Итальянские технологии производства пенобетона

Проработав более 30 лет в секторе «легкого пенобетона», компания LastonItalianas.P.a. теперь может давать техническим специалистам, проектировщикам и конструкторам любые советы по использованию легкого пенобетона.

Не имея возможности получить техническую информацию из литературы — сведения о данной области весьма недостаточны, — мы хотели бы сообщить, что все разъяснения в настоящей Технологии являются плодом многолетних исследований и наблюдений — опыта тех, кто многие годы терпеливо изучал все химические и физические явления, связанные с легким пенобетоном. Специалистов этой группы характеризует скромность и трудолюбие. Мы хотели бы отметить, что настоящую Технологию не следует рассматривать как трактат про легкий пенобетон — это наш вклад, который поможет всем тем, кто использует или будет использовать данный материал, который был и остается очень популярным во всем мире благодаря своим интересным и уникальным характеристикам изоляции, легкости и пластичности.

LASTON ITALIANA SPA

Президент компании Luigi- Bevilacqua

Описание материала

За последние десятилетия проведено много исследований в области облегчения бетона, разработаны различные технологии. Самые важные из них — введение смеси легких инертных материалов (газов) — природных или синтетических — или введение воздуха, полученного при химической реакции на производстве и механически с помощью пены.

К этой последней технологии относится получение легкого пенобетона по системе Foamcem (далее лекгий пенобетон Foamcem).

Данная система позволяет вводить в смесь большое количество мельчайших пузырьков воздуха с помощью перемешивания в специальном смесителе пены с цементным тестом или раствором портландцемент–песок. Тягучесть системы позволяет получать различный вес с помощью варьирования пропорции компонентов.

Сегодня, когда энергосбережение жизненно важно, использование изоляционных материалов в строительстве является очень важным фактором, поскольку позволяет соответствовать некоторым основным требованиям в рамках данной проблемы.

Одной из основных характеристик легкого пенобетона, изготовленного по технологии Foamcem, является высокая степень термоизоляции, что тесно связано с его удельным весом.

Каждый раз в зависимости от применения материала будет необходимо устанавливать удельный вес, подходящий для данного использования, не забывая о других характеристиках: механическая стойкость, усадка и растяжение.

При изменении соотношения компонентов пена-цемент-песок, система Foamcem позволяет получить легкий пенобетон с плотностью от 300 кг/м3 до 1600 кг/м3. При изменении значений удельного веса и соотношений компонентов смеси легкого пенобетона можно получить различные характеристики (см. табл. 1)

Таблица l

Типология легкого пенобетона, произведенного с помощью технологии Foamcem

Тип	Плотность	Смесь
Легкий	300-600 кг/м3	пена-цемент
Средний	600-1000 кг/м3	пена-цемент-песок
Тяжелый	1000-1600 кг/м3	пена-цемент-песок

Применение

Легкий пенобетон Foamcem с плотностью от 300 до 1600 кг/м3 пригоден для различных применений в строительстве: от изоляционных стяжек до блоков и панелей для несущих стен.

В этом разделе мы рассмотрим изоляционные стяжки на бетонных поверхностях.

Термоизоляция плоских крыш со скатом.

Одним из основных вариантов применения легкого пенобетона Foamcem является изготовление легких покрытий для крыш промышленных и гражданских зданий с современными скатами. Обычно применяемая плотность — 400 кг/м3 с использованием 330 кг портландцемента (325 или 425 в холодное время года). Данную плотность можно увеличить до 500 кг/м3 для изготовления крыш, по которым можно ходить, когда требуется более высокая прочность при сжатии.

Процент допустимого ската оставляет 2–3 %.

Обычно толщина слоя стяжки составляет около 10–15 см, но минимальная толщина должна быть не меньше 4 см.

После 2–3 дней затвердевания ячеистого бетона можно начинать работу по приданию поверхности водостойкости: наклеивать мембраны прямо на пенобетон Foamcem горячим или холодным способом.

Перед затвердеванием пенобетона следует произвести:

- очистку поверхности;

- оштукатуривание возможных щелей между балками;

- установку направляющих на расстоянии 4 м друг от друга;

- возможное формование управляющей кромки;

- закрыть водостоки бумажными затычками.

Помните, что в холодное время года бетон обычно затвердевает дольше, в таком случае мы рекомендуем использовать портландцемент 425 и добавлять к смеси ускоритель твердения.

