Ячеистый бетон для строительства домов: виды и технические характеристики

Ячеистый бетон объединяет в себе теплоизоляционные свойства дерева, прочность классического бетона и кирпича, что делает его применимым в различных областях. Материал легко поддается резке и обработке, обеспечивая при этом хороший акустический комфорт.

1. Описание и применение
2. Виды ячеистого бетона
3. Особенности производства
4. Свойства и характеристики

Описание и применение

Ячеистый бетон — строительный состав из застывшего цемента с кварцевым песком и известью, замешанный на воде и схватившийся в процессе гидратации.

Его особенность — наличие равномерно распределенных воздушных пустот (пор), создающими ячеистую структуру. Они занимают до 85% объема, что существенно снижает плотность и повышая теплоизоляционные свойства. Из ячеистого бетона изготавливаются разнообразные элементы:

• Стандартные блоки для несущих стен. Газобетон может использоваться для строений высотой до пяти этажей. Из пенобетона можно возводить здания высотой до трех этажей.
• Плиты подходят для внутренних перегородок зданий. При армировании их используют в качестве несущих внутренних элементов. Плиты из высокопористого бетона применяют как утеплитель внутри зданий.
• Блоки U-образной структуры – отличный материал для строительства лотковых перемычек.
• Монолитные конструкции изготавливаются из пенобетона на месте, его используют для полов и перекрытия с хорошими теплоизоляционными свойствами.

Виды ячеистого бетона

Чаще всего ячеистый бетон различают по способам производства и поризации, он разделяется на газобетон и пенобетон. Они во многом схожи между собой, но имеются и отличия.

Газобетон

Отличается высокой гигроскопичностью, поэтому требует дополнительного оштукатуривания. Выдерживающий высокие нагрузки он имеет стабильные характеристики по всему объему за счет равномерности распределения пор. При его производстве выделяется водород, но готовый материал не содержит никаких вредных веществ.

Газобетон не подвергается усадке и не трескается. Он обладает более низкой, чем пенобетон теплоизоляцией, но прочнее, поэтому стены из него получаются тоньше, при тех же показателях сохранения тепла. Не боится высоких температур и открытого огня.

Пенобетон

При меньшей прочности пенобетон доступнее, поэтому его чаще используют в малоэтажном строительстве. Важным фактором является правильное распределение и качество пенообразователя, тогда материал будет обладать однородной структурой и его качество повысится.

Все компоненты состава безвредны, поэтому он экологически безопасен. Его поры замкнуты, что повышает влаго- и морозостойкость, а также его теплоизоляционные свойства, зависящие от плотности материала. Цена пенобетона ниже на 20%, чем у газобетона.

Классификация по методу твердения

Ячеистые бетоны различают по способам затвердевания:

• Автоклавный – обработка паром при высокой температуре и давлении, что обеспечивает набор прочности за один производственный цикл;
• Естественный – применяется для пенобетона, который заливается я в формы, где смесь схватывается при нормальном давлении и температуре;
• Пропаривание – изделия из ячеистого бетона, находящиеся в формах обрабатываются паром при давлении ниже атмосферного в течение суток.

Особенности производства

Несмотря на схожесть материалов, они имеют существенные различия при производстве.

Технология изготовления газобетона

Газобетон производится только в промышленных условиях. Для этого в смесь из цемента, песка, извести и воды добавляется газообразователь, как правило, это алюминиевая пудра. Вступая в реакцию с оксидом кальция в извести и кварцевым песком, реагент начинает выделять газ. Состав помещают в автоклав при высокой температуре и низком давлении, в результате в объеме бетона образуются мелкие поры с канальцами. Получающийся при этом силикат кальция тоже является связывающим веществом, поэтому бетон после реакции увеличивает прочность по сравнению с классическими составами.

Технологический процесс изготовления газоблоков

Производство пенобетона

Пенобетон изготавливается другим способом – в готовую смесь из портландцемента, кварцевого песка, извести и воды вводится пенообразователь. Получившуюся смесь тщательно перемешивают и изготавливают из нее блоки, плиты или монолитные конструкции.

Одна из новых технологий производства аэрирование. Раствор замешивается в емкости с лопастями, оборудованными соплами, через которые подается воздух. Образовавшиеся пузырьки разбиваются лопастями. Процесс происходит при давлении от 0,05 до 0,2 МПа, до 3 минут, в результате получается смесь однородной структуры. Регулируя параметры можно получить сверхлегкий бетон плотностью до 0,15 г/см³.

В качестве пенообразователей используют клееканифольные составы, из воды и мыльного корня – смолосапонины, гидролизованный протеин изготовлен из крови животных с сульфатом железа. Для повышения прочности и скорости схватывания, пенобетон можно пропаривать в специальных камерах. Преимущество пенобетона – возможность изготовления в условиях частного строительства.

Схема производства пеноблоков

Свойства и характеристики

Технические параметры конструктивного и теплоизоляционного ячеистого бетона зависят от технологии его изготовления. Различают несколько групп эксплуатационных свойств.

Прочность и плотность

Это две взаимосвязанные характеристики, хотя на прочность еще влияют вид и концентрация вяжущего, типа наполнителя, способ изготовления. Например, автоклавный пенобетон прочнее этого же материала, схватывающегося в естественных условиях, в десять раз. По плотности выделяют 3 типа:

• ячеистый конструкционный – плотностью 1-1,2 г/см³ применяется для строительства стен, в том числе несущих;
• ячеистый конструкционно-теплоизолирующий – плотность 0,6-0,9 г/см³, обладают универсальными характеристиками, применяются как теплоизолятор и материал для стен в малоэтажном строительстве;
• ячеистый теплоизолирующий – плотностью 0,15-0,5 г/см³ не используется в несущих конструкциях, применяется в комплексе с более прочными элементами или для перестенков.

