Вариатропный пенобетон

Вариатропныйобъект характеризуется тем, что по меньшей мере вдоль одной из геометрическихосей хоть одно его свойство закономерно изменяется. Рассмотрим такой объект,как атмосфера Земли. Барометрическое давление атмосферы закономерно понижаетсяс высотой, что позволяет отнести воздушный океан к вариатропным объектам.

Весьмацелесообразна вариатропная макроструктура для ячеистобетонных строительныхэлементов — стеновых панелей, плит покрытий и перекрытий. Воспринимаемый имикомплекс внешних воздействий (изгиб, эксцентричное приложение сжимающейнагрузки, градиенты температуры и влажности, агрессивная среда воздушногобассейна промышленных городов) создает в них неоднородное поле напряжений, ипереход от однослойных конструкций к вариатропным позволит не только повыситьих долговечность, но и снизить расход материальных, трудовых и энергетическихресурсов при их изготовлении и эксплуатации.

Вариатропиядостаточно широко используется в технологии ячеистых бетонов, но есть одиннюанс. Термином «ячеистый бетон» обозначают два существенно различающихся видаматериалов — газобетон и пенобетон. У них одинаковое назначение и схожиеэксплуатационные свойства, но есть и различия.

Понятиевариатропный ячеистый бетон чаще всего относят к изделиям из газобетона; ихобычно изготовляют путем уплотнения выступающего над бортами формыповерхностного слоя толщиной 2–5 см, так называемой горбушки. Уплотняют обычножестким прикатывающим валом, опирающимся на борта формы. Для пенобетона такойспособ не вполне пригоден.

Существеннымотличием пенобетона от газобетона является повышенное содержаниеповерхностно-активных веществ (ПАВ), составляющих основу пенообразователей. Этивещества сильно замедляют схватывание пенобетона, более надежно блокируютконтракционную пористость перегородок между ячейками и затрудняют выдавливаниеиз них газа.

Припервых попытках прикатки пенобетон вел себя как пористая резина: послепрохождения вала прикатанная поверхность снова поднималась почти на прежнюювысоту. Несколько, но незначительно помогла насечка поверхности пенобетонаперед прикаткой.

Неменее важным фактором, осложняющим прикатку пенобетона, является отсутствие унего горбушки. Дело в том, что неизбежным следствием уплотнения объектаявляется уменьшение его объема, и вследствие этого толщина пенобетонногоизделия после уплотнения его поверхности станет меньше проектной. С учетомэтого при попытках уплотнить поверхность пенобетонного изделия нужно либозаранее увеличить высоту формы (возможно, применяя дополнительные съемныебортики), либо создавать искусственную горбушку, добавляя в смесьгазообразователь. Не исключено, что после таких сложностей придется еще икалибровать изделие.

Технологиягазобетона располагает и другими приемами создания макроструктуры переменнойплотности, не связанными с механическим выдавливанием газа из ячеек, например,за счет пассивации или активизации процесса газообразования. Некоторые изспособов применимы и в технологии пенобетона.

Например,прием дегазации локальной зоны за счет воздействия на реологическиехарактеристики смеси, в частности, путем ее тиксотропного разжижения. Согласноэтому методу, в ячеистобетонную смесь погружают вибрирующий вертикальныйстержень (рис. 1). Вблизи стержнясмесь разжижается и дегазируется, газовые ячейки всплывают и лопаются, апотяжелевшая дегазированная смесь стекает вдоль стержня на дно формы, образуяплотный придонный слой.

Обозначенияна рис. 1: 1 — форма, 2 — залитая вформу ячеистобетонная смесь, 3 —вибрирующий стержень, 4 — балка,несущая несколько вибрирующих стержней, 5— вибратор, 6 — плотный придонныйслой. Если редкой гребенкой из таких вибрирующих стержней пройтись вдоль формыс залитой пенобетонной смесью, то всё дно формы будет покрыто плотным слоем.

Длятого чтобы подобным образом получить не нижний, а верхний уплотненный слой,необходимо выдержать пенобетонную смесь до схватывания и затем с помощьюлегкого поверхностного вибратора, обеспечивающего небольшую глубину проработкиматериала, разжижить и дегазировать поверхностный слой. Для обеспечения надлежащейкалибровки изделия устройство должно иметь ограничители глубины погружения,опирающиеся на борта формы.

Крометого, разработана специальная машина для получения уплотненного слоя наповерхности пенобетонных изделий (рис. 2).Она не имеет прикатывающего вала, но гарантированно создает на поверхностиизделия слой переменной плотности. Более того, машина решает проблему дефицитаобъема уплотняемого пенобетона, позволяя обходиться без съемных бортиков и бездобавки газообразователя.

Машинавыполнена переносной. Ее устанавливают краном на форму с залитой пенобетоннойсмесью, в течение нескольких минут обрабатывают изделие и затем переносят наследующую форму.

Машинавключает в себя плоскую раму из швеллеров 7с перемещающейся по ней кареткой 8,на которой установлены приводные щетки 9,приводимые в возвратно-поступательное движение электродвигателем 10. На каретке 8 установлен бункер 11для дисперсного материала 14,засыпаемого через люк 15. В нижнейчасти бункера имеется щелевая течка, перекрываемая пульсирующим клапаном 12, который приводится в движениемотором 13.

Поверхностьнеотвердевшего пенобетонного изделия обрабатывается приводными металлическимищетками, которые разрушают ячеистую структуру и позволяют удалять газ изповерхностного слоя изделия. Чтобы получить слой переменной плотности, щеткидолжны нести на себе иглы разной длины (предложение Г. П. Баландина и Н. И.Федынина).

Локальноеразрушение ячеистой структуры, приводящее к повышению плотности материала,неизбежно уменьшит толщину обрабатываемого слоя, то есть нарушит геометрическиеразмеры изделия. Чтобы этого не произошло, необходимо восполнить потери объема,например, путем введения компенсирующего ингредиента.

Впростейшем случае таким компенсирующим ингредиентом может быть сухая смесь, изкоторой выполнено все изделие, а, учитывая неизбежность повышения плотности (азначит, и прочности) бетона в этом слое, роль дисперсного ингредиента можетвыполнять один только наполнитель без вяжущего — песок, зола и т. п. В другихслучаях роль компенсирующего дисперсного ингредиента играет какая-либофункциональная добавка, например, декоративная (в том числе цветная), гидроизолирующая,огнеупорная, защищающая от излучений, бактерицидная и т. д. и т. п.

Например,при внедрении в производство первой машины у строительного треста, которомупринадлежал завод пенобетонных изделий, появилась проблема. Трест строил множество1-этажных сельскохозяйственных сооружений с пенобетонными плитами покрытий. Попроекту, на них требовалось наносить цементную стяжку, выдерживать ее доотвердевания и затем наклеивать на плиты расплавленным битумом рулонную кровлю.

Ана дворе уральская зима, и выполнять перечисленные операции на заводеневозможно — из-за недостатка производственных площадей. И тут выручилавнедряемая машина. В качестве компенсирующего ингредиента применили дисперсныйбитум. Готовили его тут же на заводе демидовским методом (голь на выдумкихитра): кусковый битум марки 5 размалывали в обычной шаровой мельнице, залив внее холодную воду (благо снега было много).

Притермообработке отформованных плит битум, внедренный в поверхностный слой,плавился и образовывал водонепроницаемый слой переменной плотности. Благодаряэтому отпала необходимость в цементной стяжке, в рубероиде, были исключеныработы по нанесению стяжки и наклейке ковра в условиях уральской зимы.

Нетсомнений, что вариатропный пенобетон еще не сказал своего последнего слова.