Опыт производства и применения ячеистобетонных изделий автоклавного твердения в Белоруссии

В статье рассматривается технология производстваи опыт применения ячеистобетонных изделий автоклавного твердения в Белоруссии.

Требования к строительным материалам

Мы живем в эпоху всёнарастающего экологического кризиса. Длительное нарушение равновесия в природезаставило человечество осознать то, что, несмотря на свою очевидность, долгоускользало от его внимания: все живые организмы, населяющие нашу планету,существуют не сами по себе, а зависят от окружающей среды и испытывают ее воздействие.

Следует признать, что вобласти защиты окружающей среды мы продвинулись несколько дальше, чем 50 леттому назад. Предусматривая новое строительство, мы стали осознавать, что всякоездание должно не только отвечать функциональным и эстетическим требованиям, нои не оказывать негативных экологических последствий на окружающую среду. То,что мы строим сегодня, должно и спустя многие годы гармонично сочетаться сокружающей природой и не должно ее загрязнять.

Обычно экономическаядолговечность жилья рассчитывается на 80 лет, а функциональная долговечностьсоставляет 40–50 лет. После окончания срока службы здание сносят, и возникаетвопрос утилизации отработанного материала с возможностью его переработки ивторичного использования.

Строительныематериалы, изделия и конструкции составляют 50–60 % от себестоимостистроительства. Выбор эффективных ресурсо- и энергосберегающих, экологическичистых строительных материалов, изделий и конструкций существенным образомпозволит уменьшить стоимость строительства, его трудоемкость и энергоемкостьпри одновременном повышении долговечности, качества и комфортности зданий, атакже значительно снизить негативное экологическое воздействие на окружающуюсреду.

Сырьедля производства строительных материалов должно быть широко распространенным иэкологически чистым материалом. Среди природных такими материалами являютсявода, песок и карбонатные породы (известняк, мел, мергель) и продукты из них — известьи цемент [2]. Например, в России усредненная удельная величина естественныхрадионуклидов известняка — 22,4 Бк/кг, песка — 40,3 Бк/кг, глины — 102,2 Бк/кги гранита — 126,8 Бк/кг [5]. Многосторонний анализ радиационной безопасностисырьевых материалов и строительных изделий показывает преимуществаиспользования в жилищном строительстве изделий из автоклавного газобетона [1].Его радиационный фон в несколько раз ниже, чем у керамического кирпича и тяжелогобетона с использованием гранитного щебня (материала со значительным содержаниеместественных радионуклидов).

Расходсырьевых материалов на единицу продукции должен быть сравнительно невелик,чтобы обеспечить минимальную материалоемкость производства. Энергоемкостьпроизводства самих строительных материалов должна быть минимальной, чтобы сократитьдобычу сырья для производства тепловой и электрической энергии, а также уменьшитьвыброс в атмосферу окиси углерода.

Поданным Федерального союза производителей силикатного кирпича (Германия) припроизводстве 1 м3ячеистого бетона общий расход энергии в среднем составляет 324,11 кВт•ч/м3,а пустотного керамического кирпича — 616 кВт•ч/м3.

Основные характеристики изделий изячеистого бетона

Огромнаяаналитическая работа по технико-экономической оценке различных строительныхматериалов показала, что конструкции из ячеистого бетона по показателямматериалоемкости, энергоемкости, капиталоемкости и общей трудоемкости выгодноотличаются от традиционных стеновых материалов [4, 6, 8, 11]. Например, удельныекапитальные вложения, учитывающие сопряженные затраты на производство сырьевыхи вспомогательных материалов и топливно-энергетические ресурсы, для стен из ячеистогобетона в 1,5 раза меньше, чем из керамзитобетона.

Энергоемкостьпроизводства (с учетом производства вяжущих и заполнителей) ячеистобетонныхпанелей по сравнению с керамзитобетонными панелями меньше примерно в 2 раза иячеистобетонных стеновых блоков в 1,8–2,7 раза меньше, чем у производства керамическихкамней и глиняного кирпича, а расход тепловой энергии при эксплуатации такихзданий (в расчете на 1 м2стены) меньше на 10–40 %. Применение блоков из ячеистого бетона в стенах зданийвместо кирпича трудоемкость строительства сокращает в 1,4–2,0 раза.

Свведением в странах СНГ новых нормативных показателей по теплозащите зданий ихстроительство из традиционных стеновых материалов (кирпич и керамзитобетонныепанели) стало экономически невыгодным, так как потребовало бы увеличения толщиныстен до 1,5–2,0 м.

Изделияиз ячеистого бетона имеют коэффициент теплопроводности в 2–3 раза ниже, чем укирпича и керамзитобетонных панелей. Соответственно, стены из ячеистого бетонав 2–3 раза теплее кирпичных при сохранении толщины стеновых конструкций впределах 400–600 мм. Это выгодно, прежде всего, по экономическим соображениям,так как объем стеновых конструкций уменьшается также в 2–3 раза с одновременнымобеспечением термического сопротивления, соответствующего новым нормативам.

Вэтой ситуации ускоренное развитие производства ячеистого бетона как самогоэффективного, практически безальтернативного и освоенного в промышленных масштабахконструкционно-теплоизоляционного материала является неотложной задачей. Еслиучесть, что объем ячеистого бетона в стеновой конструкции может составлять 70–100%, то наращивание объемов его производства позволит существенно снизить общиетрудозатраты, стоимость строительства и, соответственно, рыночную стоимостьжилья при одновременном обеспечении новых нормативных показателей теплозащитызданий.

Кромеоценки технико-экономических показателей эффективности использования различныхстеновых материалов и изделий, следует остановиться еще на одном немаловажномфакторе, а именно — микроклимате внутрижилищной среды или так называемой комфортностипроживания.

