Энергоэффективный материал - пенобетон
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Введение новых требований по теплозащите зданий и сооружений ставит перед строительной индустрией задачу по увеличению выпуска эффективных теплоизоляционных материалов. Анализируя ситуацию, специалисты приходят к выводу, что наиболее перспективным на сегодняшний день можно считать ячеистый бетон.

Пенобетон – сравнительно новый материал, если кирпичу 3000 лет, то ему не более 100. Это искусственный пористый камень, способный плавать в воде, отвечающий всем требованиям нормативных документов, предъявляемым к строительным материалам.

По экологичности  пенобетон более близок к дереву. Стена из этого материала «дышит», но бетон, в отличие от древесины, обладающей теми же свойствами, не горит и не гниет. В некоторых странах блоки из пенобетона называют "биоблоками", поскольку в качестве исходного сырья используются только экологически чистые природные компоненты. Пенобетон сочетает в себе преимущество камня и дерева: прочность, легкость, обрабатываемость, гвоздимость и не нуждается в комбинациях с другими строительными материалами. Его можно штукатурить, обивать вагонкой или другим материалом, красить фасадными красками в любой цвет. Возможность получить требуемый удельный вес, заданную прочность, необходимую термосопротивляемость, нужную форму и объем делают его привлекательным для изготовления широкой номенклатуры строительных изделий. Данный продукт может быть использован как конструкционный, так и теплоизоляционный материал. С точки зрения долговечности пенобетон, в отличие от минеральной ваты и пенопластов, теряющих свои свойства, со временем только улучшает свои теплоизоляционные и прочностные показатели.

Последние годы характеризуются новым всплеском интереса к ячеистому бетону. Это обусловлено двумя причинами: ужесточением норм в отношении требований теплозащиты строительных элементов и новыми достижениями в технологии и конструировании ячеистобетонных изделий.

Пенобетон, как строительный материал предложен в России к использованию в 20-х годах прошлого века. Существует несколько технологий получения пенобетона. По большому счету, их можно выделить в две группы. В первой пенобетон получают смешиванием сразу всех компонентов в смесителе, и за счет интенсивного перемешивания вовлекают в готовый раствор воздух. Минусами данной технологии является то, что пену можно получить при очень сильно подвижном (жидком) растворе.

 То есть надо либо вводить большое количество воды, что снижает прочность готового бетона, либо активно использовать различные химические добавки (пластификаторы), что в свою очередь не позволяет использовать качественные и экологически чистые белковые пенообразователи. В результате структура полученного по данной технологии пенобетона состоит из воздушных пузырьков размером 1,5-2 мм. Несомненными плюсами данной технологии является простота технологического процесса и низкая стоимость оборудования.

При применении второй технологии, сначала готовится бетонный раствор и уже в готовую смесь подается пена, приготовленная в пеногенераторе, в процессе перемешивания пена насыщается бетоном. Данная технология за счет последовательного проведения операций позволяет контролировать качество проведения всех этапов технологической цепочки. К минусам данной технологии можно отнести более высокую цену оборудования и большее число операций. Но несомненными плюсами являются возможность приготовления пенобетона очень высокого качества с минимальным количеством воды без применения химических добавок.

Пена обеспечивает необходимое содержание и равномерное распределение воздуха в бетоне. Пену получают из пеноконцентрата (пенообразователя). В качестве пенообразователя могут быть использованы различные органические и неорганические соединения: получаемые на основании натурального протеина, и синтетические, получаемые при производстве моющих средств.

Изменяя соотношение компонентов, получаем разные типы пенобетона, применяемого для: наружных стен, внутренних перегородок, термовкладышей, термоизоляции крыш, термоизоляции трубопроводов, звуко- теплоизоляции междуэтажных перекрытий.

Различают следующие типы пенобетона:

1. По функциональному назначению пенобетоны делят на три группы: теплоизоляционные; теплоизоляционно-конструкционные и конструкционные.

2. По виду вяжущего вещества. В технологии производства пенобетона в качестве вяжущего используют в основном цементы и известь, реже гипс.

3. По виду кремнеземистого компонента. Наиболее широко используют кварцевый песок, а также золу-унос от сжигания бурых и каменных углей, металлургические шлаки и отходы глинозёмного производства.

4. По способу твердения делят на без автоклавные, предусматривающие пропаривание, электроподогрев или другие виды прогрева при нормальном давлении и автоклавные, которые твердеют при повышенных давлении и температуре.

