Газобетон автоклавного твердения выпускается на крупных специализированных заводах, объем суточного производства которых исчисляется сотнями и тысячами кубических метров материала. Стоимость таких заводов весьма велика. Открытие завода по выпуску автоклавного газобетона - огромное событие в жизни целых регионов, способное значительно изменить всю прежнюю строительную политику в области применения теплоэффективных строительных материалов.
Однако огромные затраты, необходимые для приобретения и запуска завода автоклавного газобетона, сдерживают по-настоящему массовое применение ячеистого бетона в отечественном строительстве, особенно в строительстве региональном. На сегодняшний день основная часть заводов по выпуску газобетона сосредоточена в европейской части России, продвижение газобетона в регионы идет крайне медленно. При этом стеновые блоки из автоклавного газобетона, привезенные за сотни и тысячи километров, имеют стоимость, во много раз превышающую стоимость традиционно применяемых в регионах строительных материалов.
Выходом из сложившейся ситуации, когда привозной газобетон, несмотря на отличные теплотехнические показатели, не может конкурировать с местными строительными материалами, а постройка высокопроизводительного завода по выпуску газобетона не намечается, могло бы стать освоение производства неавтоклавного пенобетона. Пенобетон — материал, производство которого по приведенным затратам гораздо более выгодное, на сегодняшний день по основным эксплуатационным показателям заметно проигрывает автоклавному газобетону. Но давайте разберемся, что мы в конечном итоге сравниваем!
В первом случае - это материал заводского изготовления с тщательной подготовкой компонентов и точным соблюдением технологии, а во втором случае - полукустарный продукт, выпускаемый под ущербным лозунгом: ПЕНОБЕТОН - ЭТО ПРОСТО! Поэтому сравнение основных характеристик автоклавного газобетона с неавтоклавным пенобетоном, по крайней мере, не корректно.
Последнее время на страницах специализированных изданий муссируется популярная тема применения в строительстве ячеистых бетонов и их отличных теплотехнических показателях. При этом явное предпочтение отдается автоклавному газобетону, неавтоклавный же пенобетон объявляется неудачной попыткой создания теплоэффективного строительного материала, производство которого возможно на неспециализированных предприятиях при умеренных затратах.
При этом производство неавтоклавного пенобетона возможно по схеме использования некондиционного отсева основного производства. Например, в производстве товарного бетона, жесткого бетона, асфальта и т.д. при рассеве песка либо крупного заполнителя накапливаются значительные объемы мелких частиц, использование которых в основном производстве не возможно. В то время как мелкий и особо мелкий заполнитель без примесей глины - отличный материал для производства неавтоклавного пенобетона.
Таким образом, производство пенобетона позволяет не только выпускать современный теплоэффективный строительный материал, но и грамотно использовать отходы основного производства. Если рассматривать производство неавтоклавного пенобетона с этой точки зрения, то изготовление этого материала гораздо более перспективное и, что немаловажно, менее затратное направление развития производства ячеистых бетонов в регионах, нежели производство автоклавного газобетона.
Однако, как говорилось ранее, при сравнении эксплуатационных характеристик неавтоклавного пенобетона с автоклавным газобетоном пенобетон заметно проигрывает.
Основными минусами пенобетона признают его нестабильность при изготовлении, большую усадку при высыхании, низкую прочность на сжатие, малую морозостойкость и т.д.
Газобетон, напротив, объявлен чудо-материалом 21 века. Но давайте еще раз вспомним, что мы сравниваем: продукт современных технологий заводского изготовления и материал, изготавливаемый на местах, зачастую при полном отсутствии внятных рекомендаций и технологий.
Да, производство пенобетона это не так просто, как об этом говорили. Да, изготовление качественного материала требует применения качественных компонентов и строгого соблюдения технологического регламента, но иначе вообще не возможно получение чего- либо достойного массового применения в строительстве, пенобетона в том числе.
При этом технологии получения качественного пенобетона, ни в чем не уступающего автоклавному газобетону, существуют и существуют давно. Беда в том, что они практически не известны большинству производителей пенобетона. Иногда производитель пенобетона методом проб и ошибок нащупывает основные факторы, влияющие на характеристики выпускаемого материала, и разрабатывает собственную технологию производства пенобетона, но гораздо чаще, промучившись некоторое время с «капризным» нестабильным материалом, прекращает его производство как не рентабельное.
Причиной этого информационного вакуума вокруг производства пенобетона, как это не парадоксально звучит, является огромная популярность самого пенобетона.
