Особенности рецептуры пеноблоков

В.Т. ПЕРЦЕВ, профессор. Воронежский государственный архитектурно-строительный университет Г.И. ЧЕРНОУСЕНКО, генеральный директор НПО «Стройтехавтоматика», г. Воронеж

 

Авторы анализируют свой много­летний опыт приготовления и использо­вания мелкозернистых поризованных бетонов при выполнении различных об­щестроительных и отделочных работ и дают рекомендации по рецептурам смесей.

Предположение авторов об универ­сальности мелкозернистого поризованного бетона, то есть пригодного для выполнения полного набора общестроительных (фунда­менты, стены, перекрытия, колонны и т.д.) и целого ряда отделочных и вспомогатель­ных работ (оштукатуривание, утепление, гидроизоляция и пр.) и производства пеноблоков, подтверждено мно­голетней практикой строительства жилых и производственных объектов в различных регионах страны. Многообразие объектов и видов выполненных работ, различия в ха­рактеристиках исходного сырья, прежде всего цемента и воздухововлекающих до­бавок, широкий набор использованных тех­нических средств позволяют сделать не­сколько обобщающих выводов и рекомен­даций.

В теории бетонов практически все ос­новные технологические и эксплуатацион­ные параметры связаны с водоцементным отношением — В/Ц. Диапазон изменения этого соотношения строго регламентиро­ван и для различных бетонов, как прави­ло, не выходит за границы 0,25-0,6. О том, что этот технологический параметр не является универсальным, свидетель­ствует тот факт, что в дополнении к нему используют параметр водотвердого отно­шения — В/Т, для которого также регламен­тируют жесткие ограничения. Но практика приготовления и использования мелкозер­нистых поризованных бетонов показала, что для данного класса ячеистых бетонов рекомендации, изложенные в норматив­ных документах, обоснованные теорией и проверенные применением в строитель­стве традиционных бетонов, необходимо уточнять, и следует раздвигать рамки ог­раничений. Так, на практике для смесей с высоким уровнем поризации В/Ц уходит в диапазон 0,8-1,2, а В/Т — 0,13-0,5. По­ложительные результаты опытно-экспери­ментального строительства, выполненного авторами в таком диапазоне важнейше­го технологического параметра, требова­ли соответствующего объяснения. Скепти­цизм большинства ученых и специалистов в бетоноведении вынудил авторов выдви­гать свои гипотезы и объяснения, которые не опровергают традиционные теории и модели, а логически дополняют и разви­вают их.

Введение авторами в структурную мо­дель мелкозернистого поризованного бето­на такого элемента, как сферический воз­душный пузырек, который назван основ­ным заполнителем (более значимым, чем твердый заполнитель), является ключевым в объяснении новых технологических эф­фектов. С учетом того, что этот энергетичес­ки активный заполнитель может занимать от 10 до 90% в объеме материала (смеси) и, соответственно, в объеме строительной конструкции, можно моделировать основ­ные технологические и эксплуатационные параметры строительных изделий и готовых объектов.

Приготовление смесей в высокоскоро­стных турбулентных смесителях с кавитационными камерами и под избыточным давлением позволяет получать воздушные поры различных размеров, обеспечивая тем самым плотность упаковки сферичес­ких пор, близкую к оптимальной. Легко представить, насколько больше удельная поверхность такого заполнителя в сравне­нии с удельной поверхностью в обычных бетонах или в ячеистых бетонах с запол­нителями из керамзита, перлита и др. Пленка, образующая воздушные пузырьки, обладает энергией, обусловленной поверхностным натяжением на границе раздела «воздух — жидкость», и при этом чем меньше диаметр сферы, тем выше уро­вень энергии. Это влияет на формирова­ние адсорбционного и диффузионного слоев воды вокруг этих сфер. Именно эти особенности материала требуют дополни­тельного (повышенного) расхода воды при затворении смесей.

Важно отметить, что эта вода является «связанной» в отличие от «свободной», которая в любой бетон привносит неже­лательные эффекты, влияющие на конеч­ную прочность, пористость, морозостойкость и другие эксплуатационные показа­тели. Эта связанная вода представляет собой дополнительно энергетически заря­женные диполи воды, которые активно влияют на все элементы смеси и, прежде всего, на зерна цемента, обеспечивая их длительную и более полную дезагрегацию и гидратацию. Тем самым реализуется механизм термодинамического резерва прочности бетонов, предложенный в ра­ботах кафедры инженерной химии и за­щиты окружающей среды ПГУПС (г. Санкт-Петербург) под руководством Л.Б. Сватовской.

