2. Будівельні матеріали → Неавтоклавні ніздрюваті бетони

Ефективність будівельних матеріалів визначається низкою параметрів, які, у загальному випадку, можуть бути розділені на дві основні групи.

До першої групи належать основні експлуатаційні показники матеріалу, які повинні відповідати наступним вимогам:

низька собівартість (визначається складом вихідних сировинних компонентів, технологічністю і енергоємністю виробництва);

висока довговічність (визначається стабільністю фізико-механічних характеристик кінцевого продукту);

екологічна безпека в процесі експлуатації (визначається санітарно-гігієнічними характеристиками, як самого матеріалу, так і продуктами його деструкції в процесі експлуатації).

До другої групи параметрів, що визначають ефективність будівельних матеріалів, відносяться параметри технологічного процесу їх виробництва, які в основному визначають його енергоємність і суттєво залежать від наявності в процесі виробництва високоенергоемкіх технологічних переділів, таких як сушка або Тепловологісна обробка. Безумовно, що в даному випадку, ефективність технологічного процесу залежить також від його складності і безпосередньо визначається кількістю напівфабрикатів, які виробляються на різних стадіях реалізації технологічного процесу.

Однією з особливостей цього періоду розвитку будівельного виробництва є різке посилення вимог до теплозахисних властивостей огороджувальних конструкцій при відсутності розроблених рекомендацій, які, хоча б у загальних рисах, могли б визначити основні шляхи досягнення вводяться вимог. Це зумовило широке використання багатошарових теплоізоляційних систем на основі пінополістирольних і мінераловатних плит, довговічність і екологічна безпека яких є темою широкої дискусії.

У той же час Україна має в своєму розпорядженні розвиненою промисловою базою виробництва автоклавних ніздрюватих бетонів, які за своїми експлуатаційними характеристиками цілком відповідають якісним показникам першої групи, а саме: низька собівартість, висока довговічність і екологічна безпека. Є багатий досвід експлуатації як дрібних стінових блоків ячеістобетонних, так і великорозмірних деталей домобудування - стінових панелей з пористого бетону. Однак дана технологія характеризується відносною складністю і високою енергоємністю, що обумовлено наявністю в складі технологічного процесу таких технологічних переділів як помел сировинних компонентів і автоклавної обробки.

Чинним нормативним документом передбачається можливість виробництва неавтоклавних ніздрюватих бетонів, до складу яких включені ніздрюваті бетони, тверднуть як при пропарюванні, так в природних умовах, проте традиційні технології не дозволяють при твердінні бетонів в природних умов отримувати готовий продукт повністю відповідний технічним вимогам.

Метою науково-дослідних і дослідно-конструкторських робіт авторів стало створення принципово нової технології виробництва ніздрюватих бетонів природного твердіння на основі портландцементу або шлаколужного в'яжучого.

На підставі запропонованих авторами технологічних рішень був запропонований спосіб виробництва ніздрюватих бетонів природного твердіння, основні фізико-механічні характеристики яких, у разі використання портландцементу, наведені в таблиці 1.

Таблиця 1

Марка бетону за середньою густиною Максимальне значення класу за міцністю (марка) відповідно до вимог ДСТУ Б В.2.7-45 для неавтоклавного бетону Міцність при стисненні, МПа, пористого бетону природного твердіння на портландцементі у віці 3 діб 7 діб 28 діб 360 діб Д600 У 2 (М25) 3,0 3,4 3,8 4,1 Д700 У 2,5 (М35) 4,9 5,2 5,6 5,9 Д800 В 3,5 (М50) 6,6 6,9 7,7 8,1

Наведені дані показують, що вже у віці 3 діб міцність пористого бетону, виготовленого відповідно до розробленої технологією, перевищує значення, регламентуються нормативним документом. Представлені бетони, на відміну від ніздрюватих бетонів автоклавного твердіння, характеризуються постійним зростанням міцності.