Полы для зданий гражданского назначения.

В данном случае используемая плотность также составляет 400 кг на кубический метр. Толщина стяжки — минимум 4, а в среднем 6–7 см, однако, для улучшения термоизоляции, можно намного увеличить эту толщину.

В любом случае дополнительные 5 см толщины требуются для укладки пола.

После 2–3 дней затвердевания Foamcem можно начинать следующие работы.

При изготовлении деревянных полов необходимо поверх стяжки уложить водонепроницаемую ткань (так называемый «барьер паропроницаемости») для изоляции от верхнего слоя материала и для предотвращения пропускания влаги, которая может повредить деревянный пол.

Перед началом укладки дерева необходимо также учесть время затвердевания верхнего слоя — обычно цемент-песок — перед укладкой деревянного слоя.

Для получения хорошего результата необходимо:

- очистить поверхность;

- покрыть раствором шланги в полу, если они есть;

- произвести выравнивание высоты;

- произвести возможные контрольные работы и оштукатуривание.

Изоляция чердаков.

Пенобетон Foamcem, плотностью 400 кг/м3, широко используется при строительстве чердаков зданий гражданского назначения, возможно увеличение толщины до 10–20 см и больше, легко достижима хорошая изоляция, как показано в табл. 7.

Никаких особых мер не требуется в том случае, если чердак не будет использоваться в качестве жилого помещения: материал можно оставить без отделки.

Когда требуется определенная степень термо- и звуковой изоляции, на междуэтажном перекрытии и на чердаках совместно со слоем пенобетона Foamcem можно использовать какой-либо изоляционный материал (резина, пробка, полистирол и др.). В такой системе изоляция значительно улучшается.

Полы для промышленных сооружений.

В последние годы произошло значительное развитие системы отопления пола.

Данная система состоит из змеевика с горячей водой под бетонным основанием полов промышленного здания. Специалисты решали проблему того, как поместить изоляционную стяжку между основанием и системой отопления так, чтобы тепловая энергия не рассеивалась. В результате нескольких исследований было установлено, что укладка слоя епнобетона Foamcem между землей и системой отопления — хорошее решение, не требующее дополнительных расходов на строительство.

Стандартный процесс:

- изготовить отливку из легкого пенобетона Foamcem минимальной толщиной 15 см, плотностью 500 кг/м3;

- после 3–4 дней установить систему отопления;

- установить электропроводку;

- минимальная толщина укладки бетона — 15 см.

Заполнение промежуточного пространства.

Легкий пенобетон Foamcem низкой плотности (300–400 кг/м3) может быть использован для заполнения каналов подземных трубопроводов для защиты и изоляции. Также его можно использовать для заполнения впадин в земле, пустых пространств в тоннелях и так далее.

Элементы, необходимые для приготовления пенобетона Foamcem

Компоненты, требуемые для производства легкого пенобетона Foamcem:

- оборудование (аэратор, смеситель, насос);

- материалы (пена, цемент, песок,вода).

Аэратор. Это генератор пены, состоящий из компрессора и вспенивателя. Компрессор подает необходимое количество воздуха в генератор пены, который превращает в пену смесь Foamcem–вода. Этот аппарат имеет небольшие размеры, производит устойчивую и однородную пену. Отличительная особенность аэратора — способность производить пену непрерывно, в то время как обычно подобным устройствам требуется перерыв для перезарядки. Другая полезная характеристика — возможность изменения по желанию «консистенции» (устойчивости) и веса пены.

Смеситель. Смеситель, изготовленный Laston Italiana Spa, состоит из резервуара (около 800 литров) с вращающейся мешалкой внутри, обеспечивающей гомогенность смеси. Эта простая и функциональная машина значительно сокращает время работы и, таким образом, трудозатраты. Например, модель 5/8 всего с 2 рабочими позволяет производить и укладывать от 30 до 40 м3 материала за один день (8 ч).

Производимые модели:

- смеситель 5/8/L, емкость 800 л для смесей, плотностью от 300 до 800 кг/м3, мощность двигателя HP 4;

- смеситель 5/8/S емкость 800 л для смесей, плотностью от 300 до 1600 кг/м3, мощность двигателя HP 7,5;

- смеситель 10/16 емкость 1600 л для смесей, плотностью от 300 до 800 Kg/m3, мощность двигателя HP 10;

- смеситель 10/16/S емкость 1600 л для смесей, плотностью от 300 до 1600 кг/м3, мощность двигателя HP 12,5.