Таблица зависимости прочности от средней плотности

Ячеистый бетон состоит из мелких пор, чем меньше они по объему и толще их стенки, тем прочнее и плотнее будет материал. Важным моментом является количество воды в растворе. Влага, не вступившая в реакцию гидратации, как бы раздвигает частицы цемента, снижая его прочность за счет появления дополнительных пустот, образующихся после испарения лишней воды.

Вяжущее вещество для ячеистого бетона – портландцемент. Он придает ему прочность большую, чем у других веществ, используемых для этой цели. Но даже этот материал не обеспечивает достаточной прочности на изгиб, из-за чего снижается несущая способность плит и блоков. Решить проблему поможет правильное армирование.

Теплопроводность

Это основной плюс ячеистых бетонов. Пористая структура обеспечивает теплоизоляцию, что позволит сэкономить на отоплении. Пенобетон D800 имеет коэффициент теплопроводности в рамках 0,09-0,25 Вт/(м·K). Эти показатели гарантируют сохранение температуры внутри помещения в любое время года.

Это позволяет применять его в частном и промышленном строительстве, возводя объекты в несколько этажей, но чем выше стена, тем прочнее потребуется блок. При этом его показатели теплоизоляции снижается, поэтому стену придется утолщать. Набирающая популярность теплая керамика тоже имеет хорошие показатели теплоизоляции. Но работать с ней сложнее, стоит она дороже и требует специального кладочного раствора вместо стандартного цементного для качественной укладки.

Связь между коэффициентом теплопроводности и средней плотностью

Морозостойкость и водопоглощение

Основной характеристикой является водопоглощение, от которого зависит морозостойкость, поскольку вода, замерзая внутри блоков, разрушает структуру материалов. Газобетон в этом плане проигрывает, поскольку легко насыщается водой.

Это связано со структурой материала, поры которого соединяются тонкими каналами, выходящими и на поверхность. Поры пенобетона замкнуты, поэтому он хуже пропускает влагу, а его морозостойкость достигает показателя F45. У газобетона эта характеристика не превышает F35 – неудовлетворительный показатель для российского климата.

Обычно достаточно просто вовремя оштукатурить ячеистый бетон составами с низким показателем водопоглощения. Практикуется обшивка стен пластиковым или деревянным сайдингом, другими отделками. В этом случае срок службы стен из ячеистых бетонов исчисляется сотнями лет.

Усадка

Под усадкой понимают нарушение геометрической формы конструкции при нагрузке на изгиб. Этой проблеме больше подвержен пенобетон, показатель усадки которого достигает 3 мм/м. Поэтому даже полнотелый блок 500 мм из пенобетона нежелательно использовать для многоэтажного строительства. Специалисты советуют выдерживать стены из пенобетона без оштукатуривания в течение нескольких месяцев, чтобы гарантированно прошла усадка.

Газобетонные блоки, плиты и другие конструкции практически не повреждаются при усадке. Этот показатель составляет 0,5 мм/м, что позволяет использовать их при строительстве зданий в несколько этажей. Газобетонную стену можно сразу покрывать слоем штукатурки, поскольку этот материал обладает высокой гигроскопичностью и может повредиться без дополнительной защиты.

Звукоизоляция и пожаробезопасность

Благодаря пористой структуре ячеистый бетон имеет хорошие показатели звукоизоляции, поэтому не требует дополнительных материалов для улучшения уровня этого параметра. Это свойство делает материал подходящим для возведения перегородок между комнатами, особенно в многоквартирных домах.

Ячеистый бетон – материал обладающий высокими показателями пожаробезопасности, который выдерживает воздействие огня более 70 минут, что соответствует категории А1. Это позволяет использовать его на объектах I, II и других категорий пожарной опасности. При нагревании материал набирает дополнительную жесткость, например, при 400 °С его прочность увеличивается на 80%.

Ячеистый бетон – прочный, легкий, экологически чистый материал с приемлемой ценой. Он позволяет ускорить строительство, уменьшить количество применяемой тяжелой техники, сэкономить на энергоресурсах.

Как ускорить набор прочности бетона?

Ускорить набор прочности бетона можно с помощью различных методов. Вот несколько из них:

1. Использование ускорителей схватывания: Ускорители схватывания — это химические добавки, которые ускоряют процесс твердения бетона. Они могут существенно сократить время, необходимое для набора прочности бетона. Однако необходимо учитывать, что использование ускорителей может повлиять на другие свойства бетона, такие как работоспособность и прочность.

2. Использование пара и высоких температур: Пар и высокие температуры могут также ускорить набор прочности бетона. Этот метод называется паровой кюринг или термическим кюрингом. Однако следует помнить, что высокая температура может повлиять на структуру бетона и привести к сокращению его прочности.

3. Использование специальных технологий: Существуют специальные технологии, которые позволяют ускорить набор прочности бетона. Например, вакуумный кюринг, который применяется в промышленности для ускорения твердения бетона.

4. Оптимизация микроклимата: Микроклимат, в котором находится бетон, также может влиять на скорость его твердения. Оптимизация температуры и влажности может ускорить процесс набора прочности бетона.

Несмотря на то, что ускорение набора прочности бетона может быть полезным в некоторых случаях, необходимо помнить, что сокращение времени твердения может негативно повлиять на его свойства. Поэтому следует тщательно выбирать методы ускорения твердения бетона, учитывая особенности конкретной задачи и требования к качеству бетона.