Преимущества в производстве и применении блоков из ячеистого бетона

Применение зол в производстве ячеистых бетонов, позволяющее сократить расход дорогостоящего цемента, позволит, даже в условиях рыночной экономики и гонки за сверхприбылями, сократить стоимость зданий и сооружений без ухудшения качества строительства.

Производство ячеистого бетона

Исследование и промышленное внедрение технологии производства ячеистых бетонов на основе зол ТЭС, осуществленное рядом исследовательских организаций, в том числе нашей, позволяют дать обоснованные рекомендации по широкому внедрению такой технологии. Завод по производству изделий несет затраты только на транспортировку золы и заботится об ее сухом отборе из электрофильтров и мультициклонов. Если же наладить систему использования отвальных зол, то это практически неисчерпаемый запас бесплатного сырья. Более того, использование отвальных зол позволит очистить значительные земельные площади и воспрепятствует дальнейшему загрязнению воздушных и водных бассейнов, улучшит экологическую обстановку в районах промышленных зон.

Прочны ли стены из ячеистого бетона?

Обратимся к параметрам композиционного материала - ячеистого золобетона. При изготовлении мелких стеновых блоков из ячеистых бетонов на цементном вяжущем по ГОСТ 21520, расход цемента при плотности материала изделий D500, D600 составляет соответственно не менее 200-250 кг на 1 м бетона [9]. С применением зол-унос расход цемента может быть сокращен в 2 раза. При этом прочность на сжатие такого материала может быть обеспечена в пределах В1,5-В2,5, что вполне достаточно для кладки не- несущих стен при любом, даже высотном, строительстве и для самонесущих и несущих стен при возведении малоэтажных построек [1].

Следует учесть, что при решении вопроса использования зол, в каждом отдельном случае следует провести исследование этого сырья, свойства которого зависят от степени непостоянства минералогического состава угля, нестабильности режимов работы котлов, неравномерности температурного поля в топках.

Исследования показали, что активными составляющими золы, способствующими повышению прочности бетона, являются кварц, алюмокремнеземистое стекло. Инертные компоненты - муллит и корунд, отрицательно влияют на свойства золобетона, также как частицы несгоревшего угля, количество которых не должно превышать 2% [11].

Отдельно следует упомянуть о бесцементых вяжущих на основе топливных зол. Это - золощелочные и известково-зольные композиции. Золощелочные вяжущие на основе зол унос и зол гидроудаления получают путем затворения золы каустицированными

составами (содовым плавом либо содосульфатной смесью). Известково-зольные вяжущие можно приготовить путем затворения золы известковым молоком, которое получают добавлением в известковое тесто суперпластификатора (С-3, С-4). Такое вяжущее может быть применено в чистом виде.

Твердение ячеистого бетона

Однако, для повышения интенсивности твердения, рекомендуется введение добавки в виде цемента либо молотого доменного шлака в количестве 8-12% от массы золы [10].

Перечисленные бесцементные составы вполне пригодны для приготовления ячеистобетонных смесей с последующим естественным твердением отформованных изделий, их пропариванием либо автоклавной обработкой [2].

Свойства ячеистого бетона

Основными характеристиками являются его прочность и плотность ячеистого бетона. Теплоизоляционные свойства материала прежде всего зависят от средней плотности. Некоторое влияние на теплопроводность оказывают также структура бетона и минералогический состав бетона [8]. Прочность бетона является необходимым условием при выборе вида ограждающих конструкций здания (несущие, самонесущие, ненесущие). При больших нагрузках, для обеспечения необходимой несущей способности, требуется большая прочность, и наоборот, меньшая прочность достаточна для ненесущих ограждающих конструкций здания [5].

Касаясь вопроса применения бесцементного вяжущего, уместно упомянуть шлаковые композиции. Так, в КТБ ЖБ были проведены работы по подбору составов ячеистых бетонов с использованием титанистых шлаков.

Такой газошлакобетон по своим прочностным свойствам соответствует нормативам. Экспериментальные подборы составов проводились на чусовском шлаке с получением бетона автоклавного твердения. Для активации титанистого шлака в состав вводились щелочные или сульфатные активаторы (в частности, двуводный гипс в количестве 2-3% от веса шлака) [4]. Такой шлакогазобетон плотностью 600 кг/м3 имеет соотношение шлакового вяжущего и песка 1:1. При указанной выше плотности был получен бетон с классом по прочности на сжатие В3,0-3,5. морозостойкость составила 50 циклов без потери прочности (при выборе обращайте внимание на класс ячеистого бетона) [7].

Таким образом можно сделать вывод, что ячеистый бетон не только долговечен и прочен, но и, с точки зрения использования, экологичен и очень экономичен, что является одним из важнейших показателей при выборе материала для строительства [6].