Насос. Наиболее пригодным для легкого пенобетона оказался насос со шнеком, в котором специальный ротор двигается внутри резинового статора. Производимые модели:

- насос 2/5 с мощностью двигателя HP 7.5 и насос 2/10 с мощностью двигателя HP 10 для смесей, плотностью от 300 до 800 кг/м3 только с цементом.

- насос 2/15 с мощностью двигателя HP 15 для смесей, плотностью от 300 до 1600 кг/м3 (другие характеристики этого насоса: высота подъема 10–20 м, максимальная дальность подачи смеси 50–60 м, количество подаваемого материала около 1 м3 в 2–4 мин.).

Пенообразователь Foamcem. Характеристики пенообразователя:

- физическое состояние: жидкость;

- цвет: темный;

- удельный вес: при 15 °C = 1,13 + 0,02 Ph: 6,7 + 0,3;

- вязкость: при 20 °C = 17 + 5 CS при 0 °C =40 + 10 CS;

- растворимость: в H2O — неограниченная;

- точка замерзания: –15 °C;

- горючесть: негорючее;

- стабильность: 3 года при хранении в заводской запечатанной упаковке при 20 °C:

Foamcem — это пенообразователь на основе белка для производства легкого пенобетона. Foamcem образует плотную и устойчивую пену, стойкую при смешивании с цементной пастой, и поддерживаемую до ее отвердения.

Пена Foamcem — это кремообразная: кремового цвета жидкость, содержащая пузырьки воздуха, размером от 0,3 до 0,8 мм. Вес пены должен быть от 60 до 70 г/литр. Необходимо заметить, что неправильный вес пены приведет к получению материала, не соответствующего стандартам.

Характеристики Foamcem не влияют на минералогические процессы цемента и извести. Легкий пенобетон, полученный с помощью пенообразователя Foamcem, отличается от обычной цементной смеси только высоким содержанием пузырьков воздуха, поскольку следов самого пенообразователя Foamcem не остается.

Цемент. Любая марка цемента пригодна для производства легкого пенобетона. Однако мы рекомендуем использовать портландцемент или пуццолановый цемент марки 325/425. Это особенно предпочтительно, когда необходим градиент изоляции террас. Цемент должен быть свежим. Использование старого цемента, очевидно, приведет к более длительному времени затвердевания, и возникнет опасность разрушения воздушных пузырьков в пене. Использование старого цемента приводит также к образованию комков, которые не позволят цементу в полной мере набрать прочность.

Чем тоньше цемент, тем проще цементной пасте вбирать пузырьки воздуха и создавать ячеистую структуру материала.

Для условий европейской зимы рекомендуемый тип цемента — Portland 425 (для всех типов работ, но особенно при строительстве чердаков). Поскольку при изготовлении легкого пенобетона используется большое количество воды, предпочтительно выбирать те типы цемента, которые допускают наибольшее количество воды.

Песок. Как и при приготовлении обычного цемента, выбор хорошего наполнителя сильно влияет на характеристики изготовленных объектов. Выбор хорошего песка очень важен для приготовления легкого пенобетона. Это влияет как на конечный продукт, так и на окружающую среду, на чистоту и на вид гранулометрической кривой. Песок может быть кремнистым или известковым, речным или дробленым. Очень важно, чтобы не присутствовало никаких органических веществ, поэтому песок перед использованием рекомендуется промывать.

Принципиальное различие между дробленым и речным песком заключается в различной удельной поверхности и абсорбции малого или большого количества воды. Для дробленого песка, имеющего большую удельную поверхность, потребуется большее количество цемента для получения такой же конечной прочности. Данный тип песка, имеющий также более высокую адсорбционную способность, потребует, следовательно, большее количество воды в смеси.

Гранулометрическая кривая наполнителя имеет большое значение в производстве легкого пенобетона.

При расчетах гранулометрической кривой мы будем использовать кривую Фуллера, выражающуюся формулой:

d\D

где d — диаметр сита; D — максимальный диаметр.

В табл. 2–5 показаны идеальные кривые, которые более всего подходят для производства продуктов различной плотности.

