Історія пінобетону. Сьогодення. Перспектива.

Ніздрюваті бетони вперше були отримані в 1889р. Гоффманом (Чехія). Він додав до рухомих цементних і гіпсових розчинів кислоти, вуглекислі або хлористі солі, що виділяли при хімічній взаємодії газ. Цей газ створював ніздрювату структуру в твердіючих розчинах. Патент Гоффмана не отримав практичного застосування.

Наступний крок в цьому напрямку був зроблений в 1914р. Аулсвортом і Дайєром( США ), які запропонували використати в якості газоутворювача порошки алюмінію, цинку і деяких інших металів, котрі при взаємодії з Са(ОН) 2 виділяли водень і діяли як спучуючі добавки. Цей винахід можна вважати початком сучасної технології газобетону. В 1922р. Адольф і Поль( Німеччина ) використали перекис водню( пергідроль водню Н 2 О 2 ) для спучування бетонної суміші. Але в масовому виробництві газобетону використанню пергідролю водню не знайшлося широкого застосування.

Практичне значення для розвитку виробництва газобетону мали дослідження Ерікссона( Швеція ), започатковані в 1918-1920р.р. Він запропонував спучувати рухому суміш вапна з тонкоподрібненими кремнеземистими компонентами і домішкою цементу( 10% ) при взаємодії алюмінієвого порошку з розчиненим Са(ОН) 2 . Виробництво цього матеріалу, тобто газосилікату, було розпочато фірмою „Ітонг” в 1929р. в шведському містечку Іксхульт на підприємстві з продуктивністю 15 тис. м 3 /рік. При цьому в основу технології був покладений спосіб тепловологої обробки в автоклавах вапняно-кремнеземистих композицій, запатентований в 1880р. В.Міхаелісом.

В подальшому розвиток технології автоклавного газобетону по способу Ерікссона спочатку в Швеції, а потім в інших країнах, пішов двома шляхами. Один шлях привів до початку виробництва газосилікату „Ітонг”. Це ніздрюватий бетон автоклавного твердіння, отриманий із суміші вапна з кремнеземистими добавками, але без цементу. Другий привів в 1934р. до іншого різновиду газобетону – „Сіпорекс”, запропонованим фінським інженером Леннартом Форсеном і шведським інженером Іваром Екслундом, отриманим на основі суміші з портландцементу і кремнеземистого компоненту, але без додавання вапна.

По цим двом напрямкам виробництво газобетону стало розвиватися з середини 30-х років в багатьох країнах. В теперішній час заводи газобетону і газосилікату фірм „Ітонг”, „Сіпорекс”, „Хебель”, „Верхам”, Маза-Хенке”, „Хьоттен” та інших працюють в багатьох країнах світу. В країнах СНД, крім завезеної в 60-ті роки польської технології є діючі розробки галузевих інститутів колишнього Мінбуду СРСР.

Другий напрямок отримання ніздрюватого бетону являє собою змішування водного розчину сировинних компонентів з попередньою підготовленою піною. В залежності від виду в'яжучого і кремнеземистого компоненту матеріали отримали назву пінобетонів, піносилікатів, пінозолосилікатів, піношлаків, гіпсобетонів і т.п. Вперше спосіб отримання пінобетону шляхом змішування розчинів в'яжучих речовин з піною запропонував датський інженер Е.С.Байєр в 1911р. Але практичне виготовлення пінобетону цим способом почалось в 1923-1925р.р. З того часу було видано велику кількість патентів на способи отримання пінобетону з різних видів мінеральної сировини і з різними піноутворювачами.

Перші дослідження технології і властивостей ніздрюватих бетонів в нашій країні почались в 30-ті роки ХХ ст.. Радянські вчені П.А.Ребіндер, А.А.Брюшков, Б.Н.Кауфман та інші розробили технологію теплоізоляційного пінобетону природнього твердіння і вивчили його властивості. Роботи М.Н.Гендлера, Б.Н.Кауфмана К.І.Шульца та інших на початку 30-тих років сприяли практичному втіленню в будівництво неавтоклавного монолітного пінобетону, отриманого в умовах будівельного майданчика.