Известнаградация комфортности проживания человека в домах со стенами из различныхматериалов, предложенная зарубежными исследователями на международномсимпозиуме по автоклавным строительным материалам в Ганновере более 20 лет томуназад. Первое место по комфортности, согласно этой градации, занимают дома состенами из дерева, затем — дома со стенами из ячеистого бетона, далее — стеныиз силикатного и керамического кирпича, а стены из керамзитобетона и обычногожелезобетона занимают последние места. Промежуточные места в этой градациизанимают стены со смешанными стеновыми материалами и изделиями.

Каквидно из приведенных данных, по экологическим показателям ячеистый бетоннаиболее близок к деревянным конструкциям.

Использованиеавтоклавного газобетона в зданиях позволяет снизить величину радиационного?-фона в помещениях [7]. Это особенно актуально для регионов Белоруссии,Украины и России, пострадавших от аварии на Чернобыльской АЭС. Ячеистый бетон «дышит»,регулируя влажность в помещениях. Строения из ячеистого бетона являютсяпрактически вечными, причем прочностные показатели со временем повышаются. В отличиеот дерева они не гниют и одновременно обладают свойствами близкими к дереву икамню.

Обследованиядомов с конструкциями из ячеистых бетонов, прослуживших до 60 лет, показалиполную сохранность материала и пригодность для дальнейшей эксплуатации. Болеетого, из всех типов стен эксплуатируемых жилых домов ячеистобетонные являютсясамыми теплыми, то есть энергосберегающими. Их равновесная влажность в 4 разаменьше, чем у деревянных стен, радиоактивность в 5 раз меньше, чем у кирпичныхстен, паропроницаемость (способность «дышать») в 3 раза выше, чем у дерева, в 5— чем у кирпича, в 10 — чем у железобетонных трехслойных панелей [9].

Ячеистыйбетон относится к пожаробезопасным материалам. Он не горит и эффективнопрепятствует распространению огня, а поэтому может применяться для возведениястен всех классов пожарной безопасности [2].

Производство ячеистобетонных изделий

Всвязи с высокой технико-экономической эффективностью изделий из ячеистогобетона автоклавного твердения по сравнению с другими строительными материаламианалогичного функционального назначения, «Основными направлениями развития материально-техническойбазы строительства Республики Беларусь на период 1998–2015 гг.» ячеистобетонныеизделия определены главным стеновым материалом и до 2015 г. существующиемощности по их производству должны быть увеличены в 2,1 раза. Согласно этомудокументу, потребность в изделиях из ячеистого бетона к 2010 г. составит 2951,9 тыс.м3, а к 2015 г.— 3416 тыс. м3.

ВУкраине, согласно государственной программе «Развитие производства ячеистобетонныхизделий и их применение в массовом строительстве Украины на 2005–2011 гг.»планируется увеличение производства ячеистобетонных изделий и конструкций в 2011 г. до 6000–8000 тыс. м3. В 2007 г. в Украинепроизведено около 760 тыс. м3 ячеистобетонных изделий. На 1 тысячужителей произведено около 16 м3изделий, что в 20 раз меньше, чем в Белоруссии.

ВРоссии планируется к 2010 г.увеличение производства автоклавного ячеистого бетона до 6100 тыс. м3и неавтоклавного — до 2600 тыс. м3, а к 2020 г. — до 15 100 тыс. и8100 тыс. м3 соответственно, то есть общее производство бетона на 1тысячу жителей составит 155 м3[9].

Следуетотметить, что в 1991 г.в СНГ было выпущено около 5,7 млн м3 ячеистобетонных изделий, из них1,37 млн м3 армированных стеновых панелей, плит покрытий иперекрытий. В Белоруссии в 1991 г. выпуск ячеистобетонных изделий составил 1,7 млн м3,в том числе 0,34 млн м3 армированных панелей для жилых, промышленныхи общественных зданий.

В 2007 г. в Белоруссии выпускячеистобетонных изделий составил 2,85 млн м3 (табл. 1), из них армированныхизделий (в основном брусковые перемычки) только 8,3 тыс. м3 итеплоизоляционных плит — 28,6 тыс. м3 (Минский КСИ, МогилевскийКСИ). Резкое уменьшение выпуска армированных изделий по сравнению с 1991 г. вызвано ростом малоэтажногостроительства, уменьшением государственного сектора строительства, а также отсутствиемнадежной технологии их производства и современных проектов жилых и общественныхзданий.

Производители	Объем продукции, тыс. м3
	2001 г.	2002 г.	2003 г.	2004 г.	2005 г.	2006 г.	2007 г.
ОАО «Забудова»	217,5	226,5	307,65	354,78	360,0	360,43	394,250
ОАО «Гомельстройматериалы»	143,2	204,6	246,06	280,48	300,4	313,32	354,995
ОАО «Гродненский КСИ»	177,12	213,48	247,17	262,06	262,6	263,4	382,447
АП «Минский КСИ»	126,8	157,9	99,60	144,71	162,1	163,23	218,162
ЗАО «Могилевский КСИ»	316,5	335,7	295,05	344,69	364,3	376,36	419,262
ОАО «Оршастройматериалы»	77,1	81,4	140,48	167,90	186,7	192,86	244,833
ОАО «Березовский КСИ»	53,3	56,1	79,30	116,42	126,0	131,2	267,715
ОАО «Сморгоньсиликатобетон»	146,6	143,53	179,51	234,96	194,1	326,3	392,020
ОАО «Любанский завод стеновых блоков»	66,2	80,2	80,0	112,0	119,3	200,62	188,950
Сумма по всем предприятиям Белоруссии	1324,32	1499,4	1674,8	2018,0	2075,5	2327,7	2862,6

Таблица 1

Полагаем, что в связи сосвоением каркасного строительства высотных зданий, дефицитом рабочей силы пристроительстве, а также необходимостью сокращения сроков строительства иуменьшения трудозатрат объемы производства армированных изделий, естественно,будут возрастать. По нашему мнению, должно быть комплексное применение как армированныхстеновых панелей, плит перекрытий и покрытий, так и неармированных блоков, втом числе и крупноразмерных. Следует отметить, что незаслуженно забыто индустриальноепроизводство составных армированных ячеистобетонных изделий — производствокрупногабаритных изделий из исходных элементов, может существенно улучшитьструктуру и техническую оснащенность стройиндустрии.

