Монолитный пенобетон: технология производства и способы применения монолитного пенобетона

В связи с вводом в действие новых жестких требований по теплозащите зданий и сооружений последние несколько лет в России и ближнем зарубежье произошел всплеск оправданного интереса к производству высокоэффективных теплоизоляционных материалов. В ряду этих материалов одним из наиболее перспективных являются ячеистые бетоны, причем приоритетным направлением для разного рода предприятий стало производство неавтоклавного ячеистого цементного бетона, или используя коммерческое название этого материала – пенобетона.

Чаще всего в современном строительстве используются мелкие стеновые блоки для возведения наружных несущих ограждающих конструкций средней плотностью 700…900 кг/м 3, наружных не несущих ограждающих конструкций, внутренних межкомнатных и межквартирных перегородок средней плотностью 500…600 кг/м 3 и конструкционно-теплоизоляционный материал средней плотностью 400…500 кг/м 3 . На сегодняшний день уровень технического оснащения и культуры производства большинства предприятий, выпускающий неавтоклавный пенобетон таков, что лишь отдельные производители могут приблизиться к требованиям ГОСТ 21520-89 по соблюдению геометрических размеров мелкоштучных изделий для кладки на клею, также единичные предприятия выпускают пенобетон средней плотностью ниже 400 кг/м 3 .

Вышеизложенное порождает следующие проблемы:

• существование в кладке достаточно больших «мостиков холода», образуемых цементно-песчаным раствором, на котором ведется кладка,
• использование менее теплоэффективных конструкционного и конструкционно-теплоизоляционного пенобетонов в случаях, когда более оправданно применение теплоизоляционного пенобетона плотностью 250…300 кг/м 3 (например, теплоизоляция колодцевой кладки).

На текущий момент реальным решением заявленных вопросов является применение в строительстве монолитного пенобетона вообще, и монолитного теплоизоляционного пенобетона низких плотностей в частности. Кроме того, производство монолитного пенобетона, в сравнении с пенобетоном, произведенным в стационарных условиях, позволяет значительно сократить транспортные расходы, уменьшить время работы подъемно-транспортных механизмов, а это в свою очередь приводит к снижению себестоимости материала.

ООО «Экостройматериалы» производит монолитный конструкционный, конструкционно-теплоизоляционный и теплоизоляционный пенобетон в течение уже многих лет. За это время сотрудниками был накоплен достаточно большой положительный опыт применения монолитного пенобетона.

В ООО «Экостройматериалы» разработано 2 вида установок по производству пенобетонной смеси производительностью 3 и 7 м 3 в час. Монолитные работы по выпуску пенобетона производятся при температуре наружного воздуха не ниже -2 ° С, при более низкой температуре на этих же установках организован выпуск мелкоштучных изделий в условиях цеха.

Установки прошли четырехлетнюю апробацию на производстве по истечении, которой можно отметить их:

• Высокую производительность.
• Простоту и надежность в работе (обслуживаются одним человеком, работают без капитального ремонта уже более 3-х лет).
• Возможность выпуска пенобетона широкой гаммы плотностей 250…1000 кг/м3 .
• Легкость корректировки составов пенобетона.
• Стабильный выпуск пенобетона с заданной средней плотностью.
• Возможность в качестве сырьевых материалов использовать не цемент и песок отдельно, а готовый цементно-песчаный раствор.

Для получения пенобетона мы используем метод аэрации цементно-песчаного раствора. После заполнения рабочей емкости высокооборотистого пенобетоносмесителя водой в нее одновременно подаются, предварительно отдозированные, цемент и песок, после чего оператор заливает в эту же емкость концентрированный отечественный пенообразователь. Затем непродолжительное перемешивание и подача готовой пенобетонной смеси давлением на расстояние до 80 м и высоту до 20 м . Такой технологический передел, как приготовление пены в пеногенераторе исключается, что позволяет при неизменном качестве пенобетона:

• уменьшить расход пенообразователя до 0,5 кг на 1 м 3 пенобетонной смеси;
• уменьшить площадь рабочего поста по приготовлению пенобетонной смеси до 2…4 м 2 ;
• сократить сроки запуска производства, за счет отсутствия достаточно долгого подбора состава пены;
• подача пенобетонной смеси к месту работ под избыточным давлением позволяет обходиться без дорогостоящего героторного насоса;
• уменьшить капитальные затраты на организацию производства.

