом технологических факторов. При этом вероятность появления дефектов в виде деформации и объединения пор, образование микротрещин в целом напрямую зависит от протекания процессов структурообразования

Даже при качественном изготовлении блоки в силу этих причин могут отличаться по своим размерам на несколько миллиметров.

Незначительное на первый взгляд отличие приводи к тому, что широкие швы становятся эффективными «мостиками холода» дома из пеноблоков и знаменитые теплоизоляционные свойства этого материала сводятся на нет.

Важно отметить, что такое производство может быть организовано на малом предприятии или даже частным предпринимателем, поэтому качество неавтоклавного пенобетона может быть самым разным.

Из преимуществ, в первую очередь, возможность ведения монолитного строительства, а также относительная дешевизна производства.

Если неавтоклавный пенобетон – это попросту застывший пористый цементно-песчаный раствор, то автоклавный тип представляет собой принципиально новый материал.

Автоклавный пенобетон проще стандартизовать, размеры блоков отличаются существенно меньше, чем у неавтоклавного пенобетона. Прочность, водостойкость – все параметры автоклавного пенобетона либо такие же, либо лучше, чем у его неавтоклавного аналога.

Он изготовляется на крупном производстве и это предполагает свои требования – в данном случае, разумеется, не может идти и речи о монолитном строительстве, или, например, создании блоков особых форм и размеров специально под ваш проект.

Применение пенобетона

Привлекателен пенобетон, производство которого в последние годы стало активно развиваться, наверное, потому, что процесс изготовления пенобетонной смеси не требует больших вложений в оборудование; технология производства отличается своей простотой; вследствие этого его использование выгодно экономически и доступно даже небольшим фирмам и частным предпринимателям.

Для получения готовой смеси нет необходимости в гравии, извести, щебне или керамзите. Основными компоненты, которые входят в состав пенобетона, являются песок, портландцемент и пенообразователи.

Немаловажно, что все эти материалы обладают высокими показателями по экологичности, прочности и долговечности одновременно. Доступность и низкая цена сырья для производства пенобетона - тоже идет в плюс.

Хорошая подвижность смеси позволяет заполнять ей любые форм-оснастки и блок-формы. Также есть возможность производить заливку в узкую вертикальную опалубку за счет того, что материал не требует уплотнения вибрированием при укладке.

Для производства необходимо иметь только специальные металлические формы для отливки готовых пеноблоков стандартных размеров. А иногда даже применяются формы, изготовленные из ламинированной фанеры.

На больших предприятиях для облегчения процесса можно производить замешивание и заливку блоков автоматизировано, что в значительной степени снижает трудозатраты, повышает качество продукции и делает процесс производства пенобетонной смеси более технологичным и нормируемым.

В основном пенобетон используется:

в классическом строительстве домов;

в монолитном домостроении;

в каркасном домостроении;

для тепло- и звукоизоляции стен, полов, плит, перекрытий.;

для теплоизоляции трубопроводов и оборудования;

при строительстве автомобильных дорог;

для теплоизоляции кровли, чердаков и мансард;

для стяжки перекрытий.

Строительство домов из пеноблоков с каждым годом становится популярнее. Такие дома характеризуются экономичностью не только строительства, отсутствии дополнительных тепло- и звукоизоляции, отделки, но и при дальнейшем использовании конструкций.

Также не стоит забывать, что высокая скорость возведения, относительно небольшая стоимость строительства дома из пеноблоков делают такие загородные коттеджи «бюджетным вариантом».

И поскольку сам материал обладает сравнительно небольшим удельным весом, он делает возможным строительство загородных домов даже на грунтах, непригодных для работы с деревом и кирпичом.

Также все чаще стали использоваться пеноблоки в качестве долговечного негорючего теплоизоляционного материала, который может обеспечить пожарную безопасность постройки.

Таким образом пенобетон получил широкое распространение за последние годы и в дальнейшем его применение будет только расширяться в различных сферах деятельности.

Преимущества пенобетона и изделий из него

Пенобетон становится все более и более популярным в последние годы. Постройки из пенобетона хорошо адаптированы к сложным климатическим и экономическим условиям России и имеют ряд важных достоинств.

Основное преимущество пенобетона, отличающее его от других стеновых материалов - это уникальный компромисс прочности, долговечности и теплоизоляционных свойств.

Применение пенобетонных блоков и пенобетона позволяет производить строительные работы, с соблюдением самых современных нормативов по теплостойкости ограждающих конструкций и прочности построек.

И строительной сфере пенобетон пока не имеет достойной конкуренции (за исключением газобетона - материала, близкого ему по своим основным характеристикам).