Новые технологии дают возможность получать неавтоклавный пенобетон с пониженным отношением, благодаря чему его отпускная влажность и соответственно коэффициент теплопроводности будут ниже, чем у автоклавного ячеистого бетона при равных средних плотностях. Основными положительными качествами ячеистого бетона неавтоклавного твердения являются его дешевизна, экологическая чистота, высокая противопожарная устойчивость, простота технологии по сравнению с ячеистыми бетонами автоклавного твердения и тем более по сравнению с традиционными строительными материалами.

 При неавтоклавном производстве смесь для получения пенобетона оставляют твердеть в обычных условиях. Это относительно дешевый способ: минимальны затраты электроэнергии, нет нужды применять специальное оборудование. Несомненно, при существенном росте цен на энергоносители, повышении доли транспортных расходов в себестоимости продукции, этот вид производства заслуживает внимания, в особенности при проектировании и строительстве малоэтажных домов.

Производство неавтоклавного пенобетона получило развитие еще в начале XX в. Ячеистый бетон приготавливали на основе портландцемента, а затем стали применять вяжущие на основе шлаков и зол. Введение в пенобетонную смесь золы-уноса позволяет повысить устойчивость смеси в период от начала до конца схватывания цементного теста тем самым предотвратить перемещение компонентов в пространстве под действием гравитационных сил и, таким образом, негативно влиять на формирование структуры. Вторым положительным моментом является ее мелкодисперсный состав, способствующий созданию плотной упаковки частиц в межпоровой перегородке пенобетона. Удавалось получить не только теплоизоляционный, но и конструкционный газобетон для ограждающих конструкций малоэтажных зданий.

Сегодня неавтоклавный пенобетон изготавливается с применением современного технологического оборудования, новых видов тепловлажностной обработки. Подобраны оптимальные составы пенобетонной смеси с учетом достижений в области диспергирования материалов.

Поризация смеси осуществляется на стадии формирования материала. Для улучшения свойств неавтоклавного пенобетона в смесь вводят различные модифицирующие добавки: полуводный гипс, микрокремнезем, ускоритель твердения — хлорид кальция. Основным направлением разработок становится приближение прочностных свойств к автоклавному пенобетону. Наиболее перспективными в этом отношении являются дисперсно-армирующие волокна как искусственного (полимерное волокно различного состава, стекловолокно и др.), так и природного происхождения (асбестовое, базальтовое волокно). Другим способом упрочнения является добавка микрокремнезема или кислой золы-уноса в количестве 5–10% от веса цемента.

Физико-механические свойства ячеистых бетонов зависят от способов образования пористости, равномерности распределения пор, их характера (открытые, сообщающиеся или замкнутые), вида вяжущего, условий твердения, влажности и многих других технологических факторов. Однако некоторые свойства ячеистых бетонов подчинены общим закономерностям. Так, коэффициент теплопроводности зависит в основном от величины объемного веса. Он почти не зависит от вида вяжущего, условий твердения и других факторов. Это объясняется тем, что материал стенок, образующих поры, состоит из цементного камня или близкого к нему по свойствам силиката. Поэтому величина пористости и соответственно объемного веса определяет теплопроводность ячеистых бетонов.

Пенобетон с начала 70-х годов широко используется в строительстве более чем в 40 странах:

для возведения несущих стен в малоэтажном строительстве - 700-800 кг/м2;

для возведения наружных, ограждающих конструкций при высотном, монолитном домостроении - 500-700 кг/м2;

для устройства внутренних перегородок - 300-500 кг/м2;

для теплоизоляции трубопроводов - 300-400 кг/м2;

для теплоизоляции технологического оборудования - 300-700 кг/м2;

для звуко-теплоизоляции межэтажных перекрытий - 500-800 кг/м2;

для утепления крыш - 300-400 кг/м2;

для заполнения пустотных пространств (консервация шахт, реконструкция канализационных систем городов) - 600-1000 кг/м2;

для изготовления строительных блоков - 400-800 кг/м2;

для изготовления заборов, балконных ограждений - 800-1000 кг/м2;

для изготовления армированных и неармированных перегородок, стеновых панелей, перекрытий - 1200-1400 кг/м2.

Газобетон имеет два преимущества - он более прочный и на него легче ложится штукатурка. По всем остальным параметрам он уступает пенобетону. Плюс надо учесть, что стоимость оборудования для производства газобетона исчисляется в сотнях тысячах долларов, а оборудования для производства пенобетона стоит около 100 000 рублей.

Пенобетону (в отличие от газобетона) присуща закры­тая структура пористости, то есть пузырьки внутри мате­риала изолированы друг от друга. В итоге, при одинаковой плотности, пенобетон плавает на поверхности воды, а га­зобетон тонет. Таким образом, за счет низкого водопоглощения пенобетон обладает более высокими теплозащит­ными и морозостойкими характеристиками. Благодаря этим свойствам, пенобетон может использоваться в местах повышенной влажности и на стыках "холод - тепло", т.е. там, где применение газобетона недопустимо.