Структура материала формируется в условиях интенсивных динамических воздействий в краткий промежуток времени, поэтому температура окружающей среды, точность дозирования компонентов, в том числе строгое выдерживание водо-твердого отношения, постоянство свойств вяжущего и кремнеземистого заполнителя не оказывают определяющего влияния на характеристики получаемого материала.

Качество получаемого пенобетона постоянно контролируется:

• в процессе самой монолитной заливки, путем измерения средней плотности получаемой пенобетонной смеси, что позволяет с достаточно большой точностью спрогнозировать свойства пенобетона,
• и лабораторными испытаниями выпиленных из монолитного массива образцов.

На сегодняшний день доля монолитного пенобетона в общем выпуске неавтоклавного пенобетона крайне мала, достаточно сказать, что в Белгороде известно более 5 производителей мелкоштучных изделий из пенобетона, а монолитный пенобетон производит лишь ООО «Экостройматериалы». Между тем опыт зарубежных производителей и здравый смысл подсказывает, что монолитный пенобетон может применяться намного шире.

Рассмотрев результаты конкретной работы, можно уверенно рекомендовать монолитный пенобетон для применения в следующих случаях:

 I. Утепление 14-ти этажного жилого дома с переменной толщиной стены.

Фото1. Заливка теплоизоляционного пенобетона плотностью 250 кг/м 3 в колодцевую кладку наружных стен 14-ти этажного жилого дома

Согласно теплотехническому расчету, проведенному ОАО «Белгородгражданпроект» для теплоизоляции жилого дома с несущей стеной из силикатного кирпича толщиной 510 мм и облицовкой из силикатного кирпича толщиной 120 мм требуется слой теплоизоляции из пенобетона средней плотностью 250 кг/м 3 и теплопроводностью 0,055 Вт/(м ? К) с толщиной 120 мм . Технология, применяемая ООО «Экостройматериалы» позволила добиться получения пенобетона данной марки по плотности и теплопроводности. Пенобетон производился в условиях стройплощадки при температуре наружного воздуха до 0 ° С. Заливка монолитного материала выполнялась непосредственно в полости колодцевой кладки. Применение монолитного пенобетона:

• уменьшило трудозатраты при возведении стен;
• позволило отказаться от применения дорогостоящей минеральной ваты или горючего и недолговечного пенополистирола;
• устранило мостики холода.

• II. Устройство теплоизоляционного слоя плоской кровли.

На достаточно большом количестве строительных объектов ООО «Экостройматериалы» была выполнена монолитная теплоизоляция плоской кровли. Установку для производства пенобетона поднимали на отметку работ, туда же подавали сырьевые материалы. Утепление плоской кровли выполняли из теплоизоляционного пенобетона плотностью 250 кг/м 3 , толщиной в зависимости от теплотехнического расчета 120…250 мм. Вышележащий слой, защитный слой производился из конструкционно-теплоизоляционного пенобетона плотностью 500…600 кг/м 3 , что позволяет произвести качественную гидроизоляцию битумными наплавляемыми материалами. Опыт 3-х годичной эксплуатации показал, что по сравнению с традиционными способами теплоизоляции и гидроизоляции плоской кровли, применение монолитного пенобетона:

• увеличивает производительность работ;
• увеличивает долговечность кровли в целом;
• теплоизоляционный слой выполняется без «мостиков холода».

 III. Устройство чердачного перекрытия из теплоизоляционного пенобетона.

Рис.3 Устройство плиты перекрытия чердачного помещения .