По мнению авторов, которое поддер­жано рядом ученых-бетоноведов, в таком бетоне процессы гидратации могут идти десятилетиями. Если познать закономер­ности такого процесса и научиться целе­направленно им управлять, то можно по­лучить ячеистые бетоны с заданным значе­нием плотности и необходимым набором других эксплуатационных параметров. Применение полипропиленовой, поли­амидной и базальтовой фибры, отходов целлюлозно-бумажного производства, полимерсиликатов, ПВА, латексов и других добавок в основную рецептуру мелкозер­нистого поризованного бетона позволили автору получить целый набор положитель­ных эффектов при строительстве экспери­ментальных объектов.

Особо следует остановиться на таком важнейшем компоненте смеси, как поверхностно-активное вещество (ПАВ), известное как пеноконцентрат или воздухововлекающая добавка. За годы опытно-экспериментального строительства автор испытал почти все виды зарубежных и оте­чественных воздухововлекающих добавок и пришел к выводу, что воздухововлекающий эффект является основным, но дол­жен дополняться рядом других технологи­ческих эффектов. Среди них следует на­звать пластифицирующий, противоморозный, гидрофобный и гидрофильный эф­фекты, ускоряющий или замедляющий процесс формирования кристаллической структуры, повышение адгезии к различ­ным материалам, обеспечение пассивиру­ющего действия к металлам и другое. То есть такая добавка должна быть комплексной. К тому же эта добавка, способная превратить обычное исходное сырье (пе­сок, цемент и воду) в особый композици­онный материал, должна быть долговеч­ной в хранении, удобной в транспортиров­ке и применении, экономной в расходова­нии, доступной по цене и с гарантиями многолетней поставки от различных производителей, желательно отечественных. Поэтому авторы стали всячески содейство­вать разработке, выпуску и продвижению на строительный рынок различных комп­лексных добавок отечественного произ­водства и рекомендуют к применению та­кие, как «ПБ люкс» (Рошальский химза­вод), «Морпен» и «Стройбат» (г. Шебекино Белгородской области), «Пионер» раз­личных модификаций (г. Курск).

Наверное, невозможно разработать идеальную или универсальную добавку, удовлетворяющую полному набору тре­бований к ячеистым бетонам. Каждая из существующих имеет как свои достоин­ства, так и недостатки. Потребителям важно знать и то и другое. Поэтому оп­тимальной можно считать стратегию раз­работчиков и производителей ПАВ в Кур­ске, которые предлагают широкий ряд продукции с конкретным набором техно­логических свойств для различных техно­логий приготовления и использования ячеистых бетонов.

За счет механохимактивации компоне-тов смеси обеспечивается более плотная упаковка воздушных пор в исходной струк­туре материала, эффективно обнажается поверхность твердого заполнителя и проис­ходит дополнительная дезагрегация зерен цемента. В результате такая смесь становит­ся более однородной и изотропной в срав­нении с пенобетоном, приготовленным по традиционным технологиям с применени­ем пеногенераторов и низкоскоростных смесителей. К тому же в пенобетонах обеспечивается традиционный уровень В/Ц = =0,5-0,6, что свидетельствует о более низ­ком уровне удельной поверхности воздуш­ных пор в сравнении с предлагаемыми сме­сями.

Поризованные мелкозернистые смеси позволяют успешно сочетать достоинства и компенсировать недостатки различных вяжущих. При производстве стеновых блоков и при выполнении работ монолит­ным способом использовались рецептуры с совместным применением цемента, гип­са и жидкого стекла. С участием авторов группой специалистов в 2005 г. была раз­работана технология и отлажено произ­водство в г. Абинск Краснодарского края по выпуску кремниево-вяжущей смеси (КВС), которая позволила значительно сократить расход цемента при производ­стве стеновых блоков.

Приведенные примеры и коммента­рии к ним позволяют сделать итоговый вывод о том, что поризованные мелко­зернистые бетоны как базовой рецепту­ры, так и в различных модификациях представляют собой композиционный строительный материал с широчайшими возможностями по применению, обеспе­чивающий достижение высокой техноло­гической и экономической эффективно­сти.

Журнал «технологии Бетонов» №4 от 2009г