Чтобыза почти уже 50 лет развития производства ячеистобетонных изделий в Белоруссиидостичь современных объемов и качества готовой продукции, понадобилось объединениеусилий научно-исследовательских,проектно-конструкторских организаций, машиностроительных и промышленныхпредприятий. Всё это в достаточной мере обеспечивало устойчивое, динамичноенаращивание объемов производства, расширение ассортимента готовой продукции иобласти ее применения в строительстве.

В1965–1967 гг. на предприятиях республики началась реализация первой отраслевой программы развития ячеистобетонных изделий. В1968–1970 гг. в Гродно, Могилеве и Сморгони быливведены в эксплуатацию новые мощности по производству ячеистобетонных изделийпо комплексной вибрационной технологии на базе известково-цементного вяжущего.Однако из-за низкого технического уровня резательного оборудования типа СМ-1211(разработка института ВНИИстроммаш) не удалось освоить в полном объемепроизводство изделий по резательной технологии. Разрезка массивов на мелкиеблоки производилась вручную или так называемыми рамками, что не обеспечивалонеобходимую геометрическую точность изделий. Попытки модернизировать СМ-1211 ивнедрить резательную машину с горизонтальной разрезкой массивов на армированныепанели не увенчались успехом.

Вместес тем использование ячеистобетонных смесей с низким количеством водызатворения, применение смешанного (известково-цементного) вяжущего и другие мероприятияобеспечивали относительно высокие физико-механические показатели и долговечность изделий. Средняя плотность изделийячеистого бетона составляла 700 кг/м3,прочность при сжатии — 4–5 МПа и морозостойкость — не менее 35 цикловпопеременного замораживания и оттаивания. Была значительно расширенаноменклатура изделий выпускаемой продукции, осваивалось производство армированных изделий. Началось массовоепроизводство и использование армированных и неармированных изделий из ячеистогобетона в жилищном и промышленном строительстве.

Наоснове проектных работ институтов «Белгоспроект», «Гродногражданпроект» и др.,наряду с ленточными панелями для промышленного, гражданского (серия 1.030-1Б) и жилищного (серия 88) строительства,в 1974 г.на Гродненском комбинате началось производство ячеистобетонных наружныхстеновых панелей толщиной 24 см, плотностью бетона 700 кг/м3 и высотой наэтаж (размер панели на комнату) для серии дома ГР-116, из которых монтировалисьжилые дома в сочетании с панелями внутренних несущих стен, перекрытий и другихдеталей заводов крупнопанельного домостроения.

В1974 г.Гродно был построен первый 9-этажный крупнопанельный жилой дом серии ГР-119. За35 лет эксплуатации, по данным института «Гродногражданпроект», жалоб жильцовна теплозащитные свойства наружных стеновых панелей не было. В крупнопанельныхдомах наблюдались промерзания наружных стен, особенно в местах стыков панелей,тогда как в домах из ячеистобетонных панелей таких явлений не обнаружено. Приэтом квартиры характеризуются нормальным температурно-влажностнымрежимом как в начале (осень), так и в конце (весна) периодавлагонакопления. Однако в дальнейшем производство двухмодульных панелей былопрекращено из-за нерациональной загрузки автоклавов: их мощность уменьшалась на25 % по сравнению с изготовлением панелей серии 88; и кроме того, изделия имелипониженную трещиностойкость.

В 1977–1980 гг. на предприятиях Белоруссии началасьреализация второй отраслевой программы развития ячеистобетонных изделий.Освоение и внедрение ударной технологии и комплекта нового резательногооборудования на ОАО «Сморгоньсиликатобетон», Гродненском КСМ и другихпредприятиях обеспечило значительное повышение качества готовой продукции.

Начиная с 1985 г. предприятия стали выпускать ячеистобетонныеизделия плотностью 500–600 кг/м3, прочностью при сжатии не менее 2,5–3,5МПа и морозостойкостью не менее 35 циклов. Производство изделий изячеистого бетона, в первую очередь мелких блоков, осуществлялось поотечественной ударно-резательной технологии с использованием опыта резательнойтехнологии фирмы Hebel(ФРГ), Durox(Нидерланды) и др., а производство армированных изделий — по ударной технологиив индивидуальных формах. С применение армированных стеновых панелей ежегодностроилось около 400 тыс. м2 жилых зданий.

Назаводах в городах Гродно, Гомель, Береза мелкие ячеистобетонные блоки выпускаютсяи в настоящее время на линиях типа «Универсал-60».

Всвязи с наращиванием производства ячеистого бетона и размещением его по всемрегионам республики, для уменьшения технологических потерь при производстве иувеличении мощности, НИПИсиликатобетоном и Белгипростромом была разработанапроектно-конструкторская документация линии типа «Силбетблок» с разрезкоймассива на изделия заданных размеров на поддоне формы, то есть без переносазахватом массива. В линии использованы элементы конвейерной иагрегатно-поточной схем производства.