Пенобетон вообще не впитывает влагу, в отличие от га­зобетона, имеющего сквозные поры, т. к. структура пенобе­тона - это скрепленные между собой замкнутые пузырьки -отсюда и название - " пенобетон".

Также, пенобетон, в отличие от газобетона, является экологически чистым материалом.

Из-за перечисленного выше, большинство работ по утеплению кровли, трубопроводов, внешних стен, подва­лов и фундаментов проводят с помощью пенобетона. Со­ответственно, и на перегородки большинство строителей предпочитает использовать пенобетонные блоки.

- Главные преимущества пенобетона перед пенополистиролом: - не горюч в течение 50 лет эксплутационные свойства улучшают­ся, пенополистирол значительно ухудшает свои свой­ства в течение 10 лет. не едят мыши.

То есть данный продукт может быть использован как конструкционный, и как теплоизоляционный материал, причём применяется и в виде готовых изделий, и в жидком виде для монолитного строительства и заполнения полостей.

К сожалению, до сих пор у людей сохранилось предубеждение о низкой конструктивной прочности пенобетона. Действительно, до распада СССР при производстве ячеистых бетонов применялись устаревшие технологии, которые не позволяли выпускать блоки с высокими прочностными характеристиками и хорошей геометрией.

В настоящее время за счёт новых технологий производства прочностные характеристики пенобетона позволяют использовать блоки из него для строительства несущих стен в домах до 5 этажей. А высокая точность геометрических размеров позволяют вести кладку из пеноблоков с использование специализированных кладочных клеев-растворов с толщиной слоя раствора не более 5 мм, чем достигается отсутствие мостиков холода, т.к. теплопроводность такого клея ниже, чем у обычного раствора.

Пенобетону присуща закрытая структура пор, поэтому пеноблоки обладают низким коэффициентом водопоглощения и более высокими показателями по звукоизоляции и морозостойкости. В производственных условиях возможно разделение пеноблока необходимых размеров специальными инструментами. Завод по производству пеноблоков  использует высокотехнологичное оборудование, пеноблоки будут приобретать идеальные геометрические формы, пеноблок получается шероховатым, что позволяет облегчить процесс дальнейшей обработки. Используя пеноблоки в качестве основного строительного материала, можно существенно сэкономить средства, поскольку строительство из пенобетона примерно в два раза дешевле строительства из кирпича, при этом пенобетон гораздо легче кирпича, что снижает стоимость кладки пеноблоков и строительства фундамента. Разрабатывая проекты домов из пеноблоков и отделочных материалов, нужно учитывать и другие преимущества. К ним относятся долговечность материала, высокая степень тепло- и шумоизоляции. Кроме стен, из пеноблоков также можно строить перегородки. Пеноблоки в этом случае должны быть толщиной примерно 100мм, перегородка получается прочной и в то же время легкой. Применение пенобетона в строительстве позволяет возводить сейсмоустойчивые и комфортабельные дома в короткие сроки при существенном снижении себестоимости.

 

Область применения пенобетона

- производство строительных блоков, для классического строительства домов и перегородок,

- монолитное домостроение,

- тепло- и звукоизоляция стен, полов, плит, перекрытий,

- заполнение пустотных пространств, пенобетон очень текуч, и им можно заполнять любые пустоты, даже в самых труднодоступных местах через небольшие от­верстия (подоконники, трубы и т. п.),

- теплоизоляция крыш, пенобетон низкой плотности дает превосходные тепловые свойства изоляции,

- заполнение траншейных полостей, пенобетон не оседа­ет, не требует виброуплотнения и имеет превосходные характеристики по распределению нагрузки, обеспечи­вая заполнение высокого качества,

- использование в туннелях, пенобетон используется, чтобы заполнить пустоты, которые возникают при про­кладке туннелей,

 - теплоизоляция трубопроводов (как при производстве труб, так и, непосредственно, на объектах в специаль­ную опалубку).

Одной из самых трудоемких операций в строительстве является создание выравнивающих цементно-песчаных стяжек. Из-за высокой средней плотности таких стяжек (около 2000 кг/м3), увеличиваются нагрузки на перекры­тия, стены и фундаменты зданий. Из-за сравнительно вы­сокого коэффициента теплопроводности (0,6 Вт/(мС)), полы, которые впоследствии делаются на таком основа­нии, получаются "холодные". Значительно облегчает рабо­ту и улучшает характеристики теплопроводности и веса применение пенобетонных стяжек плотностью около 700 кг/м3. В этом случае нагрузки уменьшаются на 60 %, по­вышается звукоизоляция за счет пористой структуры пе­нобетона, температура на поверхности основания повыша­ется на 2-5 0 С за счет уменьшения коэффициента тепло­проводности в 2-2,5 раза, что значительно увеличивает комфортность пола.