Вперше виготовлення автоклавних ніздрюватих бетонних виробів почалося в 1939р. в Новосибірську і Челябінську. В післявоєнний період помітно розширились дослідницькі роботи з ніздрюватих бетонів. Вони, в основному, були направлені на вивчення різної сировини і використання відходів промисловості, розробці технологічних параметрів виготовлення ніздрюватобетонних виробів, в т.ч. режимів автоклавної обробки. Ці дослідження сприяли подальшому зростанню виробництва і використання ніздрюватого бетону в будівництві.

Досвід промислового виробництва ніздрюватого бетону неавтоклавного твердіння починається з 30-х років, індустріальне виробництво було покладене в 50-ті роки і використовувалось в багатьох містах Сибіру.

Розвиток виробництва ніздрюватого бетону в Україні, пов ' язано з бетоном автоклавного твердінння. Цей напрямок пов ' язаний з поставкою в 1960-1962р.р. Польщею технологічного обладнання для десяти заводів в СРСР по виготовленню виробів з ніздрюватого бетону автоклавного твердіння., з яких Луганський комбінат ніздрюватобетонних конструкцій, побудований з використанням такого комплексу обладнання і став першим великим( 180 тис.м 3 /рік ) виробником ніздрюватобетонних виробів в Україні.

На основі досвіду виготовлення ніздрюватобетонних виробів з використанням польського технологічного обладнання в Україні було побудовано 4 великих спеціалізованих підприємства по виготовленню виробів з ніздрюватого бетону з різною плановою річною продуктивністю:

1)        Білгород-Дністровський експериментальний завод ніздрюватих бетонів і виробів потужністю 130 тис. м 3 /рік;

2)        Миколаївський комбінат силікатних виробів потужністю 140 тис. м 3 /рік;

3)        Славутський завод силікатних стінових матеріалів потужністю 180 тис. м 3 /рік;

4)        Сумський завод силікатних стінових матеріалів потужністю 140 тис. м 3 /рік.

Ці підприємства були розраховані на випуск стінових панелей в індивідуальних формах і визначеної номенклатури дрібних стінових блоків за різальною технологією.

Якщо проаналізувати в цілому розвиток технології ніздрюватого бетону в СРСР, країнах СНД і в Україні, то можна виділити умовно 4 основні періоди:

1)       розвиток технології неавтоклавного пінобетону( 1926-1941р.р. );

2)       розвиток технології автоклавних ніздрюватих бетонів( 1945-1960р.р. );

3)       виробництво автоклавного ніздрюватого бетонів ( 1960-1990р.р. );

4)       відродження технології неавтоклавного пінобетону( з 1990р. ) при збереженні виробництва автоклавного ніздрюватого бетону і стрімке нарощування обсягів виробництва( з 2000р. ) неавтоклавного пінобетону з використанням більш ефективних піноутворювачів і спеціальних домішок.

В той час, як енергетична складова собівартості інших будівельних стінових матеріалів( цегла, ніздрюватобетонні блоки автоклавного твердіння і т.п. ) найближчим часом буде зростати пропорційно збільшенню вартості енергоресурсів, ніздрюватобетонні блоки неавтоклавного твердіння будуть залишатися конкурентноздатними. З теплотехнічної точки зору, ніздрюватобетонні блоки неавтоклавного твердіння з-поміж інших стінових теплоефективних матеріалів залишаться розумною альтернативою в умовах зміни структури сучасного житлового будівництва – переходу на малоповерхове котеджне і садибне будівництво. Тобто, про доцільність впровадження у виробництво певного стінового матеріалу можна судити за за таким собі умовним критерієм доцільності К/Т ( конкурентноздатність/теплоефективність ).

