Что лучше: газобетон или пенобетон?

Цель настоящей статьи: положить конец неутихающим неаргументированным спорам на просторах Интернета, о том, какой стеновой материал лучше: пенобетон или газобетон. В этой статье не будет абстрактных рассуждений: мы приведем лишь проверенные факты, полученные при научных исследованиях и опубликованные в специальной литературе.

Пенобетон и газобетон относятся к группе легких бетонов называющихся ячеистыми бетонами. Ячеистый бетон производится из цементного или известкового раствора, в котором воздухсодержащие поры и капилляры образуются в результате действия газо- или пенообразователя. Свойства ячеистых бетонов напрямую зависят от вида, структуры и размеров воздухсодержащей матрицы в их структуре. Главным достоинством ячеистых бетонов является легкий вес, хорошие теплоизолирующие свойства, огнестойкость. Использование ячеистых бетонов позволяет экономить средства, как на конструктивных материалах, так и на утеплителях. Ячеистые бетоны производятся различной плотности – от 300 до 1800 кг/м3 в зависимости от назначения – структурный конструкционный газобетон, перегородочный материал или стеновой утеплитель. Интересно, что первоначально, пока их свойства не были изучены как следует, ячеистые бетоны использовались только в качестве утеплителя.

Виды ячеистых бетонов:

  1. Газобетон
    Газобетон производится путем добавления газообразующих компонентов в цементно-песчаный, известково-песчаный или в цементно-известково-песчаный раствор. В качестве компонентов газообразователей используется алюминиевая пудра, перекись водорода или отбеливатель и карбид кальция. В результате химических реакций высвобождаются соответственно водород, кислород или ацетилен. Газообразование приводит к увеличению объема материала. Выходя из материала, газ оставляет многочисленные открытые поры и капилляры относительно большого диаметра (по сравнению с другими видами ячеистых бетонов).

  2. Пенобетон
    Производство пенобетона гораздо проще и дешевле, по сравнению с более высокотехнологичным газобетонным производством. В процессе производства не происходит никаких химических реакций. Пенобразование в бетонном растворе достигается использованием пенящихся поверхностно активных детергентов (моющих средств), сапонина, или гидролизатов белка (кератина). Ячеистая структура пенобетона получается при смешивании пенообразующего агента с водой или с цементно-песчаным раствором. Поскольку при твердении цементного камня газ не покидает материала, образующиеся ячейки имеют закрытую структуру. Из-за отсутствия избыточного давления газа, поры и капилляры образуются только за счет выхода (испарения) из структуры материала воды. Эти поры имеют очень небольшой размер по сравнению с порами в газобетоне.

  3. Комбинированный ячеистый бетон Существует достаточно редкая комбинированная технология, сочетающая газообразование путем введения в состав алюминиевой пудры и пенообразователь (белковый клей). [Rudnai G. Light weight concretes. Budapest: Akademi Kiado, 1963.]

Автоклавный и неавтоклавный ячеистый бетон
Исходя из условий ухода за бетоном в процессе твердения (набора прочности) ячеистый бетон может быть автоклавным или неавтоклавным. Технология ухода за бетоном в процессе набора прочности напрямую определяет итоговую прочность бетона на сжатие, степень усадки, трещинообразование, влагопоглощение. Набор прочности бетона в стандартных условиях в присутствии избытка влаги представляет собой достаточно длительный процесс.

Автоклавирование ячеистого бетона (процесс высокотемпературной обработки при повышенном давлении) приводит к потенцированию химических реакций между известью и силикатными / алюминиевыми составляющими материала. В результате происходит образование высокопрочных гидросиликатов кальция типа тоберморита и гидроалюмината или гидрогранатов различного состава. Автоклавирование бетона при температурах 140 - 250 С приводит к повышению устойчивости и прочности его пространственной коагуляционной структуры. Автоклавирование проводят в течение 8-16 часов, а режимы рабочего давления устанавливают впределах 4-16 МПа [RILEM recommended practice. Autoclaved aerated concrete/ Properties, testing and design. E&FN SPON, 1993.] . Автоклавировние значительно сокращает усадку бетона и трещинообразование. [Schubert P. Shrinkage behaviour of aerated concrete. In: Wittmann FH, editor. Autoclaved Aerated Concrete, Moisture and Properties. Amsterdam: Elsevier; 1983. p. 207-217.]

Микроструктура ячеистых бетонов
Способ производства ячеистого бетона (газо- или пенообразование) напрямую оказывает влияние на микроструктуру материала, и, следовательно, на его физические свойства. Структура ячеистого бетона определяется его твердой пространственной микропористой матрицей и наличием макропор. Макропоры ячеистого бетона образуются благодаря расширению материала под воздействием давления газа. Микропоры образуются в стенках макропор ячеистых бетонов под воздействием влаги. [Alexanderson J. Relations between structure and mechanical properties of autoclaved aerated concrete. Cem Concr Res 1979;9:507-514.] Микропоры или микрокапилляры в стенках между ячейками бетона имеют диаметр около 50 nm. В структуре ячеситых бетонов также присутствет некоторое количество макрокапилляров диаметром от 50 nm до 50 μm. Макропоры ячеистых бетонов имеют диаметр более чем 60 μm. Наличие макропор в стурктуре ячеистого бетона не снижает его механической прочности на сжатие [Там же]. Свойства ячеистых бетонов зависят от пропорционального распределения в структуре материала пор различного диаметра. [Prim P, Witmann FH. Structure and water absorption of aerated concrete. In: Wittmann FH, editor. Proceedings Autoclaved Aerated Concrete, Moisture and Properties. Amsterdam: Elsevier; 1983. p. 43-53.] Структуры автоклавного ячеистого бетона и неавтоклавного газобетона имеют существенные различия, вызванные разницей в режимах гидратации связующего вещества, которые в итоге приводят к различиям в свойствах материалов. Неавтоклавный ячеистый бетон имеет в своем составе преимущественно мелкие поры и микрокапилляры, формирующиеся под воздействием испаряющейся воды, не задействованной при гидратации цемента или извести. [Tada S, Nakano S. Microstructural approach to properties of moist cellular concrete. In: Wittmann FH, editor. Proceedings Autoclaved Aerated Concrete, Moisture and Properties. Amsterdam: Elsevier; 1983. p. 71-89.]

