Пенобетон. Описание, свойства, технология

Пенобетон Общая информация

	низкая плотность - малые весовые нагрузки
	низкая теплопроводность - возведение зданий без использования дополнительной наружной теплоизоляции
	пожаробезопасен
	высокие звукоизоляционные свойства
	неподверженность гниению
	низкое водопоглощение, устойчив к переменному замораживанию, оттаиванию
	воздухопроницаемость - помещение "дышит"
	хорошая звуко- и шумоизоляция
	удобен в обработке - хорошо режется, гвоздится, сверлится
	обладает идеальной поверхностью под любой вид отделки

Пенобетон относится к классу ячеистых бетонов. Пенобетон представляет собой искусственный пористый материал с равномерно распределенными порами по всему объему размером до 3 мм. Получают его в результате твердения раствора, состоящего из цемента, песка, воды и пены. Эта пена обеспечивает необходимое содержание воздуха в бетоне и его равномерное распределение во всей массе в виде замкнутых ячеек. Пену получают из пеноконцентрата. Объемный вес пенобетона лежит в пределах 200-1300 кг/м³.

Пористая структура ячеистых бетонов образуется за счет:

• введения в смесь газообразующих веществ (газобетоны);
• смешивания жидкой массы с предварительно приготовленной пеной (пенобетоны);

Рассматриваться будет именно второй способ получения ячеистых бетонов - получение пенобетона с применением пеноконцентрата.

Пенобетон пользуется особой популярностью в Германии, Голландии, Скандинавских странах, Чехии. Причем в последней, блоки из него называют "биоблоками", поскольку в качестве исходного сырья используются только экологически чистые природные компоненты: обожженная известь, песок и вода, при сравнительно небольшом добавлении цемента. В последнее время для снижения стоимости строительных материалов часто в виде компонентов используются отходы разных производств, например шлаки. Согласитесь, что неприятно жить в доме, построенном из чьих-то отходов, в экологической чистоте которых нельзя быть полностью уверенным.

Очень удобно то, что блоки из пенобетона (пеноблоки) можно пилить, сверлить, фрезеровать, а элементы отделки крепить гвоздями, как к обычному дереву. По своим характеристикам и потребительским свойствам данный материал наиболее близок к дереву, но имеет значительно большую долговечность.

Пенобетон по теплоизоляционным свойствам в несколько раз превосходит силикатный и керамический кирпич, в результате чего стены могут быть существенно тоньше при одинаковых показателях теплопроводности. Появляется возможность путем утолщения стены дома блоками из пенобетона значительно улучшить теплотехнику дома. За счет того, что пенобетон, блоки из пенобетона имеют значительно меньшую плотность общий вес коробки дома из пенобетона получается намного легче кирпичной. Это существенно уменьшает нагрузку на фундамент и, следовательно, позволяет сделать его более облегченным. Лучшие теплотехнические свойства пенобетона позволяют также существенно уменьшать затраты на обогрев здания. Строительство из пенобетона уменьшает трудоемкость кладки стен, расход раствора для кладки стен, не требует использования каменщиков высокой квалификации. Дома из пенобетона имеют высокие санитарно-гигиенические свойства и низкий уровень радиации (в связи с отсутствием среди составляющих пенобетона щебня). Микроклимат в помещениях такой же, как и в деревянных домах - стены "дышат", но не гниют. По тепловым и механическим свойствам из всех материалов именно пенобетон ближе всех к древесине, легко обрабатывается, хорошо гвоздится, при этом огнестоек и пожаробезопасен.

Пенобетон в промышленном и гражданском строительстве примененяется для:

• наружных стен
• внутренних перегородок
• утепления кровель, чердачных помещений
• звуко-теплоизоляции междуэтажных перекрытий (пенобетон вместо керамзита)
• изготовления изделий (блоки стеновые, термовкладыши, плиты перегородочные и др.)
• теплоизоляции трубопроводов

Рассмотрим некоторые преимущества применения пенобетона.