Перспективність виробництва теплоефективних будівельних стінових матеріалів, таких як пінобетонний блок неавтоклавного твердіння, підтверджується також існуванням державної програми розвитку виробництва виробів з ніздрюватого бетону і їх використання у будівництві на період 2005-2011р.р. Державна політика розвитку енергозбереження, складовою якої є підтримка і сприяння розвитку промислового виробництва енергоефективних, теплоефективних будівельних стінових матеріалів, направлена, в першу чергу, на зменшення споживання енергоносіїв, зниження енергомісткості ВВП і підвищення конкурентноздатності національного виробника. Приорітетність державної політики в цьому напрямку є питанням національної безпеки.

Розробники державної програми стверджують, що до 2011р. цегла поступиться позиціями на ринку будівельних стінових матеріалів: з пористого бетону буде будуватися 30-50% висотних споруд і 60-80% малоповерхових.

Додано 19.12.2007р.

Про пінобетон

Пінобетон - це легкий комірчастий бетон, що одержується в результаті тверденія розчину, що складається з цементу, піску і води, а також піни.

Пінобетон створюється шляхом рівномірного розподілу бульбашок повітря по всій масі бетону. У відмінності від газобетону пінобетон виходить не за допомогою хімічних реакцій, а за допомогою механічного перемішування заздалегідь приготованої піни з бетонною сумішшю.

Піна забезпечує необхідний вміст повітря в бетоні і його рівномірний розподіл у всій масі по осередках високоточної форми для пінобетону .

Піну одержують із спеціалізованих піноутворювачів (на біологічній або хімічній основі).

Пінобетон, що одержується за безавтоклавної і безпропарочної технологією, має ряд значних переваг в порівнянні з іншими будівельними стінними і теплоізоляційними матеріалами:

ПЛЮС ПЕРШИЙ - НАДІЙНІСТЬ
Пінобетон є майже нестаріючим і практично вічним матеріалом, не схильним до дії часу, не гниє, володіє міцністю каменя. Підвищена міцність на стиснення дозволяє використовувати при будівництві виробу з меншою об'ємною вагою, що ще більш збільшує термічний опір стіни.

ПЛЮС ДРУГИЙ - ТЕПЛОТА
Завдяки високому термічному опору, будівлі з пінобетону здатні акумулювати тепло, що при експлуатації дозволяють понизити витрати на опалювання на 20-30%.

ПЛЮС ТРЕТІЙ - МІКРОКЛІМАТ
Пінобетон запобігає значним втратам тепла взимку, не боїться вогкості, дозволяє уникнути дуже високих температур влітку і регулювати вологість повітря в кімнаті шляхом вбирання і віддачі вологи, тим самим сприяючи створенню сприятливого мікроклімату (Мікроклімат дерев'яного будинку).

ПЛЮС ЧЕТВЕРТИЙ - ШВИДКІСТЬ МОНТАЖУ
Невелика щільність, а отже і легкість пінобетону, великі розміри блоків в порівнянні з цеглиною дозволяють у декілька разів збільшити швидкість кладки. Легкий в обробці і обробці - прорізати канали і отвори під електропроводку, розетки, труби. Простота кладки досягається високою точністю лінійних розмірів, допуск складає +/- 1мм.

ПЛЮС П'ЯТИЙ - ЗВУКОІЗОЛЯЦІЯ
Пінобетон володіє відносно високою здібністю до поглинання звуку. У будівлях з комірчастого бетону забезпечуються діючі вимоги по звукоізоляції.

ПЛЮС ШОСТИЙ - ЕКОНОМІЧНІСТЬ
Висока геометрична точність розмірів виробів дозволяє здійснити кладку блоків на клей, уникнути "містків холоду" в стіні і значно зменшити товщину внутрішньої і зовнішньої штукатурки. Вага пінобетону менша від 10 % до 87 % в порівнянні із стандартним важким бетоном. Значне зниження ваги приводить до значної економії на фундаментах.

ПЛЮС СЬОМИЙ - КРАСА
Завдяки хорошій оброблюваності, можливо виготовити різноманітні форми кутів, арок, пірамід, що додасть Вашому дому красу і архітектурну виразність.

