Рынок стеновых материалов в России сильно изменился за последние несколько десятилетий. На смену дереву массово пришел кирпич, на смену кирпичу – силикатные изделия. Сейчас же лидирующие позиции занимают блоки из ячеистого бетона. Это особый материал, который производится по технологии бетона, но имеет высокопористую структуру. В разрезе он напоминает пемзу.
Одна из разновидностей ячеистого бетона – это пеноблок. По популярности он уступает своему ближайшему сородичу – автоклавному газобетону – но все равно активно применяется в строительстве.
Сразу отметим: словом «пеноблок» иногда называют изделия из полистиролбетона (он же – пенополистиролбетон). Эти материалы действительно похожи, но между ними есть и серьезные отличия. Про полистиролбетон мы писали в отдельной статье и здесь рассматривать его не будем.
В этой статье мы расскажем о том, из чего и как изготавливают пеноблоки.
Состав пенобетона
По способу изготовления этот материал отличается от обычного бетона на щебне и песке. Кроме того, его компоненты должны отвечать особым требованиям.
Так, в состав пенобетона входят:
- Вяжущее вещество
- Заполнитель
- Пенообразователь
- Добавки
Давайте остановимся на каждом пункте подробнее.
Вяжущее вещество
Это тот самый ингредиент, который и отвечает за получение бетонной смеси – текучей, липкой, превращающейся в камень при высыхании.
Для изготовления пенобетона можно использовать:
- Цемент (портландцемент)
Это молотый клинкер, который получают совместным обжигом глины и известняка. Он твердеет за счет реакции с водой (гидратации), а после высыхания приобретает высокую прочность, водо- и морозостойкость.
Для пенобетона лучше всего подходит цемент марки М500-Д0 (чистый портландцемент без добавок). На его основе получается наиболее прочный и качественный материал. Но стоит он дорого.
Больше об особенностях этого вяжущего вы можете узнать в статье Цементобетон. - Известь
Также она известна как оксид кальция CaO. Ее получают обжигом известняка, мела и других карбонатных пород. От цемента она отличается более низкой ценой и доступностью: ведь залежи известняка есть практически везде.
Пенобетон на основе извести называется пеносиликатом. После замешивания и формовки его пропаривают в автоклаве, где материал подвергается воздействию высокой температуры и давления в 9-15 атмосфер.
Больше узнать об известковых бетонах вы можете в нашей статье Силикатобетон. - Гипс
Это недорогое и удобное в применении вяжущее, которое получают обжигом одноименной осадочной породы. Главный его плюс – это быстрое твердение. Полную прочность гипс набирает за несколько суток, тогда как у цемента на это уходит почти месяц. Но по остальным показателям (прочности, водо- и морозостойкости) он проигрывает как цементу, так и извести.
Пенобетон на гипсе – пеногипс – подходит только для использования в сухих помещениях, где он не подвергается высоким нагрузкам.
Больше узнать об особенностях этого вяжущего вы можете в нашей статье Гипсобетон. - Молотый шлак
Это несгораемый остаток, который образуется при выплавке чугуна из железной руды или сжигании угля. Другими словами, это отход производства. Стоимость его минимальна, а свойства варьируются в зависимости от исходного сырья.
Бетон на основе шлака может быть как высокопрочным, не уступающим цементному, так и низкокачественным. Для активации вяжущих свойств шлака к нему добавляют растворы щелочей. Так получают шлакощелочной бетон. - Золу уноса
Это несгораемый остаток от сжигания угля, который улетучивается вместе с дымом и оседает на очистных фильтрах. Для производства бетона берут не любую золу, а высокоосновную – с содержанием CaO не менее 40%. Остальная доля приходится на примеси различных оксидов. По своим свойствам зола похожа на шлак. - Комбинированные вяжущие
Все приведенные выше материалы можно смешивать в разных пропорциях. Так получают шлакопортландцемент, а также цементно-известковые, известково-цементные, шлако-известковые, цементно-гипсовые и другие виды вяжущих. У каждого компонента при этом есть своя «функция». Цемент придает камню прочность и морозостойкость. Известь делает бетонную смесь более пластичной и подвижной. Гипс регулирует сроки твердения. Шлак и зола позволяют снизить стоимость материала.
Массово в России производится только пенобетон на цементе. Другие вяжущие используются в основном в качестве добавок.