Жилье, построенное из пеноблоков, комфортабельно в проживании и обладает такими преимуществами, как:

создание микроклимата:

Пенобетон предотвращает значительные потери тепла зимой, не боится сырости, позволяет избежать слишком высоких температур летом и регулировать влажность воздуха в комнате путём впитывания и отдачи влаги, тем самым способствуя созданию благоприятного микроклимата (Микроклимат деревянного дома);

хорошая звукоизоляция:

Пенобетон обладает относительно высокой способностью к поглощению звука. В зданиях из ячеистого бетона обеспечиваются действующие требования по звукоизоляции;

высокая экологичность:

При эксплуатации пенобетон не выделяет токсичных веществ и по своей экологичности уступает только дереву. Для сравнения: коэффициент экологичности ячеистого бетона — 2; дерева — 1; кирпича — 10; керамзитовых блоков — 20;

хорошая прочность и долговечность (близкая к кирпичу):

Пенобетон является почти нестареющим и практически вечным материалом, не подверженным воздействию времени, не гниет, обладает прочностью камня. Повышенная прочность на сжатие позволяет использовать при строительстве изделия с меньшим объёмным весом, что ещё более увеличивает термическое сопротивление стены;

идеальная поверхность стен, не требующая больших затрат и усилий при отделке:

Благодаря хорошей обрабатываемости, возможно изготовить разнообразные формы углов, арок, пирамид;

высокая огнестойкость:

Изделия из пенобетона надёжно защищают от распространения пожара и соответствуют первой степени огнестойкости, что подтверждено соответствующими испытаниями.

Таким образом, он хорошо подходит для применения в огнестойких конструкциях. При воздействии интенсивной теплоты, типа паяльной лампы, на поверхность бетона он не расщепляется и не взрывается, как это имеет место с тяжелым бетоном;

отсутствие так называемых "мостиков холода":

Высокая геометрическая точность размеров изделий позволяет осуществить кладку блоков на клей, избежать «мостиков холода» в стене и значительно уменьшить толщину внутренней и наружной штукатурки;

невысокая стоимость производства и строительства из пеноблоков:

Вес пенобетона меньше от 10 % до 87 % по сравнению со стандартным тяжелым бетоном. Значительное снижение веса приводит к значительной экономии на фундаментах.

Если рассматривать применение пенобетона в строительстве с экономической стороны, то можно отметить, что снижение затрат будет не только на возведение здания, а в том числе и транспортные расходы.

В результате заказчики получают относительно недорогую, качественную и долговечную постройку, отвечающую всем современным европейским требованиям.

Пенобетон и другие материалы в строительстве

При сравнении пенобетона с другими материалами надо учитывать, что:

он экологически чистый, «дышит», негорючий;

легко производим как в стационарных условиях, так и на строительной площадке;

производится из доступных в любом регионе компонентов;

себестоимость пенобетона невысока.

Пенобетон по теплопроводности лучше керамического полнотелого, щелевого керамического и силикатного кирпича, керамического пористого камня. А это значит, что стены из этих материалов схожей толщины, не будут сохранять тепло внутри дома так, как сохраняет его пенобетон. Применение пеноблоков при строительстве значительно снижает количество используемого материала, а также уменьшает необходимую толщину стен.

Он обладает меньшей плотность и чем керамзитобетон, а соответственно уменьшается нагрузка на фундамент и не требует больших затрат на его строительство.

Небольшая толщина стен означает, что дом не нужно дополнительно утеплять снаружи толстым слоем утеплителя.

Ниже приведена таблица сравнения пенобетона с другими материалами

Применяться пенобетонные блоки могут в различных погодных условиях, они не втягивают в себя влагу и воду, как, например, силикатный кирпич, а также не подвержены растрескиванию и заражению грибковыми заболеваниями, как древесина.

Исходя из вышеизложенного, пенобетон по многим параметрам превосходит подобные строительные материалы и является хорошим аналогом древесины, как экологичного материала, и кирпича, как прочного и долговечного.

Дешевизна производства и транспортировки, возможность создания различных форм непосредственно на строительной площадке, а также простота монтажа позволяют применять пеноблоки в широком спектре: тепло- и звукоизоляция крыш, полов, утепление труб, изготовление сборных блоков и панелей перегородок в зданиях, а так же из пенобетона более высокой плотности этажных перекрытий и фундаментов.

Небольшая плотность, а, следовательно, и лёгкость пенобетона, большие размеры блоков по сравнению с кирпичом позволяют в несколько раз увеличить скорость кладки. Легкость в обработке и отделке дают возможность прорезать каналы и отверстия под электропроводку, розетки трубы. Простота кладки достигается высокой точностью линейных размеров, допуск составляет +/- 1мм. Это почти нестареющий и практически вечный материал, не подверженный воздействию времени, не гниет и обладает прочностью камня.

Таким образом, пенобетон является уникальным материалом, который сочетает в себе многочисленные положительные качества, и в дальнейшем сфера его применения будет расширяться.

Список литературы:

Чернышов Е.М. Формула "4С" (состав-структура-состояние-свойства) в концептуально-методологической парадигме современного строительного материаловедения. Международный сборник научных трудов «Строительные материалы - 4С: состав, структура, состояние, свойство», Новосибирский государственный аграрный университет Новосибирск 2015, с. 5 - 13

Панасюк М.В. Практическое руководство. Характеристики и технологии монтажа новейших гидроизоляционных, теплоизоляционных, пароизоляционных материалов. Ростов н/Д: Феникс, 2005. – 448 с.

Кауфман Б.Н. «Производство и применение пенобетона в строительстве», М. СтройЦНИЛ, 1940 г.