Перспективы неавтоклавного ячеистого бетона

В последней четверти прошлого столетия наибольшее распространение получил один вид ячеистого бетона – автоклавный газобетон. Производство этого материала требовало значительных энергетических и материальных затрат...

Основным его ингредиентом был кварцевый песок, размалываемый почти до тонкости цемента в гигантских энергоемких шаровых мельницах. Обработку отформованных изделий производили в громадных, тяжелых и дорогих автоклавах диаметром 3,6 м и длиной в несколько десятков метров. Завод должен был иметь специальную котельную, обеспечивающую давление пара 8–12, а иногда и 25 атм, соответственно росла температура пара – источник и энергозатрат, и теплопотерь. На все это закрывали глаза, пока не грянул энергетический кризис. Вдруг оказалось, что энергия имеет цену и немалую.

Неавтоклавный (пропаренный) ячеистый бетон был известен раньше автоклавного, но такого широкого распространения не получил, оставаясь продукцией мелких предприятий, принадлежащих строительным организациям, небольшим акционерным обществам или частным лицам. В чем же причины его второстепенности?

Во-первых, неавтоклавный ячеистый бетон требует повышенного (в 2–4 раза) расхода цемента; во-вторых, его характерные показатели – прочность 2,5 МПа, плотность 700 кг/м3, коэффициент качества 72 – существенно уступают показателям автоклавного бетона (прочность 3,5 МПа, плотность 600 кг/м3, коэффициент качества 162); в-третьих, товарный вид неавтоклавного бетона явно уступает автоклавному главным образом из-за своего серого цвета (следствие применения наиболее часто используемого для неавтоклавных ячеистых бетонов наполнителя – золы ТЭС, содержащей уголь).

Дело в том, что кварцевый песок, успешно применяемый в автоклавных бетонах, является кристаллическим (т.е. не аморфным) инертным веществом и даже в молотом виде не обеспечивает достаточной прочности неавтоклавного ячеистого бетона. Приходится применять золу ТЭС и другие подобные материалы.

Немаловажную роль в принижении качества неавтоклавного ячеистого бетона сыграла и негативная техническая пропаганда, которая, возможно, была необходима сторонникам строительства дорогих заводов автоклавных бетонов. С чьей-то подачи получило распространение мнение о том, что неавтоклавный ячеистый бетон – материал усадочный, и в течение десятилетий тщательно искали усадочные трещины на стенах эксплуатируемых домов. Сейчас искать трещины перестали, но сомнения в добропорядочности неавтоклавного ячеистого бетона остались.

Да, усадка неавтоклавного бетона больше, чем у автоклавного, но дома из этого материала успешно эксплуатируются более полувека и не собираются разваливаться. Кстати, «моральный» износ этих домов наступил раньше физического, так что все претензии – к архитекторам, а не к бетонщикам.

Пришла пора реабилитировать неавтоклавный ячеистый бетон. Начнем с расхода цемента: он составляет 200–300 кг/м3. Да, это больше, чем у автоклавного бетона, но столько же мы расходуем цемента на обычный тяжелый бетон. Достаточное ли это основание для косых взглядов на все заводы ЖБИ?

Да, по прочности и плотности неавтоклавный бетон уступает автоклавному. Но являются ли его показатели достаточными для строительства? Можно ли улучшить эти показатели? На оба вопроса ответ будет положительным.

Да, неавтоклавный ячеистый бетон на золе ТЭС имеет непрезентабельный вид, но опять возникают вопросы. Можно ли золу ТЭС сделать более светлой? Возможны ли другие (не столь серые) наполнители для неавтоклавного ячеистого бетона? И опять на оба вопроса последуют положительные ответы.

Что касается возможного заменителя золы, то здесь требуется аморфный кремнезем. В природе он встречается довольно часто, это диатомит, туф и др. Справедливости ради следует сказать, что уже неоднократно предпринимались попытки использовать эти материалы, но массового распространения они не получили. Может быть, не все до конца исследовали. Например, диатомит является порождением флоры: это части кремнистых водорослей. Вполне возможно, они покрыты тонким слоем органики, и, соответственно, эта пленка требует удаления, например, кратковременным обжигом или воздействием соответствующих химических веществ.

Аморфный кремнезем встречается и в отходах металлургии. Например, известен так называемый микрокремнезем (МК) – вторичный продукт ферросплавного производства
(ТУ 5743-048-02495332-96 «Микрокремнезем конденсированный»), содержащий 80–90% тонкодисперсного аморфного кремнезема.

При сплавлении кварца и железа в электродуговых печах (температура около 2000°С) происходит выделение газообразного кремния, который окисляется до Si02 и оседает в виде высокодисперсных частиц на электрофильтрах. Его плотность г/см3
истинная – 2,24, насыпная 0,2...0,3; удельная поверхность 20...60 м2/г; размер частиц
0,1–0,2 мкм. При взаимодействии с известью МК проявляет свойства активной минеральной добавки. Химический, эмиссионно-спектральный, рентгеновский и другие анализы подтверждают присутствие кремнезема в аморфной фазе.

Микрокремнезем не содержит угля и имеет вид светлого порошка. На его основе разработана добавка ДБКС-200 (ТУ 14-139-172-2001 «Добавка порошкообразная белитокремнеземистая – заменитель цемента»), а также сырьевая смесь для изготовления неавтоклавных ячеистых бетонов (патент на изобретение № 2187485).

Иследованные составы газобетона и его свойства приведены в таблицах 1 и 2. Из таблиц следует, что:

а) возможно изготовление качественного неавтоклавного ячеистого бетона при расходе цемента 8,5% от общего веса сухих ингредиентов (т.е. 40–50 кг/м3 – как у автоклавных бетонов);

б) при плотности бетона 700 кг/м3 возможно достижение прочности свыше 5 МПа;

в) достигнут более высокий коэффициент качества, по сравнению с автоклавным ячеистым бетоном (К=163).

Табл.1

№ п/п	Компоненты, вес, %	Состав, №
		1	2	3	4	5
1	Вяжущее (портландцемент)	8,5	8,5	8,5	8,5	8,5
2	Негашеная известь	II	II	II	II	II
3	Заполнитель (МК + ферро шлак)	35,5	35,5	35,5	35,5	35,5
	при соотношении:	5:95	10:90	50:50	90:10	95:5
4	Порообразователь	0,09	0,08	0,06	0,04	0,03
5	Вода	48	50	58	64	66

Табл.2

№ п/п	Свойства	Состав, №
		1	2	3	4	5
1	Плотность, кг/м3	710	702	699	693	658
2	Прочность, МПа	5,08	5,12	5,49	5,42	4,01
3	Коэффициент качества	142	148	161	163	141

Полученный ячеистый бетон выдержал 35 циклов попеременного замораживания и оттаивания, он отвердевает не только в обычной пропарочной камере, но и в естественных условиях, т.е. пригоден и для монолитного домостроения.

Безусловно, при сопоставлении эффективности автоклавных и неавтоклавных ячеистых бетонов последнее слово должна сказать экономика. Строительство каждого завода автоклавного ячеистого бетона начиналось с тщательного экономического анализа, определяющего себестоимость продукции. Интересно, что показала бы подстановка в этот анализ современных расходов на энергию, сырье и зарплату?

В пользу экономических преимуществ современного неавтоклавного ячеистого бетона говорит то, что соответствующие небольшие заводы начали строить частные предприниматели на собственные деньги. Значит, это выгодно!