Увеличение покупательского спроса на теплоэффективные строительные материалы, пригодные для применения в однослойных ограждающих конструкциях, привело к появлению большого числа предложений оборудования и механизмов для производства пенобетона. Возможность погреть руки на ажиотажном спросе, вызвала появление на рынке не совсем профессиональных производителей оборудования, предлагающих помимо оборудования и технологию производства неавтоклавного пенобетона. Как следствие, огромное количество забавных рекомендаций гордо именуемых «технологией производства пенобетона», при ознакомлении с которыми специалисты-строители, в зависимости от настроения, начинали либо плакать, либо смеяться.
В то время организации и отдельные специалисты, владеющие отработанными методиками получения качественного пенобетона, осознавая ценность этой информации, не спешили ей делиться, по праву считая ее коммерческим продуктом, который стоит денег.
Сложилась интересная ситуация, когда отдельное НИИ владеет технологией получения качественного неавтоклавного пенобетона, но не предлагает оборудования для его производства. И напротив машиностроительные предприятия предлагают оборудование, созданное по своему разумению, но не имеют практически отработанной технологии. Как результат, потеря неавтоклавным пенобетоном лидирующих позиций, и недоверие профессиональных строителей к материалу, который разваливается в руках каменщика. И, наконец, появился знакомый, хотя и в корне неправильный лозунг: ГАЗОБЕТОН - ХОРОШО, ПЕНОБЕТОН - ПЛОХО!
Однако даже при практически полном отсутствии на строительном рынке качественного пенобетона, этот материал активно используется для организации теплоизоляционных стяжек, заливки пустот при колодезной кладке, утеплении кровель и мансард. Даже если ограничить применение неавтоклавного пенобетона в строительстве только этими работами, нет материала, способного с ним соперничать в плане соотношения цена - качество - теплоэффективность.
И автоклавный газобетон заводского изготовления, практически повсеместно вытеснивший с крупных строек пенобетонные стеновые блоки, не заменит пенобетон как доступный теплоизоляционный материал, изготовление которого возможно непосредственно на строительном объекте, либо как дополнительную номенклатуру выпускаемых изделий крупных предприятий строительной и дорожной отрасли.
Таким образом, улучшение эксплуатационных характеристик неавтоклавного пенобетона и изделий из него - важная задача, позволяющая вернуть этот замечательный материал на отечественные стройки.
Динамика набора прочности, как и прочность самого материала на сжатие - важные показатели во многом определяющие перспективы производства и применения данного строительного материала. Если формование изделий производится литьевым методом (заливка материала в формы с разделительными стенками или заливка массива для последующей резки на блоки) скорость набора материалом распалубочной прочности (сроков распалубки) во многом определяет общую динамику производства.
Набор распалубочной прочности материалом напрямую связан как с показателем проектной прочности данного материала, так и с общей динамикой твердения материала в формах.
При производстве ячеистого бетона как автоклавного, так и неавтоклавного твердения необходимо стремиться к снижению сроков набора материалом распалубочной прочности.
Зачастую производители неавтоклавного пенобетона сталкиваются с проблемой необходимости длительной выдержки материала в кассетных формах. При неоправданном снижении сроков выдержки, когда прочность материала недостаточна, резко увеличивается процент боя изделий во время распалубки, увеличивается время подготовки форм к последующей заливке, что связанно с необходимостью более тщательной очистки форм от остатков материала. Действенным методом увеличения прочности изделий при снижении времени выдержки в формах следует признать увеличение активности цемента и песка (золы, шлака и т.д.), при снижении В/Т отношения.
Напомним, что марочная прочность цемента зависит от его минералогического состава и тонины помола (удельной поверхности). Как неоднократно говорилось, прочность ячеистого бетона в первую очередь зависит от прочности межпоровых перегородок. Прочность межпоровых перегородок в свою очередь зависит от марочной прочности цемента. Увеличение активности цемента неизменно увеличивает и прочность материала на его основе.
Тонкость помола цемента оценивается по показателям его удельной поверхности, цементы марочной прочности 500 обычно имеют показатели удельной поверхности в пределах 2500-3000 см2/грамм.
Известно, что цементные зерна размерами до 40 мкм оказывают основное влияние на набор прочности цементного камня в первые сутки твердения, частицы цемента размерами около 60 мкм - на прочность после 28 суток твердения, а крупные частицы цемента гидратируют более длительное время и оказывают влияние на уплотнение цементного камня, его последующее упрочнение и самовосстановление.
Таким образом, для ускорения набора прочности цемента в первые сутки желательно увеличение содержания мелких частиц (размерами до 60 мкм) в общей массе цемента. Иными словами, увеличение показателей удельной поверхности цемента вызывает повышение марочной прочности цементного камня при сокращении сроков набора материалом распалубочной прочности в первые сутки нормального твердения.
