Ячеистые бетоны подразделяются на два типа – газобетон, производство которого связано с автоклавным методом и пенобетон, получаемый по неавтоклавной технологии. Первый патент на газобетон был получен в 1889 году химиком из Чехии Э. Гофманом. Он разработал первую технологию автоклавного ячеистого бетона, аэрацию с образованием пены в котором осуществляла смесь соляной кислоты и известняка, в результате реакции которых образовывался углекислый газ. Ячеистый бетон вызвал некоторый интерес промышленников, но полученный в результате несовершенной технологии пенобетон часто оказывался полностью непригодным к применению в строительстве – слишком рыхлый и рассыпчатый, неспособный удерживать какую-либо форму. В конце XIX – начале XX века ряд европейских химиков вели эксперименты по поиску наиболее оптимального пенообразователя, пытаясь использовать с этой целью различные щелочи, цинковую пыль, перекись водорода, натрий, гипохлорит кальция и даже дрожжи.
Эффективный состав раствора для газобетона был открыт и запатентован в 1924 году Йоханом Эрикссоном, архитектором из Швеции. Эрикссон впервые применил наиболее оптимальный пенообразователь – алюминиевую пудру – предварительно введя в состав раствора помимо портландцемента известь и кремнезем. Решив ускорить процесс (прежде он экспериментировал с неавтоклавным пенобетоном), Эрикссон поместил составленную им смесь в лабораторный автоклав на ночь. Утром, после отверждения извлеченного из автоклава материала, шведский архитектор обнаружил, что пористый бетон необычайно прочен – его кристаллическая структура оказалась более сильной, чем в результатах прошлых экспериментов. Йохан Эрикссон назвал полученный им бетонный камень пористым бетоном, в оригинале (на немецком) – poren betong.
Если автоклавный ячеистый бетон был открыт лишь в конце XIX века, то неавтоклавный пенобетон известен значительно раньше, разве что он не носил такого названия. В исторической хронике прошлых лет, описывающей средневековые строительные технологии, неоднократно упоминаются два компонента кладочных растворов – сухая кровь крупного рогатого скота и яичный белок. Можно предположить, что применение компонентов животного происхождения носило некий культовый характер, но это неверно – и сухая кровь, и белок из куриных яиц служили пенообразователем в составе кладочного раствора на известковом вяжущем. Кстати, мастерство средневековых каменщиков было настолько велико, что разрушить созданные ими постройки сегодня крайне сложно даже с применением современнейшей техники. Заметим, что в кулинарной промышленности белок животного происхождения используется как раз для развития пенообразовательных процессов в тесте.
Свою лепту в технологию неавтоклавного пенобетона внес в начале 30-х годов профессор А.А. Брюшков. Согласно его исследований, на роль пенообразователя и аэратора при создании ячеистого бетона отлично подходила дикорастущая мыльнянка лекарственная, вернее ее корень, дающий обильную пену при его отваре. В состав пенобетона профессора Брюшкова входил, помимо отвара корня мыльнянки лекарственной, картофельно-крахмальный клейстер, подвергнутый предварительной обработке кислотами минерального происхождения.
Развитие производства пенобетона в России
По результатам отечественных исследований пенобетонных технологий в СССР были созданы экспериментальные предприятия, выпускавшие неавтоклавный ячеистый бетон, идущий на теплоизоляцию кровельных перекрытий промышленных построек. В 50-х годах в Германии у компании Hebel приобретены технология и оборудование для производства автоклавного пенобетона. Выполненные из газобетона блоки использовались для постройки нескольких зданий в Пермском крае, в городе Березники, но для российского климата немецкий ячеистый бетон оказался неподходящим – стены построенных год назад экспериментальных объектов пошли трещинами. Впрочем, причина образования трещин происходила из отсутствия навыков работы с блоками из пенобетона – строители к ним относились, как к кирпичу, и оставили фасад без покрытия штукатурным слоем.
