Ячеистый бетон: особенности, виды, сферы применения

К ячеистым бетонам относятся строительные материалы искусственного происхождения с пористой структурой. Ее производят, равномерно распределяя газ в смеси во время ее затворения. Подобные материалы относят к категории легких бетонов и широко используют в малоэтажном строительстве.

Состав ячеистого бетона

В состав любого бетона входит несколько стандартных ингредиентов: твердый заполнитель, вяжущее вещество и вода. В тяжелых видах бетона заполнителем является щебень и песок различной зернистости, а вяжущим — портландцемент, занимающий лишь 10-13% массы смеси. Состав ячеистого бетона отличается от других видов материала:

1. В качестве вяжущего используют не только цемент, но и гипс, известь или смесь этих веществ. При этом масса связующего вещества может доходить до 50% и стать основным ингредиентом смеси.
2. В качестве заполнителя выступают сыпучие материалы с большим содержанием диоксида кремния. Их называют кремнеземистыми заполнителями. Секрет их применения в том, что они легче щебня, и при перемалывании в мелкий порошок становятся активными, приобретая свойства вяжущих веществ. К таким заполнителям относят кварцевый песок, шлак или золу.
3. Вместе с водой в смесь вносят газообразующую или пенообразующую добавку. Благодаря ей, застывшая смесь приобретает свою пористую структуру.
4. Для стабилизации затворенной смеси используют различные модифицирующие присадки. Например, пластификаторы, которые добавляют для снижения водоцементного отношения и повышения прочности ячеистого бетона. Или ускорители твердения, которые необходимы, чтобы бетон схватился раньше, чем поры начнут разрушаться.

Рецепты ячеистых бетонов могут различаться в зависимости от способа приготовления и нужных характеристик.

Виды ячеистого бетона

Ячеистые бетоны разделяются по четырем основным характеристикам:

• по способу порообразования;
• по назначению;
• по условиям твердения;
• по наличию армирования.

Рассмотрим каждый пункт отдельно.

Различие в названиях ячеистых бетонов связано с технологией, с помощью которой происходит образование ячеек — пор. По способу порообразования легкие бетоны можно разделить на пенобетоны и газобетоны.

• В пенобетоне поры образуются за счет добавления технической пены. Приготовление пены может происходить заранее — в пеногенераторе. Но иногда ее добавляют в виде раствора и взбивают в процессе перемешивания.
• В газобетоне порообразование происходит из-за химической реакции, которая возникает при добавлении алюминиевой пудры и щелочного раствора в смесь. В ходе этой реакции образуется водород, который поднимает цементно-песчаный раствор, словно тесто, и делает смесь легкой.

Технологически возможно получение гибридной пеногазобетонной смеси. Но на практике такое решение не применяют.

Пено- и газобетоны обладают отличными теплоизоляционными характеристиками, что позволяет использовать их для строительства частных домов. Это связано с показателем объемной массы, то есть веса одного кубического метра готового изделия. Чем больше объемная масса, тем выше плотность материала, а значит — хуже теплоизоляционные свойства, но выше прочность. Ячеистый бетон весит намного меньше обычного, а значит, лучше сохраняет тепло.

В зависимости от назначения ячеистый бетон можно разделить на три группы:

• Теплоизоляционный. Обладает невысокой несущей способностью и теплопроводностью из-за низкой плотности. Но низкая теплопроводность дает отличный теплоизоляционный эффект. Этот класс бетона используют для организации утепляющего слоя, не подверженного нагрузкам. Плотность теплоизоляционных блоков ячеистого бетона — в пределах 200-500 кг/м3, что соответствует маркам D200-D500.
• Конструкционно-теплоизоляционный. Эта разновидность бетона с плотностью 450-900 кг/м3 — самая популярная в малоэтажном строительстве. Она имеет низкую теплопроводность и относительно высокую прочность. При этом из него можно возводить несущие стены высотой до трех этажей. К конструкционно-теплоизоляционным относятся марки легких бетонов D450-D900.
• Конструкционный. Его плотность составляет 800-1200 кг/м3, что соответствует маркам D800-D1200. Этот материал обладает низкими теплоизоляционными свойствами, но имеет большую прочность в сравнении с предыдущими видами.

Массовое производство ячеистого бетона с высокой плотностью невыгодно, поскольку для того, чтобы достигнуть высокой плотности, нужно увеличить содержание вяжущего и заполнителя. Поэтому в массовом строительстве он встречается нечасто и, как правило, в виде сборных железобетонных конструкций, плит перекрытия, балок и других изделий.

Кроме различных рецептов и способов изготовления, на характеристики готовых изделий из ячеистого бетона особое влияние оказывают условия твердения. Лабораторные исследования показали, что полное затвердевание бетона и набор максимальной прочности происходит только на двадцать восьмые сутки при застывании на открытом воздухе в нормальных погодных условиях. Но производителю невыгодно выпускать продукцию при таком долгом сроке затвердевания. Есть технологии, позволяющие уменьшить этот срок. По условиям твердения ячеистые бетоны можно разделить на две группы:

• Неавтоклавный. Набор прочности происходит либо в естественных условиях за двадцать восемь дней, в специальных камерах с повышенной температурой или под воздействием водяного пара и нормальном атмосферном давлении. В таких условиях срок твердения можно сократить до пары суток. При этом на свойствах материала это никак не сказывается.
• Автоклавный. Для его производства необходима особая камера — автоклав. В нем изделия из пено- или газобетона находятся при температуре в 117-200 градусов и давлении 9-15 бар. Если в составе есть кремнезем, происходит образование новых силикатных соединений. Поэтому другое название материала, изготовленного в автоклаве, — газосиликатный или пеносиликатный ячеистый бетон. Их затвердевание происходит менее чем за сутки и получившаяся прочность выше, чем у твердеющих в естественных условиях.