Однако помимо показателей удельной поверхности цемента на его практическую прочность также оказывают влияние сроки и условия хранения.
Под действием углекислого газа и влаги на поверхности цементного зерна появляются неактивные поверхностные пленки, вызванные процессами окисления цементного зерна. Причем, чем выше марка цемента, тем выше показатели его удельной поверхности и тем скорее происходит потеря марочной прочности. Цемент 500 марки, попадая на производство, зачастую уже не отвечает предъявляемым требованиям и заявленной марке.
Как говорилось выше, именно марочная прочность цемента во многом определяет качество получаемого строительного материала и скорости его твердения. Качество используемого цемента особенно актуально в производстве ячеистого бетона.
Существуют несколько способов восстановления и повышения марочной прочности цемента. Наиболее перспективным на наш взгляд является метод механоактивации вяжущих (цемент, известь) в производстве строительных материалов вообще и ячеистых бетонов в частности.
Данный метод с успехом применяется в производстве автоклавного газобетона и силикальцитов. Можно с уверенностью говорить, что производство этих строительных материалов без тонкого помола компонентов вообще не возможно. Для тонкого помола используемых компонентов смеси применяются шаровые и молотковые мельницы, дезинтеграторы и десмембраторы различных конструкций. В производстве автоклавного газобетона активно используются шаровые мельницы цикличного действия для сухого и мокрого помола компонентов смеси. В производстве силикальцитов традиционно используются дезинтеграторы и десмембраторы.
Причем указанные механизмы используются не только для помола вяжущих, но и для обработки инертных составляющих смеси (песок, шлак, зола и т.д.). Помол инертных составляющих смеси позволяет резко увеличить реакционную способность используемых материалов. При разрушении цементного либо песчаного зерна образуется большое количество свежих разломов не загрязненных посторонними материалами, без неактивных поверхностных пленок. Как следствие - резкое повышение реакционной способности таких материалов, увеличение прочности, ускорение процессов твердения материала в первые сутки.
Таким образом, использование метода механоактивации как вяжущих, так и инертных составляющих смеси, позволяет получать изделия, имеющие стабильно высокие эксплуатационные характеристики при снижении расхода дорогостоящих вяжущих материалов.
Однако метод механоактивации компонентов смеси, многие годы с успехом используемый в производстве автоклавных изделий (газобетон, силикальцит), практически совершенно не применяется в практике производства неавтоклавного пенобетона и поробетона. Соответственно производство неавтоклавного пенобетона, рентабельность этого производства, и, наконец, качество выпускаемого материала напрямую зависят от удаления производителя от цементных заводов и месторождений мелкого заполнителя, отвечающего требованиям производства пенобетона. Таким образом, производитель неавтоклавного пенобетона не может регулировать или хотя бы стандартизировать качество исходных компонентов и вынужден использовать материалы, которые представлены в данном регионе, даже в случае, когда качество этих материалов не отвечает предъявляемым требованиям производства.
Иначе говоря, основные положительные стороны производства неавтоклавного пенобетона такие как относительно небольшие капитальные вложения, связанные с организацией производственных цехов по выпуску мелкоштучных стеновых камней из пенобетона, возможность выпуска теплоэффективного строительного материала в регионах, где нет собственных цементных заводов и заводов по выпуску автоклавного газобетона, используются не в полной мере.
Причина этого - практически полное отсутствие машин и агрегатов подготовки (тонкого помола) компонентов смеси, доступных небольшим предприятиям, выпускающим пенобетонные стеновые камни в ограниченном объеме (до 80м3 в сутки).
Рассматривая используемые в производстве автоклавных изделий, шаровые мельницы и агрегаты измельчения материалов методом динамического удара (дезинтеграторы), приходится признать, что слепое копирование отработанной методики и номенклатуры применяемых агрегатов измельчения не всегда целесообразно для производства неавтоклавного пенобетона. Дело в том, что традиционно используемые в производстве строительных материалов автоклавного твердения шаровые и молотковые мельницы - агрегаты громоздкие и дорогие в обслуживании. Эксплуатация таких агрегатов, несмотря на отличные результаты по измельчению компонентов смеси, для небольших предприятий просто не по карману. Так расход качественных сталей в шаровых мельницах составляет около 3 килограмм на каждую тонну обработанного материала, а установленная мощность шаровых мельниц требуемой производительности редко бывает ниже 30кВт.
Также определенные сложности для небольших предприятий представляет процесс периодической загрузки шаровых мельниц и выгрузка готового материала высокой дисперсности, что требует применения на производстве систем аспирации воздуха высокой производительности.