О других видах бетона в зависимости от вяжущего (полимерных, магнезиальных и так далее) вы можете прочитать в статье Виды бетона по типу вяжущего.
Заполнитель
Вяжущее вещество стоит дорого. Если делать бетон только из него, такой материал будет не по карману большинству потребителей. Кроме того, цемент при высыхании дает очень большую усадку.
Для решения этой проблемы используют сыпучий заполнитель.
В качестве него в пенобетоне можно использовать:
- Кварцевый песок
Это такой песок, в котором содержится не менее 85-90% кремнезема – диоксида кремния SiO2. Он имеет характерный кремовый или белый цвет. Его добывают на кварцевых месторождениях или получают путем дробления кускового кварца. - Шлак или золу
Как мы уже говорили выше, это отходы производства. В отличие от кварцевого песка, они имеют пористую структуру. Поэтому пеношлакобетон и пенозолобетон получаются более плотными и «теплыми». Но по прочности они уступают пенобетону на песке, а также могут содержать в себе примеси вредных веществ. Так что при заказе таких материалов нужно особое внимание уделять сертификатам безопасности.
Между пено- и обычным бетоном есть важное различие. В обычном бетоне используют средне- и крупнозернистые заполнители: песок (отсев) с крупицами до 5 мм в диаметре и щебень (гравий), зерна которого могут достигать 40 мм.
Для пенобетона используют исключительно тонкие – порошкообразные – заполнители. Оптимальный модуль крупности для них – 0,9-1,2. Это даже не столько песок, сколько каменная мука.
На это есть несколько причин:
- Каменная мука после помола становится химически активна. Она приобретает слабые вяжущие свойства и как бы «усиливает» цемент, повышая прочность материала
- Бетон на тонком заполнителе имеет более однородную структуру. За счет этого он более равномерно распределяет нагрузку, в нем не образуются слабые участки
На крупных производствах пеноблока обычно есть мельницы, где песок при необходимости домалывают до нужных фракций. Так получают материал более высокого качества.
Больше узнать о том, какие бывают заполнители для бетона и чем они отличаются друг от друга, вы можете в статье Виды бетона по типу заполнителя.
Пенообразователь
Не углубляясь в химические тонкости, скажем, что пена – это множество пузырьков воздуха, которые равномерно распределены в какой-либо жидкости. Она образуется при энергичном перемешивании, встряхивании или взбивании. С этим явлением мы все сталкиваемся регулярно и по несколько раз на дню (например, когда моем руки с мылом).
Для того, чтобы в обычной воде образовывалась пена, в нее нужно добавить поверхностно-активное вещество (ПАВ). Его еще называют пенообразователем (ПО).
Пена имеет две важные характеристики:
- Кратность
Это отношение объема пены к объему раствора, из которого она получена. Чем выше кратность, тем ниже расход пенообразователя и тем выгоднее его использовать. - Стойкость
Это способность пены долгое время сохранять структуру и не опадать. Чем выше стойкость, тем меньше будет усадка пенобетона при твердении.
Эти свойства зависят от того, какой конкретно ПАВ используют при производстве пенобетона.
Пенообразователи делятся на две крупные группы:
- Белковые (протеиновые)
Для их производства используют животный белок, который извлекают из крови, кожи, костей, рогов, копыт и прочих животных продуктов. Этот белок затем подвергают частичному гидролизу – то есть разлагают на составляющие. Затем в полученное вещество добавляют антисептики (для защиты его от гниения) и стабилизаторы (для того, чтобы пена была более стойкой). К этой группе относятся такие пенообразователи как ГК, Foam X, Foamin C, SSM-Foam, Rospena, Livoton, Биотех, Эталон и другие. - Синтетические
Как можно догадаться по названию, их получают путем синтеза углеводородных соединений. Другими словами, они имеют искусственное происхождение. Изначально такие материалы использовались для тушения пожаров, но затем их начали применять и пенобетонщики. Главный их плюс – это низкая стоимость. Качественные синтетические ПО в России стоят ощутимо дешевле белковых. Среди известных марок здесь можно перечислить ПБ-Люкс, ПБ-2000, Макспен, ПБНС.
Однозначно ответить на вопрос, какой лучше, нельзя. Хотя в интернете можно встретить множество статей, превозносящих белковые ПО и ругающих «синтетику» – и наоборот.