Указанныелинии работают и в настоящее время на Могилевском, Гродненском комбинатах(высота массива 0,6 м)и в ОАО «Сморгоньсиликатобетон» (высота массива 0,9 м). На Могилевском КСИ иОАО «Сморгоньсиликатобетон» после модернизации оборудования была достигнутапроизводительность линии 120 тыс. м3 блоков для кладки на раствор вгод.

В1997 г.в ОАО «Забудова» по технологии фирмы Hebel (ныне холдинг Xella) введен в промышленную эксплуатациюзавод по производству ячеистобетонных изделий. Проектнаямощность УПП «ЗСК» 200 тыс. м3 армированных и неармированных изделийв год. В 2007 г.завод выпустил 394 тыс. м3. Из общего объема продукции около 50 %составляет производство бетона плотностью 400 кг/м3.

ФирмойHebel былизаложены требования к исходным сырьевым материалам, особенно к цементу иизвести (содержание оксида кальция, кинетика гидратации, тонкость помола, срокисхватывания, минералогический состав и др.), превышающие требования ГОСТ и СТБ,то есть нужны были такие цемент и известь, которых в республике и странах СНГпрактически не производились.

Например,сырье месторождения «Колядичи» применяемое для производства цемента на ОАО «Красносельскцемент»и существующая технология производства клинкера с короткими вращающимися печамине позволяют получить клинкер с коэффициентом насыщения выше 0,9 и цемент ссодержанием алита 60–62 %. Предприятия строительной индустрии республики невыпускают известь с содержанием оксида кальция более 80 %, и кинетикагидратации извести не отвечает требованиям DIN 1060.

Специалистамиинженерно-технического центра ОАО «Забудова» и УПП «ЗСК» в ходе проведениякомплекса экспериментов были разработаны рецепты ячеистобетонной смеси дляплотностей бетона 350–700 кг/м3 применительно к сырьевой базе Белоруссии.Внедрено в производство более 30 рецептур, позволяющих производить ячеистобетонныеизделия и конструкции различной плотности и прочности: D350, В1,0; D400,В1,0–1,5; D500, В1,5–2,0; D600, В2,5–3,0; D700,В3,5–5,0.

Заводпроизводит из ячеистого бетона по стандартам Республики Беларусь (СТБ) полныйкомплект материалов на дом:неармированные  блоки (СТБ1117-98), плиты покрытия и перекрытия (СТБ 1034-96), перемычки лотковые иарочные (СТБ 1332-2002), стеновые панели (СТБ 1185-99), элементы лестниц (СТБ1330-2002).

В 2004 г.на Могилевском комбинате силикатных изделий была проведена модернизация однойиз технологических линий по производству ячеистобетонных блоков. Фирмой Masa-Henkeбыл поставлен комплект резательного, транспортного и упаковочного оборудования,а также полный комплект форм для производства ячеистого бетона с применением автоклавовдиаметром 3,6 м.В настоящее время на комбинате ведется модернизация технологических линий типа «Силбетблок»,в частности, устанавливается современное технологическое оборудование фирмы Masa-Henke.

В 2005 г.в ОАО «Сморгоньсиликатобетон» проведена полная реконструкция всего производстваячеистого бетона. В ходе реконструкции были объединены две технологии — отечественнаяударная и немецкая резательная фирмы Masa-Henke. Производительность линиисоставляет 1000 м3изделий в сутки. Из отечественного технологического оборудования было оставленотолько помольное оборудование (мельницы мокрого помола песчаного шлама и сухогопомола известково-песчаного вяжущего), а также 8 автоклавов диаметром 3,6 м. Всё остальноетехнологическое оборудование и системы автоматизированного управлениятехнологическими процессами поставлены фирмой Masa-Henke.

Здесь следует отметить, что практически на всех заводах ячеистого бетонав Белоруссии осуществляется также производство силикатного кирпича. При этомдля обоих видов продукции применяется известково-песчаное вяжущее — совместныйпомол в шаровой мельнице песка карьерной мельнице песка в соотношении примерно1:1. Добавка песка интенсифицирует помол извести, производимой из рыхлых(мягких) пород мела. За счет влаги песка в процессе помола известь предварительноподгашивается, что позволяет за счет регулируемого соотношения песка и известидобиться необходимой кинетики гидратации и, в конечном итоге, температурыразогрева ячеистобетонной смеси в период ее вспучивания, особенно для быстрогасящейсяизвести, производимой, как правило, на заводах Белоруссии.

При использовании известково-песчаного вяжущего во время перемешивания всмесителе известь распределяется в ячеистобетонной смеси равномерно, что обеспечиваетв результате ее (смеси) высокую гомогенность.

На шаровых мельницах была проведена модернизация, обеспечивающая точнуюдозировку компонентов и необходимую тонкость помола песка в шламе и известково-песчаноговяжущего. Удельная поверхность песка в шламе 2700 см2/г, известково-песчаноговяжущего — 4850–5500 см2/г и песка в нем — 1700–1900 см2/г.На автоклавах устанавливается современная отечественная автоматизированнаясистема управления гидротермальной обработки ячеистобетонных изделий.

Специалистами ОАО «Забудова» и ОАО «Сморгоньсиликатобетон» совместно соспециалистами фирмы Masa-Henke была разработана конструкция современной ударнойплощадки грузоподъемностью 15 т. Masa-Henke изготовила и поставила две ударныеплощадки. Оптимальное соотношение массы формы со смесью и верхней рамы ударнойплощадки к массе нижней рамы ударной площадки и массе фундамента, а такжеспециальный профиль эксцентрика кулачкового механизма, обеспечили максимальнуюэнергию удара при минимальной его высоте (подъем верхней рамы с формой).Уровень шума при одновременной работе двух ударных площадок значительно нижетребований санитарных норм.