Использование агрегатов подготовки компонентов должно быть доступным для относительно не крупного производства неавтоклавного пенобетона с объемом выпуска до 80 м3 пенобетона в сутки. Именно такие небольшие предприятия на наш взгляд способны решать задачу экономии энергоресурсов в региональном строительстве.
Таким образом, производство качественного неавтоклавного пенобетона стабильных характеристик напрямую связанно с использованием высокопроизводительных и, что немаловажно, доступных для небольших предприятий агрегатов измельчения и тонкого помола материалов.
Для небольших предприятий по выпускунеавтоклавного пенобетона в целях повышения качества выпускаемой продукции и сокращения расхода цемента на производстве можно порекомендовать использование поточных измельчителей-дезинтеграторов. Измельчители-дезинтеграторы при небольшой установленной мощности и малом весе имеют высокую производительность по помолу.
Себестоимость помола материала на измельчителе-дезинтеграторе по приведенным затратам не велика.
Измельчители-дезинтеграторы давно и успешно применяются в производстве силикальцитов (силикатный кирпич, армированные панели перегородок и перекрытий), как в нашей стране, так и за рубежом.
Применение поточного измельчителя-дезинтегратора в производстве неавтоклавного пенобетона позволяет получать материал стабильно высокого качества при разумном расходе вяжущих и, что представляется особенно важным, с использованием исходных материалов различного качества, в том числе техногенных и технологических отходов различного происхождения.
Таким образом, измельчитель-дезинтегратор позволяет восстанавливать и повышать марочную прочность цемента, в том числе цемента лежалого и низкомарочного, домалывать природный песок, нефракционированные техногенные и технологические отходы (шлак, золу и т.д.) до оптимального гранулометрического состава, резко повысить реакционную способность используемых компонентов. Применение в производстве пенобетона измельчителей-дезинтеграторов открывает широкие возможности снижения себестоимости выпускаемой продукции и, соответственно, снижения отпускной стоимости материала, что позволяет пенобетону конкурировать с автоклавным газобетоном заводского производства.
Использование измельчителя-дезинтегратора в производстве неавтоклавного пенобетона позволяет забыть о проблемах, связанных с нестабильностью характеристик получаемого материала, полностью исключить осадку материала в формах, резко уменьшить время выдержки материала в формах для набора распалубочной прочности, упорядочить расход вяжущих. И, что представляется особенно важным, получать теплоэффективный строительный материал ни в чем не уступающий автоклавному газобетону, но при этом более доступный в производстве на неспециализированных предприятиях и дешевый по приведенным затратам.
Таким образом, повышение основных физико-механических свойств неавтоклавного пенобетона, снижение себестоимости выпускаемой продукции и, наконец, общая рентабельность производства, напрямую связаны с основными методами получения качественного поризованного строительного материала. Рассматривая производство ячеистого бетона с позиций непреложных законов бетоноведения, можно выделить основные требования, от соблюдения которых напрямую зависит качество и перспективы использования в строительстве получаемого материала.
Причем эти требования в полной мере выполняются при производстве автоклавного газобетона, но практически полностью игнорируются в производстве неавтоклавного пенобетона.
Итак, в производстве автоклавного газобетона применяются следующие методы и способы:
Перечисленные методы позволяют получать качественные строительные материалы, обладающие отличными эксплуатационными характеристиками. Однако способы, как и характеристики используемых механизмов и агрегатов, с успехом применяемых на крупных предприятиях с объемом выпуска 600-1200 м3 материала в сутки, не в полной мере отвечают требованиям малых предприятий по выпуску неавтоклавного пенобетона (поробетона).
Для небольших предприятий по выпуску неавтоклавного пенобетона и поробетона можно порекомендовать следующие агрегаты и механизмы:
Применение перечисленных агрегатов в производстве неавтоклавного пенобетона позволяет получать материал ни в чем не уступающий автоклавному газобетону, производство которого возможно организовать на неспециализированных площадях при относительно небольших затратах.
Практика производства автоклавных строительных материалов подтверждает правильность выбранного пути повышения основных эксплуатационных характеристик неавтоклавного пенобетона и поробетона. Таким образом, пути повышения физико-механических характеристик ячеистых бетонов являются аналогичными, невзирая на различные условия твердения.
Только при выполнении основных требований к исходным материалам, правильно подобранном составе и повышении дисциплины производства, возможно получение качественного строительного материала.
Авторы серии статей «Строительная лоция» сотрудники МП «ТЕХПРИБОР» Векслер М.В.
Липилин А.Б.