ПЛЮС ВОСЬМИЙ - ПОЖЕЖНА БЕЗПЕКА
Вироби з пінобетону надійно захищають від розповсюдження пожежі і відповідають першому ступеню вогнестійкості, що підтверджено відповідними випробуваннями. Таким чином, він добре підходить для застосування у вогнестійких конструкціях. При дії інтенсивної теплоти, типу паяльної лампи, на поверхню бетону він не розщеплюється і не вибухає, як це має місце з важким бетоном. В результаті цього арматура захищена довший час від нагрівання. Тести показують, що пінобетон завтовшки 150 мм захищає від пожежі протягом 4 годин. На випробуваннях проведених в Австралії, зовнішня сторона панелі з пінобетону завтовшки 150 мм була піддана нагріванню до 1200 0C

ПЛЮС ДЕВ'ЯТИЙ - ЕКОЛОГІЧНІСТЬ
При експлуатації пінобетон не виділяє токсичних речовин і по своїй екологічності поступається тільки дереву. Для порівняння: коефіцієнт екологічності комірчастого бетону - 2; дерева - 1; цеглини - 10; керамзитових блоків - 20.

ПЛЮС ДЕСЯТИЙ - ТРАНСПОРТУВАННЯ
Сприятливе співвідношення ваги, об'єму і упаковки робить всі будівельні конструкції зручними для транспортування, і дозволяють повністю використовувати потужності як автомобільного, так і залізничного транспорту.

ПЛЮС ОДИНАДЦЯТИЙ - ШИРОТА ЗАСТОСУВАННЯ
Тепло- і звукоізоляція дахів, підлоги, утеплення труб, виготовлення збірних блоків і панелей перегородок в будівлях, а так само з пінобетону вищої щільності поверхових перекриттів і фундаментів.

Вплив температури на твердіння пінобетону

Швидкість твердіння цементу залежить від температури, при якій він твердне. Чим вища температура, тим швидше твердне цемент, а при холодній погоді твердіння цементу сповільнюється. При температурі біля нуля градусів вода замерзає і твердіння цементу стає майже непомітним. При нижчих температурах вода, що знаходиться в масі пінобетону, замерзає.

Що відбувається при замерзанні води в замкнутих посудинах - нас учить досвід кожної зими. Замерзлі з водою труби лопають, волога глина вспучується. Справа в тому, що лід має більший об'єм, ніж вода, і якщо перешкоджати розширенню замерзлої води, то він розвиває такий тиск, що розриває водопровідні труби.

Те ж саме відбувається при заморожуванні незатверділого ще бетону і пінобетону. Вода, перетворюючись в лід, збільшується в об'ємі і розриває стінки осередків пінобетону. Пінобетон або абсолютно гине або від нього починають відколюватися шматки. Якщо цемент встиг сильно затвердіти, то може опинитися, що вода не зможе розірвати стінки осередків пінобетону. Це буває тоді, коли вода не повністю заповнює всі пори пінобетону і коли цемент в ньому затверділий. Спостереження показують, що достатньо затверділий пінобетон не розсипається на морозі.

Виготовляючи пінобетон восени і взимку, потрібно твердо пам'ятати, що прохолодна, а тим більше холодна погода затримує твердіння цементу, а тому і пінобетон твердне в таку погоду дуже повільно, а заморожування пінобетону в ранньому віці або під час його твердіння діє на пінобетон руйнівно. Навпаки, висока температура прискорює твердіння цементу і з одного і того ж цементу можна одержати пінобетон деякої певної міцності і в набагато коротші терміни влітку, ніж взимку.

Не слід забувати, що окрім прискорення твердіння, висока температура може викликати деякі інші явища, наприклад, посилене висушування, яке може виявитися шкідливим. Властивість цементу швидше тверднути при підвищенні температури дуже часто використовують. Бетонні вироби як, наприклад, шлакобетонові камені, термоблоки поміщають в особливі камери і напускають в них вологу пару; у таких умовах цемент твердне настільки швидко, що через 24 години бетон набуває міцності, яку в звичайних умовах він би досяг не раніше як через місяць.

Додано 25.01.2008р.