Предварительно на полу должны быть сделаны лаги. Максимальный размер пространства без лагов, куда зали­вается пенобетон 2х2 метра. У пенобетона низкие показа­тели самовыравнивания и текучести, поэтому после залив­ки пола, поверхность надо выравнивать планками по на­правляющим. Ухаживают за залитым пенобетонным полом или крышей, как и за обычным бетонным - поливают и не пересушивают.

Необходимо помнить, что заливаемую пенобетоном поверхность, необхо­димо слегка увлажнить, чтобы предотвратить усадки и появления трещин. Также, для предотвращения появления трещин, используют полипропиленовую фибру. Обычно её добав­ляют от 0,5 до 1 кг на 1 куб.м. пенобетонной смеси.

Затем  можно наносить верхний армирующий слой. Это может быть половая плитка, само­выравнивающая смесь или, что предпочтительней, паркет, дерево, ламинат. Для основания полов толщину слоя пенобетона примерно устраивают 30-50 мм. Возможно также увеличение толщины слоя до 100 мм. Наименьшая толщи­на слоя пенобетона при укладке его по плитам перекрытия - 30 мм. В зависимости от назначения объекта, конструкция пола рассчитывают и проектируют отдельно.

Для устройства полов и потолков пенобетон должен отвечать требованиям ГОСТ 25485 - 89 "Бетон ячеистый", а качество поверхности полов соответствовать требовани­ям ГОСТ 13.015.0 - 83. Намного быстрее проходят процессы твердения.

 

Использование пенобетона для теплоизоляции тру­бопроводов

 

Пенобетон довольно долго эксплуати­ровался в самых суровых условиях — это монолитная теп­лоизоляция трубопроводов бесканальной прокладки, более, чем 6000 км в болотистых условиях, где строительные конструк­ции разъедаются гуминовыми кислотами, блуждающими токами и солевыми растворами. Трубы разрушаются, а пе­нобетон не теряет ни сплошности, ни прочности, ни тепло­изоляционных свойств. Пенобетон считается самым экологически чистым, безопасным  материалом. Кроме этого, пенобетон создает повышенную щелочность (pH) его поверхности.

На сегодняшний день стандартных методов заливки теплоизоляционного слоя для уже смонтированных трубопроводов не существует, но несколько организаций ведут такие разработки, и вближайшем будущем, можно ожидать появления нескольких видов съемной опалубки.

 

   Свойства пеноблока:

- пеноблок обладает очень хорошей тепло и звукоизоляцией;

- во время  изготовлении  пеноблока задается прочность, и  теплопроводность;

- пеноблок с экологической точки зрения безопасный строительный материал;

- морозостойкость и огнестойкость пеноблока очень высокая;

- паропроницаемость пеноблока и  дерева практически одинаковые;

- отличие пеноблока от других строительных материалов - это простота  укладки и легкость обработки;

- пеноблок имеет низкую стоимость и малую трудоемкость укладки.

Представим, размер блока 600*300*200 мм, при плотности 600 кг/м³, вес составляет не более 21 кг, уменьшает трудозатраты. Бригада из 3 человек может построить дом из таких пеноблоков, площадь которого 120 м³, всего за 10-12 рабочих дней.

Как и дом, построенный из кирпича, дом  из пенобетонных блоков тоже требует внешней отделки фасада. Обычный кирпич, применяемый для кладки стены, внешний вид его невыразителен, обладает слабой стойкостью к воздействию окружающей среды.

Если рассматривать технологии отделки фасадов, применяемые для отделки стен из кирпича, бетона, шлакоблоков и т.д., применимы и для стен из пеноблоков. Основные технологии - это отделка штукатуркой, отделка фасадной плиткой и отделочным кирпичом. На сегодняшний день отделка кирпичом в основном распространена в коттеджном строительстве, и отделку ведут именно по этой технологии.

Таким образом, производство пенобетона позволяет не только выпускать современный теплоэффективный строительный материал, но и рационально использовать отходы основного производства. Если рассмотреть производство неавтоклавного пенобетона с данной позиции, то получение этого материала намного более перспективное и, самое главное, менее затратное направление развития производства ячеистых бетонов в регионах.

 

 

Дата: 2018-12-28, просмотров: 294.