В ходе процесса формования ячеистобетонной смеси, в зависимости отреологических и тиксотропных параметров смеси и кинетики вспучивания последней,автоматически регулируется интенсивность динамических воздействий за счетплавного изменения высоты и частоты ударов. Расчет режимов формованияячеистобетонной смеси был выполнен согласно «Руководству по ударной технологииизготовления ячеистобетонных изделий», разработанному специалистамиНИПИсиликатобетон (г. Таллин) и Рижского технического университета.

При понижении количества воды затворения и расхода вяжущих материалов (цементаи извести, активностью 70 % и без применения гипса) устойчиво обеспечиваютсявысокие физико-механические показатели бетона, кроме того, интенсифицируютсяпроизводственные процессы.

Для сравнения: на ОАО «Забудова» при производстве ячеистого бетона политьевой технологии фирмы Xella(Hebel)при аналогичной суточной производительности 1000 м3используется 54 формы, а в ОАО «Сморгоньсиликатобетон» при ударной технологии —18 форм, то есть в 3 раза меньше. Отпускная влажность бетона в первом случаесоставляет 35 % по массе, а во втором — 25 %. Время выдержки массива доразрезки на изделия заданных размеров, например, при плотности бетона 400 кг/м3,составляет в ОАО «Забудова» 6 ч в камерах с теплоносителем, а в ОАО «Сморгоньсиликатобетон»— 1,5–2,0 ч в камерах без теплоносителя.

При плотности ячеистого бетона 400 кг/м3 класс по прочностисоставляет В1,5–2,0 и морозостойкость F25. Геометрическая точность изделий составляет +1,0–1,5мм по высоте, длине и ширине.

В2005 г.в ОАО «Любанский завод стеновых блоков» была проведена модернизация одной изтехнологических линий по производству ячеистобетонных блоков типа «Бобруйск-1,2».На линии установлен комплект резательных машин Воронежского ЗАО «Тяжмехпресс».Аналогом является резательная технология, освоенная немецкими фирмами Ytong и Masa-Henke:массив кантуется на 90° на подставной борт-поддон, разрезается на изделиязаданных размеров струнами диаметром 0,8 мм и после автоклавной обработкипроизводится разделение блоков по горизонтальным резам. Помольное,дозировочное, смесеприготовительное и автоклавное (автоклавы проходныедиаметром 2 м)отделения остались прежними.

В2006 г.на Гродненском комбинате строительных материалов введена в эксплуатацию новаялиния по производству ячеистобетонных блоков типа Wehrhahn SMART. Фирмой Wehrhahnбыл поставлен комплект резательных машин, формы, смесеприготовительное,дозировочное и транспортное оборудование, рассчитанные на применение тупиковыхавтоклавов диаметром 3,6 м.Помольное и автоклавное отделение (3 автоклава), а также ударные площадки (2)использованы существующие.

Вотличие от линий Masa-Henke типа VarioBlock, установленных на Могилевском КСИ и ОАО «Сморгоньсиликатобетон», на линииWehrhahn SMART за счет повторного обратного кантования массива на запарочнуюрешетку удаляется нижний подрезной слой массива, который возвращается в технологиюв виде обратного шлама. Разделительная машина для готовой продукции послеавтоклавной обработки не применяется.

Вопрос,как использовать нижний подрезной слоя ячеистобетонного массива до или послеавтоклавной обработки, по нашему мнению, должен решаться при проектировании вкаждом конкретном случае по-своему. Например, он, наряду с использованием втехнологии ячеистого бетона, может быть успешно применен при производстве сухихсмесей (опыт ОАО «Сморгоньсиликатобетон»), в виде дробленого утеплителя,субстрата для выращивания растений, адсорбента, подстилочного слоя наптицефабриках и т. д. [2].

Практическина всех заводах ячеистого бетона в Китае нижний подрезной слой массива послеавтоклавной обработки полностью возвращается в технологию. Производится сухойпомол его совместно с помолом извести или же мокрый с песком при помоле шлама.

ФирмаMasa-Henke в последних проектах предлагает осуществлять дробление и помолбетона от нижнего подрезного слоя с последующей его дозировкой и подачей всмеситель при приготовлении ячеистобетонной смеси.

Известно,что использование мелкого бетонного лома в технологии ячеистого бетона такназываемой «кристаллической затравки» при оптимальном его расходе при прочихравных условиях повышает физико-механические показатели бетона. Максимальнаявеличина добавки бетонного лома составляет 15–17 % в пересчете на сухое вещество.Опыт производства ячеистого бетона с использованием «кристаллической затравки»в ОАО «Забудова» убедительно доказал эффективность данного технологического мероприятия.

Новые производственные мощности

Изучиви проанализировав мировой и отечественный (ударная технология) опытпроизводства ячеистобетонных изделий, в 2007 г. Белоруссия приступила к реализациипроектов строительства заводов по производству эффективных ячеистобетонныхизделий нового поколения годовой мощностью 300–350 тыс. м3 свозможностью увеличения мощности до 400 тыс. м3.

Ударнаятехнология базируется на использовании ударных воздействий для тиксотропногоразжижения высоковязких смесей, энергию и частоту которых назначают в зависимостиот реологических свойств смеси (патенты РФ №№ 66988, 1049250, 1058187, 1081967).

Посравнению с литьевой ударная технология позволяет уменьшить расход сырьевыхматериалов: цемента — на 20–30 %, извести — на 10–15 %, газообразователя — на 5–10%. При этом время выдержки на посту вызревания сокращается до 1–1,5 ч, аэнергозатраты при автоклавной обработке уменьшаются в среднем на 8–10 %.