Одним из перспективных направлений применения монолитного теплоизоляционного пенобетона является устройство плит покрытий для чердачных помещений. Именно такими были сделаны чердачные плиты перекрытий на одном из реконструируемых зданий в г. Белгороде. После демонтажа старого перекрытия на несущих стеновых конструкциях здания были смонтированы металлические балки, которые застилались оцинкованным профлистом. На получившуюся поверхность укладывался пенобетон средней плотностью 250 кг/м 3 толщиной 200 мм . Для повышения долговечности перекрытий и удобства обслуживания кровли теплоизоляционный пенобетон защищался слоем теплоизоляционно-конструкционного пенобетона плотностью 500 кг/м 3 . В данном случае применение монолитного пенобетона позволило:

• заменить материалоемкий и обладающий плохими теплотехническими характеристиками тяжелый бетон на теплоизоляционный пенобетон;
• уменьшить стоимость конструкций;
• уменьшить трудоемкость изготовления плит покрытия, за счет механизированной подачи материалов и общего снижения веса конструкций.

IV. Производство монолитных пенобетонных половых стяжек в жилом доме.

Пенобетонные половые стяжки производились из конструкционного пенобетона средней плотностью 800 кг/м 3 . Установка по производству пенобетонной смеси поднималась автокраном на отметку работ. Сырьевые материалы для производства пенобетона представляли собой цементно-песчаный раствор, приготовленный по специально подобранной рецептуре. Цементно-песчаный раствор подавался на отметку работ при помощи штукатурной станции. Приготовленный по данной технологии пенобетон имел при плотности 800 кг/м 3 прочность 3,5 МПа. Применение монолитного пенобетона для производства половых стяжек позволило получить полы с поверхностью, качество которой достаточно для последующей оклейки линолеумом или другими рулонными материалами. Кроме того уменьшается нагрузка на здание, повышается звукоизоляция перекрытий, жилье становится более комфортным за счет малой теплопроводности пенобетона.

 V. Утепление дымовой трубы Новолипецкого металлургического комбината.

Фот. 2,3 Общий вид дымовой трубы НЛМК (2), общий вид рабочего места по производству монолитного пенобетона

Вследствие долгого срока службы, заложенный при строительстве утеплитель (минеральная вата) перестал выполнять свои функции (минеральная вата «слежалась»), и на поверхности стен трубы в процессе эксплуатации стал образовываться конденсат, что в свою очередь должно было привести к значительному снижения сроку службы бетонных конструкций трубы.

Дымовую трубу утеплили пенобетоном плотностью 400 кг/м 3 . Пенобетонную смесь приготавливали на уровне нулевой отметки, затем выгружали в емкость и с помощью электрической лебедки подавали на отметку 20 м . На этом уровне емкость с пенобетоном перегружали внутрь трубы. По всей высоте трубы с помощью 4-х домкратов перемещалась площадка, на которой размещались рабочие-ремонтники. На эту площадку с помощью еще одной лебедки подавали пенобетонную смесь, которую по лотку заливали в полость между наружной бетонной обечайкой трубы и внутренним облицовочным слоем из кирпича.

Полностью теплоизоляционный слой трубы был выполнен в течение 5-ти недель. Дальнейшая эксплуатация объекта показала правильность выбранного решения по устройству теплоизоляционного слоя именно их монолитного пенобетона.

Рис.4 Разрез дымовой трубы НЛМК, утепленной пенобетоном плотностью 400 кг/м3

В своем выступлении я рассмотрел лишь несколько вариантов применения монолитного пенобетона из множества возможных. Одной из основных задач производителей монолитного пенобетона является совместный с проектными и строительными организациями целенаправленный поиск решений по использованию в современном строительстве именно монолитного пенобетона, поскольку производство монолитного пенобетона является одним из редких случаев, когда при снижении себестоимости материала мы одновременно значительно улучшаем его качество. Для сравнения скажем, что срок окупаемости оборудования для производства мелкоштучных изделий составляет 1…1.5 года, тогда как окупаемость оборудования для производства монолитного пенобетона всего лишь 1…3 месяца, причем продажная цена монолитного материала на 10…15 % ниже, чем мелкоштучного.

В целом же можно отметить, что у монолитного пенобетона большое будущее, поскольку он лишен недостатков мелкоштучных изделий из пенобетона, устранить которые, на сегодняшний день, производители не в силах.