Отдельно стоит упомянуть классификацию ячеистых бетонов по способу армирования. Сам по себе любой бетон отлично работает на сжатие, но не выдерживает нагрузку на растяжение. Поэтому возникает необходимость в армировании. Чаще всего на рынке можно встретить неармированные стеновые блоки. Они отлично справляются со своим назначением — возведением несущих стен и перегородок на твердом фундаменте. Если есть необходимость в изготовлении надоконных перемычек или плит перекрытия, то ячеистый бетон заливают на готовый стальной или стеклопластиковый каркас. Такие изделия называют армированными. В случае если нужно увеличить прочность неавтоклавного стенового блока, применяют технологию дисперсного армирования. В этом случае на этапе подготовки смеси в нее вводят и равномерно распределяют полимерную фибру. Она образует дополнительный каркас из тончайших нитей, предотвращая скалывание и растрескивание блоков.

Технические характеристики изделий из ячеистого бетона

Одной из особенностей готовых изделий из ячеистых бетонов является их геометрия. Стандартные размеры стеновых блоков — 200-500х200х600 (ШхВхД), перегородок — 75-150 мм. По спецзаказу могут быть изготовлены изделия нестандартных размеров или сложной формы.

Отклонения в размерах должны быть не более 1,5 мм. Это необходимо для экономии на кладочном составе и предупреждения появления мостиков холода между блоками. Кроме того, ровность изделий упрощает процесс кладки и ускоряет строительство.

Свойства материала

Технология изготовления ячеистого бетона, а также характеристики используемого в производстве сырья регулирует ГОСТ 25485-89. В стандарте указаны основные физико-механические свойства материала: его нормативная плотность, прочность, теплопроводность. Чтобы понять, как эти параметры меняются в зависимости от марки бетона, можно ориентироваться на данные следующей таблицы.

Чем больше значение класса прочности, тем большую нагрузку выдержит блок. Это связано с увеличением плотности материала. При этом теплопроводность тоже увеличивается, а значит, снижается эффективность теплоизоляции. Также в таблице наглядно видна разница в условиях твердения материала. При одинаковой марке и теплопроводности автоклавные ячеистые бетоны обладают большим классом прочности в сравнении с неавтоклавным. Конечно, есть разница в цене, но ее нельзя считать критичной.

Экологичность материала

Многие потребители не доверяют пено- и газобетону в качестве материала для строительства собственного дома. Находящийся в составе кремнеземистый заполнитель, а также добавки для образования пор вызывают сомнения в экологичности блоков.

Однако, эти опасения безосновательны. Если в начале своего существования технология производства ячеистых бетонов могла вызывать вопросы, то сейчас используемые в них материалы полностью изучены. Любой подобный бетон, произведенный с соблюдением ГОСТа, абсолютно безопасен для здоровья и является экологически чистым материалом для строительства жилья. Это доказано многими независимыми лабораториями. Кроме того, ячеистые бетоны — негорючий материал, который при горении не выделяет ядовитых для человека веществ.

Плюсы и минусы ячеистого бетона

Кирпич и бетон — традиционные строительные материалы. Именно с ними имеет смысл сравнивать продукцию из ячеистого бетона, и начнем с минусов материала:

• Низкая прочность. Прочность конструкционно-теплоизоляционных блоков меньше, чем у кирпича в 2-3 раза и намного меньше, чем у обычного бетона. Но при такой прочности они полностью пригодны для строительства несущих стен.
• Высокое водопоглощение. Пено- и газобетоны способны впитывать в себя до 50% воды относительно собственной массы. Поэтому при выборе этих блоков для стройки необходимо заранее подумать о защите внешней стороны стен. Для этого отлично подходит сайдинг, покрытие фасадным кирпичом или оштукатуривание.
• Низкая морозостойкость. Этот параметр напрямую зависит от водопоглощения. При напитывании водой и воздействии низких температур ячеистые бетоны разрушаются гораздо быстрее, чем кирпич или классический бетон.

Несмотря на эти отрицательные качества, изделия из пено- и газобетона обладают весомыми плюсами:

• Отличная теплоизоляция. Низкая теплопроводность блоков позволяет строить теплые дома без использования дополнительных теплоизолирующих материалов. Кроме того, стена, сделанная из блоков, получится тоньше, чем кирпичная.
• Низкий вес. Пористая структура материала делает его легким. А значит, строительство займет меньше времени. На это влияет и размер блока: укладывать их быстрее и проще. При этом требуется меньшее количество кладочного раствора.
• Простота обработки. В случае необходимости блоки можно обтачивать и пилить простым ручным инструментом, что тоже положительно сказывается на скорости и простоте строительства.
• Долговечность. Несмотря на то, что ячеистые бетоны появились относительно недавно, можно с уверенностью сказать, что они надежны и долговечны: производители гарантируют, что при соблюдении технологии строительства дом из пено- или газобетона прослужит не менее ста лет. Но важно помнить, что этим материалам необходима защита от воды.