В последующие десятилетия идея постройки зданий из пенобетонных блоков в СССР была полностью забыта – пенобетону отводилась роль утеплителя на путепроводах и теплотрассах. Между тем советские ученые и инженеры продолжили разрабатывать новые рецептуры и технологии ячеистых бетонов, снижавшие трудоемкость и затратность производства. За результатами исследований пенобетонов в Советском Союзе, публикуемыми в научной периодике, тщательно следили зарубежные промышленники – их цель заключалась в заимствовании советских разработок и получении патентов, базирующихся на откровенном плагиате. Разумеется, истинные создатели рецептур и технологий замечали такое воровство, но чаще всего не обращали внимания – к международному авторскому праву в СССР относились безразлично.
С 80-х годов прошлого века интерес мировой строительной индустрии к пенобетону вырос многократно – сказалась необходимость максимально снизить энергетические потери внешних стен и кровли зданий в зимний период. В России производство автоклавного и неавтоклавного пенобетона и блоков из него стало набирать силу примерно в 2000-х годах.
Блоки из ячеистого бетона – плюсы и минусы
Выяснить, чем отличаются эксплуатационные характеристики автоклавного и неавтоклавного пенобетонов, задав соответствующие вопросы их производителям, не представляется возможным – каждый будет хвалить свою продукцию и всячески ругать конкурирующий товар. Между тем оба типа ячеистых бетонов обладают примерно одинаковыми достоинствами и недостатками, которые и будут рассмотрены ниже. В процессе описания характеристик, постараемся сравнить автоклавные и неавтоклавные пеноблоки друг с другом. Для упрощения терминологии назовем блоки, сформированные из автоклавного пенобетона – газоблоками, а выполненные из неавтоклавного пенобетона – пеноблоками.
Положительные характеристики пенобетона и блоков из него:
- теплоизоляционные свойства. Оба типа блоков обладают троекратно меньшей теплопроводностью, чем кирпичи из обожженной глины. При этом теплоизоляционные характеристики газоблоков и пеноблоков одинаковы;
- минимальный вес. При крупных габаритах вес блоков из ячеистого бетона практически в три раза ниже, чем у равных им по размерам керамзитобетонных блоков. Низкая масса блоков позволяет обойтись без тяжелого грузового транспорта при перевозке, без мощных погрузчиков при погрузке и разгрузке блоков, да и кладку стен осуществлять проще. По весу газоблоки и пеноблоки, при условии равных размеров, между собой не отличаются – при кладке стен из них потребность в массивном фундаменте отсутствует;
- достаточная прочность. Блоки марки более D900 подходят для кладки несущих стен, поднимаемых на высоту до трех этажей. При возведении зданий с несущим каркасом из железобетона построение внешних стен из пенобетонных блоков допускается на любой высоте. По сравнению с пеноблоками прочностные характеристики газоблоков чуть более высоки;
- высокая огнестойкость. Оба типа блоков из ячеистого бетона успешно противостоят односторонне направленному открытому пламени и высокому температурному воздействию свыше четырех часов. Испытания проводятся следующим образом – горящая газовая горелка устанавливается вплотную к стене из пеноблоков и газоблоков, жестко закрепляется на месте с тем, чтобы сектор огневого воздействия не сместился и оставляется в таком положении на срок не менее 4-х часов. Если подвергнуть подобному температурному воздействию стену из тяжелого бетона, то обширных расщеплений и микровзрывов не избежать – в случае блоков из автоклавного или неавтоклавного пенобетона такого не происходит.