Пористость и свойства ячеистых бетонов
Поскольку пористость ячеистых бетонов может достигать 80%, то такие свойства ячеистых бетонов как прочность на сжатие, паропроницаемость, водопоглощение и степень усадки напрямую зависят от особенностей пористой структуры материала. Соотношение количества пор разного диаметра и структуры зависит от состава сырья и методов ухода за бетоном во время набора прочности. Чем больше в структуре ячеистого бетона макропор, тем тоньше стенки ячеек, и тем меньше в составе материала микропор. Принудительная сушка ячеистого бетона в печах (не автоклавах) может приводить к разрушению ячеистой структуры [Day RL, Marsh BK. Measurement of porosity in blended cement pastes. Cem Concr Res 1988;18:63 -73]. Плотность ячеистых бетонов зависит от компактности и пористости. Чем больше в структуре ячеистых бетонов макропор, тем меньше плотность материала.

Проницаемость ячеистых бетонов
Проницаемостью ячеистые бетоны обязаны своей пористой структуре. Проницаемость отличается у ячеистых бетонов с открытой и закрытой пористой структурой. Только непрерывно соединяющиеся поры с открытой структурой позволяют газам проникать через всю толщу ячеистого бетона. Для автоклавных ячеистых бетонов такой разницы не наблюдается: хотя структура пор у автоклавного пенобетона и автоклавного газобетона значительно отличается, характеристики проницаемости материалов остаются примерно одинаковыми. Наличие крупных пор не сказывается значительно на увеличении проницаемости материалов. [Jacobs F, Mayer G. Porosity and permeability of autoclaved aerated concrete. In: Wittmann FH, editor. Proceedings Advances in Autoclaved Aerated Concrete. A.A. Balkema, 1992. p. 71-76].

Химические характеристики
При автоклавирвании ячеистого бетона кальций, соединяясь с силикогидратом образует тоберморит. В состав продуктов реакции входит смесь кристаллического, полукристаллического и аморфного тоберморита. Макрокапилляры выстилаются плоскими кристаллами тобеморита с двойной силикатной структурой. Эта структура остается неизменной во времени и при воздействии высоких температур [Mitsuda T, Chan CF. Anomalous tobermorite in autoclaved aerated concrete. Cem Concr Res 1977;7:191-194.]

Кристаллическая структура неавтоклавного ячеистого бетона меняется в течении пооцесса гидратации: от игольчатых кристаллов к гексагональным и сблокированным кальцитным кристаллам [Tada S, Nakano S. Microstructural approach to properties of moist cellular concrete. In: Wittmann FH, editor. Proceedings Autoclaved Aerated Concrete, Moisture and Properties. Amsterdam: Elsevier; 1983. p. 71-89.]

Прочность ячеистого бетона на сжатие
Состав бетонной смести, способ порообразования, структура пор, их размер, возраст бетона, и водонасыщение оказывают существенное влияние на прочность ячеистого бетона. Сокращение плотности ячеистого бетона из-за увеличения количества макропор приводит к снижению прочности материала [Pospisil F, Jambor J, Belko J. Unit weight reduction of fly ash aerated concrete. In: Wittmann FH, editor. Advances in Autoclaved Aerated Concrete. A.A. Balkema, 1992. p. 43-52. ] Прочность на сжатие ячеиcтого бетона уваеличивается линейно с увеличением плотности материала. Автоклавирование значительно увеличивает прочность ячеистого бетона на сжатие за счет образования стабильных форм тоберморита [Rudnai G. Light weight concretes. Budapest: Akademi Kiado, 1963.] 

РЕКЛАМА

КНИГИ

ПОХОЖИЕ МАТЕРИАЛЫ

КОЛЛЕКЦИЯ ОШИБОК

Test

АМЕРИКАНСКИЕ ИНТЕРЬЕРЫ

Test

Яндекс цитирования

 

© 2008-2013 Дачный портал Дача и Дом, Андрей Дачник: строительство дачных домов, дизайн, архитектура, тексты , фото, видео (если не обозначено иное авторство). Перепечатка материалов в любом виде без письменного разрешения запрещена. Вся приведенная на сайте информация является иллюстративным материалом личного опыта автора, и ни при каких условиях не может служить пособием, методикой или руководствовом для выполнения расчетов, проектирования, планирования и производства строительных работ или любых других действий. Используя опыт автора сайта Dacha-Dom.ru, вы делаете это исключительно на свой собственый страх и риск. Во всех случаях автор не может нести отвественности за любые прямые или косвенные убытки и потери, связанные с использованием информации с сайта Dacha-Dom.ru