На самом деле выбор правильного пенообразователя – это сложная задача. Ведь и белковые, и синтетические материалы могут быть очень разными по составу и по-разному реагировать с компонентами бетонной смеси. Без химического образования во всех этих нюансах разобраться очень сложно, поэтому мы не будем подробно их расписывать.
Обозначим только главные закономерности, которые отмечают опытные строители и производители пенобетона:
- Белковые пенообразователи лучше подходят для производства бетона по «классической» технологии – с использованием пеногенератора. Некоторые их виды повышают водопоглощение бетона: он начинает активно всасывать влагу. Проблема эта решаема. Во-первых, можно подвергнуть готовые пеноблоки тепловлажностной обработке – то есть пропарить. Во-вторых, можно использовать более дорогие протеиновые ПО, в которых роль стабилизатора выполняют полимеры, а не соли металлов.
- Синтетические пенообразователи подходят для производства пенобетона по баротехнологии. У них нет такой проблемы с повышением водопоглощения, как у протеиновых ПО. Но некоторые строители жалуются, что синтетическая пена получается менее стойкой и опадает при замесе в бетонную смесь. Впрочем, есть производители, которые успешно получают пенобетоны марок D200-D300 на «синтетике». Поэтому перед заказом пенообразователя нужно узнать у поставщика технические характеристики готовой пены.
О различиях между технологиями производства пенобетона мы подробнее поговорим ниже.
Как видите, однозначно сказать, что белковые ПО лучше синтетических (или наоборот) – нельзя. У каждого из них есть свои особенности и сфера применения.
Добавки
Выше мы описали обязательные компоненты пенобетона. Но на них одних далеко не уедешь. Чтобы получить действительно качественный материал, в состав смеси вводят специальные добавки.
При изготовлении пенобетона используют:
- Пластификаторы
Прочность бетона во многом зависит от отношения воды к цементу. Если его понизить, то прочность материала увеличится. Но смесь при этом станет более вязкой, ее будет трудно поризовать. Чтобы сделать пенобетонный раствор более жидким и подвижным, не увеличивая водоцементное отношение, в него добавляют пластификаторы. Для пенобетона подходят все стандартные составы (С-3, УП-2 и прочие), но они могут быть несовместимы с отдельными ПАВ. - Фибру
Это тонкие металлические, стеклянные или полимерные волокна, которые армируют бетон по всему его объему. Они позволяют значительно повысить прочность и морозостойкость материала. При производстве пеноблоков чаще всего применяют полипропиленовое или другое полимерное фиброволокно. Оно защищает блоки от растрескивания при случайном ударе или падении, улучшает их эксплуатационные свойства.
Больше узнать о применении фибры вы можете в нашей статье Фибробетон. - Ускорители твердения
Если пенобетонный раствор будет долго оставаться жидким, то в конечном итоге он спрессуется под своим собственным весом. Чтобы максимально сохранить пористую структуру материала и снизить его усадку, используют ускорители твердения: сернокислый глинозем, хлористый кальций, жидкое стекло и другие.
Некоторые добавки могут вступать в реакции с пенообразователем и частично гасить пену. Если вы собираетесь замешивать пенобетон самостоятельно, но не имеете химического образования, то лучше не экспериментировать и придерживаться тех рецептур, которые уже были проверены опытными бетонщиками.
Итак, мы разобрались с тем, какие компоненты входят в состав пенобетона. Но как из них получают этот уникальный материал? Об этом мы поговорим ниже.
Производство пенобетона
На просторах интернета можно встретить такое мнение, что изготавливать пенобетон – очень легко. Но так ли это?
С одной стороны, производить пенобетон проще и дешевле, чем автоклавный газобетон. Ведь для этого не нужно громоздкое и жутко дорогое оборудование. Такое производство можно организовать в одиночку или парой друзей в каком-нибудь гараже или небольшом цехе. Многие начинающие предприниматели так и делают.
С другой стороны, технология изготовления пенобетона сложнее, чем у обычного бетона на щебне и песке. И если за это берется человек неопытный, то не факт, что с первой попытки он получит качественный материал.
Есть несколько технологий получения пенобетона:
- Двухстадийная (классическая)
- Одностадийная баротехнология
- Сухая минерализация
Давайте остановимся на каждой подробнее.
Двухстадийная (классическая) технология
Как можно догадаться по названию, это самый распространенный способ изготовления пенобетона. Он применяется как на крупных заводах, так и на мелких частных производствах, в России и за рубежом.