Запропонований спосіб виробництва ніздрюватих бетонів природного твердіння на основі портландцементу був успішно реалізований в умовах промислового виробництва. В якості базового складу для виробничих умов був прийнятий ніздрюватий бетон Д700. Собівартість сировинних компонентів на 1 м3 пористого бетону на момент постановки продукції на виробництво склала 200 гривень. За результатами випробувань, які були виконані відділом випробування будівельних матеріалів ВАТ ПТІ «Київоргбуд» та відділом будівельної фізики та ресурсозбереження НДІБК Мінбуду України, встановлені наступні експлуатаційні характеристики ніздрюватих бетонів промислового виробництва:

середня щільність - 648 - 676 кг/м3;

міцність при стискуванні - 42,7 - 45,8 кг/см2;

сорбційна вологість при відносній вологості повітря 40% - 2,68 мас. %;

сорбційна вологість при відносній вологості повітря 80% - 2,79 мас. %;

сорбційна вологість при відносній вологості повітря 90% - 5,83 мас. %;

сорбційна вологість при відносній вологості повітря 97% - 11,30 мас. %;

втрата міцності після 50 циклів заморожування і відтавання - 6,0%;

втрата маси після 50 циклів заморожування і відтавання - 1,2 мас. %;

коефіцієнт паропроникності - 0,23 мг /(м год Па);

теплопровідність пористого бетону середньої щільності 670 кг/м3 в стандартних умовах - 0,18 Вт /(м К), в розрахункових умовах експлуатації А - 0,21 Вт /(м К), в розрахункових умовах експлуатації Б - 0,23 Вт /(м К).

На підставі результатів виконаних науково-дослідних і дослідно-конструкторських робіт розроблені і затверджені в установленому порядку технічні умови України «Бетони ніздрюваті природного твердіння».

У разі використання в якості в'яжучого портландцементу, технологія включає наступні технологічні переділи, які і визначають основні енергетичні витрати:

приймання і складування сировинних компонентів;

дозування, приготування, укладання і вібрація суміші;

спучування масиву;

зрізка окрайця та різання масиву;

витримування виробів у камері визрівання;

складування готової продукції.

Час дозрівання масиву, яке в даному випадку визначається часом набору розпалубної міцності, достатньою для зрізання окрайця, зняття бортів і різання масиву, становить 2 години.

Високі фізико-механічні характеристики ніздрюватих бетонів, виготовлених за розробленою технологією, дозволили виробникові організувати виробництво стінових ячеістобетонних панелей розміром 3300? 1500? 500 мм, які були використані при зведенні житлових малоповерхових будівель.

У разі використання шлаколужного в'яжучого реалізація пропонованого способу виробництва пористого бетону дозволяє отримати бетони з характеристиками, наведеними в таблиці 2.

Таблиця 2

Марка бетону за середньою густиною Максимальне значення класу за міцністю (марка) відповідно до вимог ДСТУ Б В.2.7-45 для неавтоклавного бетону Середня щільність зразків, кг/м3 Міцність при стисненні, МПа, пористого бетону природного твердіння на шлаколужних в'яжучих у віці 7 діб 28 діб Д500 В 1 (М15) 520 2,5 4,1 550 3,3 4,1 Д600 У 2 (М25) 590 4,5 7,0 610 5,4 6,3 Д700 У 2,5 (М35) 720 5,4 6,3

Наведені дані показують, що після семи діб нормального твердіння міцність пористого бетону на основі шлаколужного в'яжучого перевищує значення, регламентуються нормативним документом. Зі збільшенням часу твердіння міцність, так само як і у випадку використання портландцементу збільшується. Збільшення фізико-механічних характеристик пористого бетону на основі шлаколужного в'яжучого (зразки із середньою щільністю 590 кг/м3) досягається за рахунок незначного удосконалення розробленої технології.

На підставі представлених даних можна зробити наступні висновки:

1. Розроблена технологія виробництва ніздрюватих бетонів природного твердіння дозволяє організувати ефективне нізкоенергоемкое виробництво, в якому відсутні традиційні для ніздрюватих бетонів технологічні переділи помелу сировинних компонентів і тепловологісної обробки готових виробів.

2. Фізико-механічні та теплофізичні характеристики бетонів, виготовляються за розробленою технологією, відповідають вимогам чинних нормативних документів, при цьому ніздрюваті бетони характеризуються зростанням міцності з часом на відміну від ніздрюватих бетонів автоклавного твердіння і пінобетонів.

3. Фізико-механічні характеристики ніздрюватих бетонів природного твердіння дозволяють виготовляти на їх основі великорозмірних стінні елементи, використання яких дозволяє суттєво підвищити конструктивну та теплотехнічну однорідність огороджувальних конструкцій.

4. Організація виробництва бетонів на основі шлаколужного в'яжучого дозволить підвищити фізико-механічні характеристики ніздрюватих бетонів та ефективність технології і знизить залежність економічних характеристик виробництва від зростання цін на портландцемент.