Сочетаниеотечественной ударной технологии с резательной технологией немецких фирм Masa-Henke,Wehrhahn и др., обеспечивающей геометрическую точность изделий +1,5 мм по высоте, длине иширине, позволит наладить выпуск продукции со стабильными физико-механическимипоказателями, не только соответствующими лучшим мировым аналогам, но ипревосходящими их по некоторым параметрам. Например, отпускная влажностьготовых изделий при ударной технологии составляет 25 % вместо 35 % при литьевой.

В настоящее время проектируются и строятся новыезаводы по производству ячеистобетонных блоков на Минском КСИ годовой мощностью300 тыс. м3, на ОАО «Красносельскстройматериалы» — 220 тыс. м3,ОАО «Оршастройматериалы» — 300 тыс. м3, ОАО «Березовский КСИ» — 300тыс. м3, СООО «Славушка» (Климовичи) — 300 тыс. м3, ООО «Евроблок»(Минск) — 350 тыс. м3, ЗАО «КварцМелПром» (Малоритский р-н) — 350тыс. м3, ОАО «Забудова» (Молодечненский р-н) — 350 тыс. м3,а также планируется модернизация в ОАО «Гомельстройматериалы» с увеличениемгодового объема производства до 400 тыс. м3. Ввод в эксплуатациюновых мощностей планируется осуществить в течение 2008–2010 гг.

Пристроительстве новых и реконструкции действующих в странах СНГ (в первую очередьв России, Белоруссии и Казахстане) заводов ячеистого бетона немецкие фирмы —поставщики оборудования для производства ячеистого бетона (Masa-Henke, Wehrhahnи др.) предлагают ударную технологию производства неармированных ячеистобетонныхблоков. Признавая ее преимущества по сравнению с литьевой, фирмы оченьосторожно относятся к использованию ударной технологии в производствеармированных ячеистобетонных изделий.

Известно, что приформовании армированных массивов по литьевой технологии наблюдается такназываемое «всплытие» арматуры, обусловленное увлечением (смещением) арматурныхстержней вверх вспучивающейся смесью. Это явление уводит каркас от проектногоположения в массиве и создает дополнительные напряжения от упругих силарматуры, что отрицательно сказывается на качестве армированных изделий. Приударном формовании «всплытия» арматурных каркасов не наблюдается.

При производствеармированных ячеистобетонных изделий определяющее значение приобретает созданиеоптимальной структуры бетона в околоарматурном пространстве.

При литьевом способеформования часто наблюдается неполное обволакивание смесью арматурных стержней,особенно в верхней части, обусловленное недостаточным для заполнения пустотоколо арматуры гидростатическим давлением смеси. Поскольку при ударномформовании мы имеем дело с низким водотвердым отношением, ликвидация этогоявления приобретает определяющий характер для обеспечения необходимого сцепленияарматуры с бетоном.

При ударном формованииускорения колебаний смеси от удара находятся в проделах от 10 до 30 м/с2и перегрузки, складываясь с гидростатическим давлением, ликвидируют пустоты уарматурных стержней.

Инаконец, на образование структуры бетона в околоарматурном пространствеоказывают колебания смеси, арматурных стержней, самих каркасов и формы. Этиколебания имеют различную частоту, интенсивность, а главное, разнуюдлительность. Из-за различных параметров колебаний элементов системы во времяударного формования непосредственно около арматуры образуется область, вкоторой смесь находится постоянно в предельно разрушенном (разжиженном)состоянии. За счет этого обеспечивается плавный переход от практически плотногобетона у арматуры до ячеистой структуры основного бетона, причем толщинапереходного слоя составляет 3–7 мм. Это способствует отсутствию «теней» ипустот у арматуры, то есть полному обволакиванию смесью арматурных стержней иувеличению сцепления арматуры с бетоном в готовых изделиях.

При этом сцеплениеарматуры с бетоном находится в пределах 34–40 % от прочности на сжатие бетона,в то время как прочность на изгиб находится в интервале 23–30 % от прочностибетона. Ударная технология обеспечивает производство армированных ячеистобетонныхизделий требуемой номенклатуры толщиной 100–400 мм в широком диапазонеплотности 400–700 кг/м3 с высокими физико-техническими показателями[10].

Однакосуществующая номенклатура изделий ограничивает возможности архитекторов, агабаритные размеры мелких блоков, являющихся наиболее массовой продукцией, непозволяют поддерживать высокий темп строительства без существенных затрат материальныхи людских ресурсов. Кроме того, максимальная длина армированных стеновыхпанелей, плит перекрытия и покрытия не превышает 6 м. Следует отметить, чтопрактически на всех строящихся новых и ремонтируемых действующих заводахячеистого бетона планируется производство неармированных изделий.

Анализпродукции ведущих производителей ячеистого бетона в Европе, среди которых впервую очередь следует выделить немецкий холдинг Xella,британскую компанию Celcon,показывает, что основной упор в номенклатуре изделий сделан на выпуск укрупненныхблоков для кладки стен, стеновых панелей, плит перекрытий и покрытия длиной до 7,2 м. Мелкие блокивыпускаются с «карманами» для удобства захвата при ведении кладки.

Всвязи с этим представляется целесообразным начать в Белоруссии массовоепроизводство новых видов продукции: мелких блоков с «карманами» длямеханизированной кладки, крупных стеновых блоков, армированных стеновых панелейвертикальной резки, плит перекрытия номинальной длиной до 7,2 м. Использование этихизделий позволит, по предварительной оценке УП «Институт БелНИИС», по сравнениюс традиционными конструктивно-технологическими схемами зданий сократить срокистроительства на 15–20 %, снизить трудозатраты на 12–15 %, уменьшить удельнуюстоимость единицы общей площади на 10–12 %. Это позволит не только вопределенной степени решить проблему дефицита высокоэффективного стеновогоматериала, но и поможет внедрить в практику строительства широкую гамму гражданскихзданий: жилые дома, школы, детские сады, учреждения здравоохранения,административные здания и другие объекты инфраструктуры населенных пунктов.