Изготовление пеноблоков по этому методу состоит из таких шагов:
- В бетономешалку загружают воду с необходимыми добавками, затем добавляют сухие компоненты, все перемешивают до однородного состояния
- В пеногенератор заливают раствор пенообразователя, включают машину и выгружают готовую пену в смеситель
- Бетонный раствор перемешивают с пеной в течение 2-3 минут
- Формы для заливки бетона собирают и покрывают изнутри парафином, моторным маслом, эмульсолом или другим смазочным материалом
- Пенобетонную смесь заливают в формы, накрывают пленкой и оставляют набирать прочность
После того, как пенобетон схватится, опалубку снимают. На мелких производствах блоки оставляют сохнуть до полного набора прочности (около 28 дней). На крупных заводах их пропаривают в специальных камерах, чтобы ускорить твердение цемента.
Одностадийная баротехнология
Этот способ получения пенобетона был разработан советским инженером Игорем Удачкиным в 1980-е годы. С конца 90-х годов он применяется на российских предприятиях, но за рубежом практически неизвестен.
Особенность этой технологии в том, что процесс получения пены и замес бетона происходят одновременно. Для этого используется специальная установка – пенобаробетоносмеситель.
Выглядит это так:
- В установку заливают воду с добавлением пластификатора и пенообразователя, взбивают до образования пены
- К жидким компонентам добавляют цемент и заполнитель
- Смеситель герметично закрывают и нагнетают воздух в камеру. В условиях повышенного давления смесь перемешивают еще в течение 2-3 минут
- Готовый пенобетонный раствор при помощи шланга разливают по заранее собранным и смазанным формам. При нормальном давлении пена увеличивается в объеме, и пенобетон моментально поднимается
- После того, как блоки схватились, с них снимают распалубку и оставляют добирать прочность на складе или подвергают тепловлажностной обработке
Баротехнология удобна для производителей тем, что упрощает процесс изготовления пенобетона. Не нужно отдельно настраивать пеногенератор для получения пены, ведь она взбивается одновременно с приготовлением раствора. Но на начальном этапе она требует бо́льших вложений в оборудование.
Есть мнение, что пенобетон по баротехнологии получается менее прочным. Дело в том, что для этого метода нужен очень подвижный бетонный раствор, иначе взбить пену не получится. Некоторые производители решают эту проблему топорно: просто льют больше воды. А это, как мы отмечали, снижает прочность материала. Но это минус не технологии, а неправильного подбора состава. Если увеличивать подвижность смеси не водой, а пластификаторами, то по прочности такой пенобетон не будет уступать «классике».
Сухая минерализация
Это еще одно советское ноу-хау, которое мало известно за рубежом. Его разработал Адольф Меркин в 70-е годы XX века.
Технология сухой минерализации похожа на «классическую» с точностью до наоборот. То есть не пену вводят в мокрый цементно-песчаный раствор, а сухую смесь цемента с песком замешивают в пену.
Выглядит это так:
- При помощи пеногенератора получают нужный объем низкократной пены – такой, в которой меньше пузырьков воздуха и больше воды
- Пену выгружают в смеситель
- Цемент с песком медленно высыпают в пену, непрерывно перемешивая. При этом сухие минеральные частицы обволакивают пузырьки воздуха, бронируя их и защищая от разрушения
- Через некоторое время цемент смачивается водой из пены – начинается реакция гидратации
- Готовый пенобетонный раствор неотличим от смеси, получаемой классическим методом или по баротехнологии. Его точно так же разливают в формы и оставляют набирать прочность
Этот метод на первый взгляд подкупает своей простотой и экономичностью. Ведь для него можно использовать «плохие» пенообразователи типа омыленной древесной смолы (СДО), которые дают мало пены.
Кроме того, пенобетон по такой технологии получается весьма прочным. Ведь соотношение воды и цемента в нем минимально.
Главный минус сухой минерализации – это отсутствие практических наработок. Малоопытные производители не рискуют за нее браться, потому что не имеют отработанных рецептур и представления обо всех подводных камнях этого метода. А более опытные пенобетонщики не видят смысла переходить с уже привычной классической или баротехнологии на что-то новое.
Теперь вы знаете, какими способами можно производить пенобетон.
Полную версию данной статьи вы найдете на этой странице.
Также мы рекомендуем ознакомиться с другими полезными статьями на нашем сайте.