Энергосбережение

Неавтоклавный пенобетон, по сравнению с автоклавным пено- или газобетоном, позволяет резко снизить затраты на утепление стен и крыш домов и значительно сократить сроки строительства. Достигается это за счет экономии электроэнергии при производстве пенобетона, уменьшения числа рабочих, дешевизны составляющих пенобетона и отсутствием сложной строительной техники.

Противопожарная и экологическая безопасность

Пенобетон негорюч, обладает высокой противопожарной устойчивостью, что делает его привлекательным материалом при возведении огнестойких конструкций. При воздействии интенсивной теплоты, например, паяльной лампы на поверхность пенобетона он не расщепляется и не взрывается, как это имеет место с тяжелым бетоном. На испытаниях проведенных в Австралии, наружная сторона стены из пенобетона толщиной 150 мм была подвергнута нагреванию до 1200°С, а внутренняя нагрелась только до 46°С после 5 часов испытания. Тесты показывают, что пенобетон толщиной 150 мм защищает от пожара в течение 4 часов. Материал нетоксичен и не имеет вредных выделений при нагреве свойственных изолирующим материалам из пластмассы или базальтовой ваты.

Теплоизоляция

Из-за ячеистой структуры пенобетон имеет очень низкую теплопередачу. Это означает, что в большинстве случаев использование дополнительной изоляции в полах и стенах не нужно.

Акустические свойства

Акустические свойства пенобетона такие, что звук поглощается не отражаясь, в отличие от стен из тяжелого бетона или кирпича. Особенно хорошо пенобетоном поглощаются низкие шумовые частоты. Поэтому он часто используется как звукоизолирующий слой на плитах конструкционного бетона, чтобы ограничить шумовое пропускание перекрытий в многоэтажных жилых или административных зданиях.

Долговечность

Пенобетон, в отличие от минеральной ваты и пенопластов, теряющих свои свойства, со временем только улучшает свои теплоизоляционные и прочностные показатели, что связано с его долгим внутренним созреванием.

Низкое водопоглощение

Пористая структура у пенобетона закрытая (поры имеют почти 100% закрытость), в отличие от открытой пористой структуры газобетона и подобных материалов (легкий пенобетон способен плавать в воде несколько недель). Как следствие - пенобетон устойчив к переменному замораживанию, оттаиванию, а это придает ему также и высокую морозоустойчивость.

В зависимости от плотности, и, следовательно, области применения пенобетон делится на следующие виды: теплоизоляционный, конструкционно-теплоизоляционный, конструкционный.

Характеристика видов пенобетона.

Сравнительные характеристики строительных материалов.

Ориентировочные экономические характеристики строительных материалов.

Кратко о технологии изготовления

Классическая технология изготовления пенобетона заключается в смешении заранее подготовленной пены с растворной смесью. Концентрат пенообразователя и воду для приготовления пены дозируют по объему. Готовый раствор смешивают, получая пенообразователь для пенобетона. Пенообразователь поступает в пеногенератор для получения пены. В бетоносмеситель загружают воду, цемент и песок - по массе и подготавливают растворную смесь. Затем в бетоносмеситель подается пена из пеногенератора и перемешивается в течение 3-х 5-ти минут. Далее пенобетон, приготовленный в бетоносмесителе, транспортируется, посредством гибкого рукава, к месту укладки, в формы или опалубку.

Ориентировочный расход компонентов на 1м³пенобетона*.

* Расход пеноконцентрата зависит от его марки, и не превышает 2 кг. на 1 м³ пенобетона.

Компоненты, необходимые для получения пенобетонной смеси.

Цемент

Портландцемент, рекомендуемая марка цемента - 400 и выше.

Заполнители

Крупные заполнители

Щебень, гравий в качестве тяжелого заполнителя не требуются. Возможно добавление легкого заполнителя (например, керамзит), тогда прочность пористого бетона при той же объемной плотности может возрасти на 100 - 200%.