ВБелоруссии к 2011 г.планируется довести объемы жилищного строительства до 10 млн м в год, 30 % из которых— сельские жилые дома. В 2008 г. объем жилищного строительства должен составить 5,2 млнм2.

Такимобразом, весь объем планируемого производства ячеистобетонных изделий будетполностью востребован на внутреннем строительном рынке республики без учетаимпорта стран СНГ (Россия, Украина) и стран Евросоюза (Латвия, Литва, Польша).Однако действующие заводы не смогут в полном объеме обеспечить потребностьстроительства ячеистым бетоном, а значит, планируемое увеличение объемовпроизводства невозможно без строительства новых современных заводов. Внастоящее время практически все заводы ячеистого бетона превышают проектныепоказатели. По данным Министерства архитектуры и строительства РеспубликиБеларусь дефицит в ячеистобетонных изделиях к 2010 г. составит 800 тыс. м3,а к 2015 г.— как минимум 1,2–1,5 млн м3.

Применение ячеистого бетона

В строительном комплексеБелоруссии автоклавный ячеистый бетон прочно занимает одну из ведущих позиций какуниверсальный материал, позволяющий решать ряд инженерных задач иобеспечивающий современное качество и конкурентоспособность строительной продукции.Из ячеистобетонных неармированных и армированных изделий (мелкие и крупные блоки,стеновые панели, перемычки, плиты перекрытия и покрытия, ступени), выпускаемыхв Белоруссии, возводят здания жилищно-гражданского назначения: жилые дома,гостиницы, детские сады и многое другое.

Автоклавныйячеистый бетон — один из немногих материалов, который применяют для устройстваоднослойных наружных стен, сопротивление теплопередаче которых удовлетворяеттребованиям строительных норм, а в некоторых случаях и значительно ихпревышает. В современных домах с различными конструктивными системами толщинанаружных стен, как правило, составляет не менее 400 мм. Для их устройстваиспользуют преимущественно блоки, изготовленные из ячеистого бетона, имеющегообъемную массу не более 500 кг/м3. При толщине стены 400 мм, плотности ячеистогобетона 500 кг/м3 и влажности в кладке наружных стен на тонкослойном(клеевом) растворе в 5 % расчетное значение сопротивления теплопередачеконструкции составляет Ro=2,8м2•°C/Вт,а при плотности 400 кг/м3 — Ro=3,4м2•°C/Вт.При этом нормативное значение сопротивления теплопередаче стен из штучныхматериалов, согласно СНБ 2.04.01-97, составляет Rт=2,0 м2•°C/Вт.

Такое,казалось бы, существенное превышение нормируемого значения является не совсемоправданным с точки зрения экономного расходования материала. Однако, как показываетзарубежная, а с недавнего времени и отечественная практика строительства,несколько б?льшие капитальные вложения в строящийся дом, в частности в егонаружные стены, впоследствии с лихвой окупаются за счет экономии энергоресурсовна отопление, особенно в условиях постоянного роста цен на энергоносители [3].

Виндивидуальном секторе жилых домов ячеистый бетон занимает ведущую позицию, аобъемы его применения возрастают пропорционально количеству строящихся зданий.Об этом наглядно свидетельствуют ежегодно возводящиеся в крупных и средних городахмикрорайоны индивидуальной застройки. В Минске ячеистый бетон массово использованпри строительстве микрорайонов Большая Слепянка и пр. Газеты «Известия», атакже при застройке элитными домами микрорайона Медвежино.

Автоклавный ячеистый бетон находит применение и пристроительстве зданий малой и средней (до 5) этажности, причем в конструкциях нетолько несущих стен, но и междуэтажных перекрытий. Разработанная УП «ИнститутБелНИИС» еще в конце 1990-х гг. конструкция перекрытий из ячеистобетонных плитс железобетонным обвязочным контуром и замоноличенными межплитными швами хорошозарекомендовала себя не только в зданиях со стеновой конструктивной системой,но также при неполном каркасе и в зданиях с несущим сталебетонным каркасом.

В последние годы разнообразие городской застройкибелорусских населенных пунктов обеспечивается путем строительства зданийсредней этажности, среди которых не последнее место занимают конструктивныестеновые системы с массовым применением ячеистого бетона. Современная массоваязастройка столицы Белоруссии, областных центров и относительно крупных городовхарактеризуется преобладанием многоэтажных зданий и зданий повышеннойэтажности. Такие строения возводят, как правило, с несущим каркасом, а наружныестены опирают на перекрытия в пределах каждого этажа. Для устройства поэтажноопертых стен как нельзя лучше подходит ячеистый бетон, который позволяетреализовывать практически любые архитектурные решения.

Ячеистыйбетон находит применение не только в массовом строительстве, но и присооружении уникальных объектов, таких, например, как Национальная библиотекаБелоруссии. При устройстве наружных стен, закрытых спайдерным остеклением, применяликак ячеистобетонные блоки, так и армированные стеновые панели. Блоки изячеистого бетона использовались на этом объекте также и для устройства перегородок.Наружные стены и перегородки стилобата и лифтового ствола также устроены сприменением ячеистого бетона.

Нормативная база

Применениеавтоклавного ячеистого бетона в строительном комплексе Белоруссии обеспечиваетсяпроведением комплекса научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ,выполнением обследований и оценкой технического состояния несущих и ограждающихконструкций, разработкой комплектов нормативной, нормативно-технической и проектнойдокументации, а также изданием технической литературы.