- стойкость к замерзанию. Каждый и любой газоблок либо пеноблок содержит в себе множество капиллярных пор. При проникновении в них влаги места на ее низкотемпературное расширение будет вполне достаточно и блок не подвергнется разрушению;
- высокие экологические характеристики. Блоки из ячеистого бетона в равной мере не подвержены гниению либо старению, образующий их материал не вредит здоровью человека. Однако при пристальном рассмотрении безопасности пеноблоков с позиции экологии, несомненно их некоторое превосходство перед газоблоками – из-за водорода во внутренних порах. Процесс автоклавного вспенивания происходит за счет химического взаимодействия алюминиевой пыли и частиц извести, сопровождающегося активным образованием водорода, обеспечивающего вспенивание бетонной смеси. Поэтому поры в готовом автоклавном пенобетоне после отверждения содержат некоторое остаточное количество водорода и полностью вывести его невозможно – он выделится сам, но уже в помещения, стены которых выполнены из газоблоков. Впрочем, какого-то ощутимого вреда человека этот водород нанести не может – его количество мизерно. Неавтоклавный пенобетон вспенивается иначе – благодаря специальным синтетическим или белковым материалам, при этом сколько-нибудь вредных газов или химических соединений не образуется. Следует также отметить, что микропористые каналы газоблоков и пеноблоков имеют различную структуру – у пеноблоков они закрыты и чем-то напоминают строение пенопласта и пенополистирола;
- простая обработка блоков. Выполнить штробление, сверление или резку (распил) блоков из ячеистых бетонов можно при помощи самых простых плотницких инструментов. При этом физические усилия, затрачиваемые на обработку блоков, значительно меньше, чем на работы, скажем, по древесине твердых пород;
- применение в монолитном строительстве. Мини-установка, осуществляющая производство неавтоклавного пенобетона, выставляется на территории строительной площадки, к ней подключается компрессор достаточной мощности. Готовый пенобетон поднимается к месту (этажу) работ при помощи шланга высокого давления. Однако монолитные работы с пенобетоном не могут осуществляться без предварительного монтажа перекрытий внешних стен здания и только в качестве теплоизоляционного слоя. Как вариант – кладка стены в полкирпича, монтаж гипсокартонной панели на достаточной дистанции от кирпичной стены и заливка в созданную между кирпичом и гипсокартоном полость жидкого пенобетона;
- достижение экономии на стройматериалах. Поштучно блоки из ячеистых бетонов выглядят дороже, чем штучный кирпич, но стоит обсчитать объемную потребность на возведение строительного объекта и себестоимость в пеноблоках или газоблоках окажется ниже, чем в кирпичном исполнении. Также следует принять во внимание легкий фундамент, необходимый для пеноблочного строительства – любая кирпичная постройка нуждается в массивном и дорогом фундаменте.
Недостатки пенобетонных стройматериалов:
- влагопроницаемость. Пористая структура блоков из ячеистого бетона способствует поглощению влаги. Открытые поры газоблоков лучше впитывают влагу, чем по большей части закрытые поры пеноблоков, но в обоих случаях внутренняя сеть микропор в условиях высокой влажности будет насыщаться влагой. Стены из пенобетона и газобетона в обязательном порядке необходимо отделывать штукатурным слоем, гидрофобизировать при помощи особых эмульсий либо закрывать вентилируемым фасадом;
- уступающая тяжелым бетонам прочность. Газо- и пенобетонные блоки эффективно препятствуют теплообмену и распространению звуковых волн, но их внутренние микропоры ослабляют прочность изделий. Между тем прочностные характеристики блоков обоих типов возрастают по мере увеличения срока эксплуатации – это установленный многими испытаниями факт;
- усадка под воздействием атмосферной влаги. Стеновые конструкции, выполненные из пеноблоков, усаживаются по прошествии некоторого времени. Усадка невелика и составляет не более 3 мм на квадратный метр стены. Причины, по которым усаживаются именно пеноблоки, заключается в технологическом процессе их изготовления – производителям сложно соблюсти рецептуру по воде и ее вводится в раствор больше, чем необходимо (неавтоклавные ячеистые бетоны должны содержать больше портландцемента, чем автоклавные аналоги), блоки поступили на стройплощадку до срока их полного отверждения (28 суток), к выполненным из пеноблоков стенам постоянно поступает влага либо сильно увлажненный воздух. Газоблоки на фоне склонных к усадке пеноблоков обладают лучшими характеристиками – они усаживаются не более, чем на ½ миллиметра на м2 площади стены;
- высокая чувствительность к сколам. Грани пеноблоков и газоблоков одинаково плохо реагируют на удары, поэтому погрузку и разгрузку следует выполнять только вручную, не допуская падений и резких ударов – они легкие, физические усилия буду минимальны.
Причины, по которым блоки из ячеистых бетонов окружены «аурой» негативных мнений, связаны, прежде всего, с нерадивостью некоторых производителей, стремящихся снизить издержки за счет удешевления технологии (уменьшения объема дорогостоящих компонентов в составе рецептуры пенобетонной смеси) и сокращения срока выдержки блоков, необходимого им для набора прочности.
В следующем материале будут описаны технологии производства ячеистых бетонов, как автоклавных, так и неавтоклавных.