Мелкие заполнители

Как правило, для приготовления бетонной смеси плотностью до 400-600 кг/м³ (для кровельных и половых изоляционных покрытий) песок не используется. Начиная с плотности пенобетона 600 кг/м³, в качестве мелкого заполнителя используются природные или дробленые пески. Предпочтительнее применять речной песок. Он должен быть чистым, без каких-либо включений. Для укладки применяются пески мелкой фракции 0-0,2 мм. Глинистых включений не должно быть более 2-3%.

Вода

При изготовлении пенобетона рекомендуется 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 будет забирать из пены необходимую для химических и физических взаимодействий воду, вызывая частичное разрушение пены, т.е. снижение ее объема в пенобетонной смеси. Оптимальное соотношение - в интервале от 0,4 до 0,45. Температура воды не допускается выше +25 °С.

Пеноконцентрат

В качестве пенообразователя для получения пенобетона рекомендуется протеиновый пеноконцентрат, как наиболее оптимальный по соотношению цена/качество. В предлагаемой документации описаны способы приготовления пяти основных пенообразователей (концентратов), в т.ч. и протеинового. Рассмотрим, к примеру, один из них - клееканифольный пеноконцентрат:

стойкость пены (50% водоотделение) в бетонной смеси - не менее 10-14 часов.

Для приготовления клееканифольного пеноконцентрата используются следующие материалы: 1. Канифоль сосновая ГОСТ-19113-84 ~150 г;2. Клей костный ГОСТ-2067 ~100 г;3. Едкий натр ГОСТ-4328-77 ~ 20 г.

Пеноконцентрат должен храниться в герметично закрытых деревянных или пластмассовых бочках, укрытых от прямых солнечных лучей, при температуре не выше +30°С. Пеноконцентрат выдерживает понижение температуры до 5°С. Срок его хранения с момента приготовления составляет 15-30 суток.

Приготовление пенобетонной смеси

Рекомендуется следующая последовательность приготовления смеси: сначала засыпается песок (чтобы связать воду предыдущей смеси), затем добавляется цемент, и все перемешивается до получения однородного цвета смеси. Очень важно оптимально распределить цемент в песке. Далее смесь затворяется водой в количестве, соответствующем выбранной рецептуре. Перемешивание продолжается до получения однородной пластичной массы.

Особое значение необходимо придавать качеству перемешивания компонентов! Только равномерное распределение цемента в песке обеспечивает оптимальное качество пенобетона!
Затем при помощи пеногенератора определенная порция пены (согласно требуемой плотности пенобетона) подается по шлангу в смеситель, где в течение примерно 120-180 секунд она перемешивается с ранее приготовленной цементно-песчаной смесью.
Контролируя задаваемую плотность, можно легко получить необходимую прочность пенобетона на сжатие.

Твердение пенобетона и уход за ним

Литому пористому бетону, как и любому другому, связуемому цементом, необходимо создать температурно-влажностный режим. Это служит, с одной стороны, для поддержания процесса гидратации цемента, набора прочности, с другой стороны, снижает температуру экзотермии, препятствует образованию трещин в бетоне.
С этой целью рекомендуется сразу же после укладки смеси накрывать бетонную поверхность полиэтиленовой пленкой.

При естественном твердении в нормальных условиях (t=22°С) пенобетон через 7 суток набирает 55-70% марочной прочности. Отпускная прочность сборных элементов - 70-80% от проектной марки. Монтаж можно начинать по истечении 2-3 недельной выдержки элементов на воздухе со дня их изготовления.

Пеногенератор и пенообразователь (пеноконцентрат)

Пеногенератор

Пена приготавливается в специальной пеноустановке - пеногенераторе. По принципу действия пеногенераторы делятся на циклического и непрерывного действия. Пеногенератор циклического действия имеет недостаток - требует периодической остановки для заполнения его раствором пеноконцентрата. Пеногенератор непрерывного действия лишен подобного недостатка. Мы предлагаем чертежи пеногенератора непрерывного действия. Разведенный концентрат из емкости поступает под давлением в пеногенератор, вспенивается сжатым воздухом с помощью компрессора пеногенератора. Расход пеноконцентрата (согласно рецептуре)- 0,4-1,8 кг на 1 м³ пенобетона (1-5 грамм на 1 кг цемента). Качественная пена характеризуется белым цветом и способностью удерживаться в перевернутом вверх дном ведре.