Вода. В целом, можно использовать любую воду, не загрязненную маслом или жирами и не содержащую органические материалы.

Количество воды, добавляемой для получения различной плотности, варьируется от 60 до 75 литров, из которых: 50 литров — для смешивания с 100 кг цемента и от 10 до 25 литров — для добавления в пену.

Как и для обычного бетона, для легкого пенобетона соотношение вода/цемент влияет на механическую устойчивость и стабильность размеров материала.

Таким образом, рекомендуется уменьшить количество воды, но в разумных пределах.

Добавки. Использование добавок обычно не требуется, так как очень немногие из них совместимы с пенообразователем Foamcem.

Добавки используются в зимнее время, особенно в условиях европейского климата, плоских крыш, фундаментов, чердаков, или для изменения времени затвердевания цемента.

При изготовлении смеси заранее необходимы специальные продукты для лубриканты для опалубки.

Рис. 1, 2. Гранулометрические кривые

Как готовить легкий пенобетон

1. Смешивание: компоненты необходимо поместить в работающий смеситель в следующей последовательности: вода, цемент и песок (при необходимости). На данном этапе начинается образование пены, происходящее до наполнения смесителя.

2. Заливка: оставьте пену на несколько секунд, пока она не соединится с цементной смесью, включите насос, подающий материал к месту использования.

3. Использование автобетономешалки: если нет специального смесителя, можно использовать бетономешалку инверсионного типа или автобетономешалку, хотя в этом случае нельзя гарантировать плотность материала. Рекомендуется добавить в смесь большее количество пены для восполнения той ее части, которая будет разрушена при перемешивании во время перевозки.

4. Затвердевание происходит так же, как и затвердевание обычного бетона, за исключением некоторых отличий, которые будут рассмотрены ниже.

5. Хранение: хранение изделий из легкого пенобетона — как минимум 28 дней, но вследствие замкнутой ячеистой структуры всегда рекомендован более длительный период.

6. Обращение — как с обычным бетоном.

В жаркое время года легкий пенобетон следует хранить в увлажненном виде для предотвращения быстрой дегидратации цемента, что может привести к уменьшению прочности.

Методы отверждения

· Естественное затвердевание.

· Ускоренное затвердевание: с использованием добавок (горячий воздух, пар).

Естественное затвердевание обычно происходит на месте производства: на стройке при формовании или на фабрике после изготовления.

В первом случае сильное влияние оказывают метеорологические условия, особенно летом и зимой. Для предотвращения избыточного испарения в летний период необходимо увлажнять поверхность смеси в течение 2 или 3 дней. В зимний период необходимо использовать подходящий ускоритель твердения для предотвращения замерзания.

Ускоренное затвердевание, как уже было указано, обычно производится с помощью добавок.

Использование горячего воздуха для отверждения легкого пенобетона позволяет отвердить изготовленные изделия за 1 день.

Наиболее подходящий способ отверждения горячим воздухом:

- сразу после отливки поместить изделия в сушильную камеру, заполнить камеру целиком;

- закрыть камеру;

- начать подачу горячего воздуха, в первый час температура не должна превышать 30 °C;

- со второго часа постепенно повышать температуру так, чтобы в конце третьего часа температура составляла 50–60 °C;

- поддерживать эту температуру в течение еще 3–4 часов;

- в начале 7-го часа от времени начала подачи горячего воздуха начать понижение температуры;

- в течение 2-х часов снизить температуру до температуры окружающей среды.

- материал можно вынимать из камеры и отправлять на склад.

Необходимо подчеркнуть, что в камере должно быть минимум пустого пространства.

Отверждение легкого пенобетона паром происходит также как и в случае обычного бетона. Однако необходимо учесть следующие требования:

- начинать отверждение паром можно только через 5–6 часов спустя после отливки;

- следует убедиться, что материал начал затвердевать;

- полный цикл затвердевания — около 8 часов;

- в первые 2 часа температуру необходимо медленно и постепенно довести до 60 °C;

- эту температуру поддерживать еще 4 часа;

- между седьмым и восьмым часом надо снизить температуру до температуры окружающей среды.

Примечание: если необходимо сократить время затвердевания (около 5–6 часов), можно использовать горячую воду для приготовления смеси или горячий воздух в первые 2 или 3 часа затвердевания.