Чтокасается нормативной базы, в Белоруссии введены в действие следующие документы:

–СТБ 1117 «Блоки из ячеистых бетонов»,

–СТБ 1034 «Плиты теплоизоляционные из ячеистых бетонов»,

–СТБ 1185 «Панели стеновые бетонные и железобетонные для зданий и сооружений»,

–СТБ 1332 «Блоки лотковые и перемычки из ячеистого бетона»,

–СТБ 1330 «Ступени лестничные из ячеистого бетона»,

–СТБ 1570-2005 «Бетоны ячеистые. Технические условия»,

–СТБ 1724-2007 «Утеплитель дробленый из ячеистых бетонов. Технические условия»,

–приложение П8-04 к СНиП 3.03.01-87 «Проектирование и устройство тепловойизоляции наружных стен зданий и сооружений с применением изделий из ячеистогобетона».

Встадии разработки находится ТКП «Проектирование конструкций малоэтажныхгражданских зданий (до 5 этажей включительно) с комплексным применениемячеистобетонных изделий». Первая редакция передана проектным организациям напрактическую апробацию в качестве справочного материала. Окончание разработкипредполагается в 2008 г.Введены в действие типовые серии:

–Б2.000-3.07 «Узлы и детали сопряжений конструктивных элементов зданий с комплекснымприменением ячеистого бетона. Вып. 0. Материалы для проектирования»;

–Б2.030-1.04 «Звукоизоляция перегородок из блоков из ячеистого бетона, узлы и детали.Вып. 0. Материалы для проектирования».

Переработанвыпуск 6-2.1 «Детали эффективных наружных стен» серии Б1.020-1.7* «Универсальнаяоткрытая архитектурно-строительная система зданий на основе сборно-монолитногокаркаса с плоскими перекрытиями». Издана монография «Применение ячеистобетонныхизделий. Теория и практика», в которой обобщены результаты отечественных изарубежных исследований в области свойств ячеистого бетона, деформационно-прочностныхпоказателей конструкций и методов их расчета, освещен опыт строительства иэксплуатации зданий в Белоруссии.

Проведеныогневые испытания фрагментов стен и перегородок. На основании полученныхрезультатов блоки из ячеистого бетона могут применяться не только для устройствастен и перегородок в зданиях всех степеней огнестойкости согласно классификацииСНБ 2.02.01-98 «Пожарно-техническая классификация зданий, строительных конструкцийи материалов», но также и для противопожарных преград 1-го типа с пределом огнестойкости REI 150 (2,5 ч по всемкритериям достижения предельного состояния).

Внастоящее время завершается комплекс экспериментально-теоретических работ поизучению деформационно-прочностных показателей кладки из ячеистобетонных блоков,результатом которых станут предложения по расчету и конструированию каменныхконструкций из этих изделий для планируемых к разработке ТКП «Каменные иармокаменные конструкции. Строительные нормы проектирования», ТКП «Каменные иармокаменные конструкции из ячеистобетонных блоков. Правила проектирования»,ТКП «Бетонные и железобетонные конструкции из ячеистых бетонов. Строительныенормы и правила проектирования».

Взаключение отметим, что благодаря усилиям белорусских ученых, проектировщиков,работников предприятий по производству строительных материалов и строителейячеистый бетон по праву занял одну из ведущих позиций среди современных эффективныхматериалов для любых типов зданий, удовлетворяющих потребности самогоизысканного потребителя.

Всёэто свидетельствует о том, что ячеистый бетон в Белоруссии выходит на новыйуровень, который обеспечит дальнейшее развитие строительного комплексареспублики и будет способствовать повышению потребительских качеств, надежностии долговечности зданий, а также соответствию всё возрастающим запросампотребителей конечной строительной продукции.

Литература:

1.Воробьев Х. С. И др. Проблемы производства и применения изделий из ячеистогобетона в строительстве // Новiтехнологiiв будiвництвi — 2002. — № 1.

2.Галкин С. Л. и др. Применение ячеистобетонных изделий. Теория и практика. —Минск: Стринко, 2006.

3.Галкин С. Л. Применение изделий и конструкций из ячеистого бетона вжилищно-гражданском строительстве // Белорусский строительный рынок. — 2006. —№ 9–10.

4.Граник Ю. Г. Ячеистый бетон — эффективный строительный материал // Белорусскийстроительный рынок. — 2004. — № 9–10.

5.Запрудин В. Ф. и др. Радиология строительного производства. — Днепропетровск:ПГАСА, 2003.

6.Макарычев В. В. и др. Энергоемкость производства изделий из автоклавныхячеистых бетонов // Промышленность автоклавных материалов и местных вяжущих. —1980. — Вып. 4.

7.Мартыненко В. А. Радиационная безопасность строительных материалов,автоклавного газобетона // Сб. науч. трудов. ПГАСА. — 2007. — Вып. 3: Теория ипрактика производства и применения ячеистого бетона.

8.Павловский Я. М. и др. Предпосылки дальнейшего развития производства иприменения ячеистого бетона в современных условиях // Строительные материалы. —1996. — № 3.

9.Пинскер В. А. Состояние и проблемы производства и применения ячеистых бетонов// Международная научно-практическая конференция «Ячеистые бетоны в современномстроительстве» : сб. докладов. — СПб., 2004.

10.Сажнев Н. П., Сажнев Н. Н. Производство армированных ячеистобетонных изделий поударной технологии. — Сб. научных трудов ПГАСА. — 2007. — Вып. 3: Теория ипрактика производства и применения ячеистого бетона.

11.Эвинг П. В. Экономическая эффективность применения и перспективы развитияпроизводства изделий из ячеистых бетонов // Сб. трудов НИПИсиликатобетон. — 1976. — № 15: Производство и применениесиликатных бетонов.