Свойства получаемой пены

Микропористая пена приводит к образованию гораздо большего количества перегородок между воздушными пузырьками, чем в случае с обычной пеной. Содержание воздушных пор в пенобетоне определяет его плотность и прочность. Уменьшение количества пены приводит к более высоким плотностям пенобетоне.

Пенобетон Формы для пенобетонных блоков

Опалубка для заливки пенобетонных изделий и конструкций (форма для пеноблоков)

Литой пористый бетон требует более герметичную опалубку, чем обычный текущий бетон. Это условие необходимо обеспечить для того, чтобы предотвратить возможное вытекание смеси.
Кроме того, при расчете вертикальной опалубки необходимо 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 (с защитой от впитывания деревом воды из бетона, либо с максимальной пропиткой дерева водой за 1 час до бетонирования).

Для уменьшения адгезии опалубки с бетоном используются эмульсионные смазки. Применение соответствующих смазок оказывает существенное влияние на качество поверхности пенобетона, обращенного к опалубке. В особой мере это относится к вертикально отливаемым строительным элементам, при изготовлении которых наружная вибрация опалубки из-за жидкой консистенции пористого бетона не всегда дает желаемый эффект затирки.
Благодаря подвижности пенобетона возможно получение большого числа конструкций любой формы, включая криволинейную.

Укладка пенобетонной смеси

Перед укладкой пенобетонной смеси осуществляется армирование и сборка опалубки, устанавливаются и прочно закрепляются:
оконные и дверные проемообразователи (с установкой упоров и распорок);
закладные детали, трубы и прочие элементы для сантехнических, водопроводных, электрических и др. инженерных сетей (трубопроводы необходимо заглушить, чтобы их не заполнило бетоном).

Подвижность пенобетонной смеси превышает 60 см. Тем не менее, даже если ее не использовать довольно длительное время, не происходит расслоения, водоотделения или потери объема как у обычного бетона. Наличие в смеси очень устойчивых пор создает "шаровой эффект", что позволяет обходиться без пластификаторов и легко перекачивать пенобетон бетононасосом по трубопроводу.
Такая текучая консистенция позволяет легко заполнять опалубку, пустоты и т.д. любой конфигурации и не требует вибрации или уплотнения.
Заливка осуществляется либо прямо в приемную воронку на заливаемой конструкции, либо в опалубку с помощью бетононасоса, бетоноукладчика или бадьи. При изготовлении сборных изделий заполненную бетоном опалубку не рекомендуется передвигать в течение 2-6 часов, так как это может разрушить ячеистую структуру бетона и снизить его прочность.

Подача смеси

Подачу пенобетонной смеси в опалубку можно осуществлять по схеме "кран-бадья", при этом достаточно соблюдать технологическое соответствие способа транспортным средствам.
Заливка по этой схеме - все же очень длительный и неэкономичный процесс. Рациональнее применять бетононасосы. Эффективность их применения особенно проявляется при интенсивности бетонирования свыше 4-6 м³/час, а также при бетонировании труднодоступных мест (изоляция междуэтажных перекрытий и т.д.). При этом способе смесь защищена от атмосферных влияний (осадки, жара, холод и т.д.).
Наиболее подходящий для пенобетона - шнековый (червячный) бетононасос. Допускается применение плунжерного (поршневого) насоса, дающего небольшой процент (2-3%) потери воздушных пор. Применение центробежных (лопастных) насосов категорически запрещено ввиду практически полного уничтожения рабочим колесом воздушных пор в смеси. Оптимальные диаметры всасывающего патрубка и бетоновода должны быть не менее 80 мм.

Для этого по возможности используют несколько бадей или насосов и организуют заливку в нескольких местах опалубочной конструкции.
При отсутствии комплекта опалубки для монолитного бетонирования, строительство домов можно вести способом монтажа сборных элементов, которые заливаются прямо на стройплощадке в простые горизонтальные опалубочные формы, с выдержкой их в течение 2-3х суток.