Ячеистые бетоны - применение

Сравнительно современный этап строительства, преимущественно в условиях мегаполиса, знаменуется новым направлением для нашей страны – возведением зданий повышенной этажности. В этой связи вопросы применения эффективных материалов ограждающих конструкций приобретают первостепенное значение. Многослойность наружных стен с применением «эффективной теплоизоляции» приводит к большой трудоемкости их исполнения [1]. Эксплуатационные условия работы наружных стен высотных зданий обладают объективной спецификой. К особенностям такого рода следует отнести повышенную инсоляцию, знакопеременное интенсивное воздействие ветровых потоков, что создает возможность деструктивных процессов в теплоизоляционных слоях, особенно выполненных из материалов на органический основе. К этой проблеме непосредственно относятся вопросы долговечности и эксплуатационной надежности ограждений высотных зданий [7]. Не менее важными факторами являются вопросы энергосбережения при эксплуатации таких зданий, решение которых создает дополнительные трудности. В таких условиях облегчение ограждающих конструкций с соблюдением теплотехнических качеств является важной задачей [5].

Таким образом, представляется весьма рациональным в проектах высотных зданий предусмотреть всемерное использование конструкций из ячеистых бетонов.

С применением несущих каркасов из высокопрочных материалов ограждение наружных стен с успехом может быть выполнено из мелких стеновых ячеистобетонных блоков по ГОСТ 21520 [9]. При наличии современных технологических возможностей марка бетона таких изделий по средней плотности составляет от D 500, что позволяет даже при номенклатуре стандартных блоков соблюсти требования СниП 11-3-79 «Строительная теплотехника», включая изменения №3 по Постановлению Минстроя РФ № 18-81 от 11.08.95 и директивы Постановления Госстроя России № 18-90 от 25.03.94 [4].

Следует напомнить, что в соответствии с СП15.13330.2012 (СниП 11-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции» (включая изменения БСТ 12-85), мелкие блоки из ячеистого бетона по предельным состояниям первой и второй группы допустимо применять для заполнения каркасов или несущих стен при любой этажности зданий.

В настоящее время, при условии достаточной точности геометрических размеров блоков с отклонениями по высоте ± 1 мм; по длине и толщине ±2 мм, возможна кладка 1 категории на клей для ячеистого бетона, что предпочтительнее. В случае поставки блоков 2 и 3 категорий точности (отклонение по высоте ±3 и ±5 мм, по длине и толщине ±5 и ±6 мм соответственно) допустима кладка на кладочном растворе с применением нормативного легкого песка, который следует применить для исключения мостиков холода [2].

В настоящее время на высотных зданиях применяют различные системы защитно-отделочных покрытий на относе (навесные вентилируемые фасады). Эти системы очень эффективны в сочетании с конструктивным исполнением наружных стен из ячеистого бетона. Действительно, такие системы с вентилируемым продухом способствуют интенсивному удалению излишней производственной влаги из конструкций [3]. В таком исполнении не имеет существенного значения отпускная влажность материала стен, регламентируемая в обычных конструкциях и учитываемая в теплотехнических расчетах. Кроме того, в этих условиях обеспечена равновесная усредненная влажность материала по всей толщине конструкции. При расчете стен расчетную влажность (по массе) с некоторым запасом следует принимать равной 10% вне зависимости от параметров исходных материалов ячеистобетонных конструкций [8].

Наши исследования показали, что в таких условиях сопротивление теплопередаче Rо может быть менее требуемого сопротивления теплопередаче Rо тр в пределах 5%.

На современном этапе высотного строительства применение ячеистых бетонов экономически обосновано и не имеет разумной альтернативы при сравнении с другими вариантами ограждения [6].

Библиографический список

1. Научно-технические основы производства и применения силикатного ячеистого бетона. А.А. Федин. Издательство ГАСИС, 2002 г.
2. «Вопросы технологии ячеистых бетонов и конструкций из них». Под ред. А.Т. Баранова, В.В. Макаревича. М., Стройиздат, 1972 г.
3. К оценке анкерных креплений фасадных конструкций к стенам из ячеистобетонных блоков. А.В. Грановский. Журнал «Технологии строительства», №5, 2008 г.
4. Рекомендации по применению стеновых мелких блоков из ячеистых бетонов. ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко. М., 1992 г.
5. Ячеистые бетоны с пониженной объемной массой. Баранов А.Т., Макаричев В.В. (ред.), 1974 г.
6. Ячеистый бетон автоклавного твердения с улучшенными физико-техническими характеристиками. Лаповская С.Д., Волошина Т.Н., Гаврилюк В.П. Бетон и Железобетон 2012-2.
7. ГОСТ 31359-2007 Бетоны ячеистые автоклавного твердения. Технические условия. 2008 г.
8. ГОСТ 5742-76 Изделия из ячеистых бетонов теплоизоляционные. 2015 г.(переиздание).
9. ГОСТ 21520-89 Блоки из ячеистых бетонов стеновые мелкие. Технические условия. 2003 г.
10. «Бесцементные вяжущие и бетоны на основе топливных зол». А.В. Мироненко, Л.И. Дворкин, М. Стройиздат, 1991 г.
11. ГОСТ 25818-2017 Золы-уноса тепловых электростанций для бетонов. Технические условия. 2017 г.