177

5 Комплекси для виробництва стінових блоків із

ніздрюватого бетону

5.1 Загальна характеристика блоків із ніздрюватого бетону та комплексів для їх виробництву

При спорудженні стін усе ширше використовуються блоки з ніздрюватого бетону густиною 500÷1000 кг/м³ (ДСТУ Б.В.2.7-45-96. Бетони ніздрюваті. Технічні вимоги.). Їх міцність достатня для кладки різноманітних несучих стін у мало поверхових будинках (до 3-х поверхів), а також само несучих зовнішніх стін висотних каркасних будівель.

Ніздрюватий бетон (НБ) – це легкий штучний кам’яний матеріал, отриманий твердінням поризованої суміші, яка складається з гідравлічних в’яжучих речовин, кремнеземистого компоненту, води й заповнених газом пустот. Порожнини займають більше половини об’єму виробів із такого бетону. Наприклад, НБ із густиною 500 кг/м³ містить ≈75% пустот. Утворення ніздрюватої структури відбувається за рахунок уведення у сировинну суміш утворюючих газ добавок (так званий газобетон ГБ), або спеціально приготовленої піни (пінобетон ПБ).

НБ - найбільш економічний стіновий матеріал, який найкраще відповідає сучасній об’єктивній світовій тенденції зменшення матеріаломісткості та ресурсозбереження. Економія від його використання досягається в процесі виробництва з місцевої відносно дешевої сировини, при транспортуванні до будівельного майданчика, під час вкладання стін та при експлуатації будівель. Теплопровідність НБ втричі менша, ніж у силікатної та керамічної цегли, і більш ніж учетверо – в порівнянні із блоками з бетону. Низькі густина та теплопровідність дозволяють відповідно знизити товщину стін і витрати на її зведення. Трудовитрати при виробництві блоків із НБ та при кладці стін із них відповідно у три та у два рази менші, ніж при використанні традиційної цегли. Наприклад, маса блоку з розмірами 500×300×200 мм становить 20÷25 кг, що дозволяє бригаді з 3 робітників за 10 днів звести стіни одноповерхового будинку площею 100÷150 кв. м. Один такий блок по об’єму (0,03 м³) дорівнює 14 цеглинам стандартного формату або 11 потовщеним цеглинам, коштує ≈(1,0÷1,5) ум. од. (40÷50 ум. од. за 1 куб. м.) і дозволяє майже учетверо зекономити витрати розчину при кладці.

Виробництво і використання цього матеріалу розпочалося й набуло розвитку у країнах Скандинавії з холодним кліматом, тобто там, де його теплоізоляційні властивості виявляються найбільш рельєфно. Його властивості дозволяють забезпечувати вимоги введених у 1993 р. нормативів щодо опору теплопередачі для зовнішніх стін, які перевищують в 2,0-2,5 рази ті, що застосовувались раніше.

Крім добрих тепло- та звукоізоляційних властивостей, НБ можна пиляти, свердлити, фрезерувати, легко вбивати цвяхи. По властивостям він близький до деревини, але має значно більшу довговічність.

Щорічний об'єм світового виробництва різноманітних виробів із ніздрюватого бетону становить близько 50 млн м³, причому левова доля припадає на газобетон (ГБ), якого виготовляють майже удесятеро більше, ніж пінобетону (ПБ).

Виробництво дрібних блоків значно дешевше, ніж крупних панелей, що пов’язано із значними витратами металу, як на армування панелей, так і на виготовлення форм - для випуску комплекту панелей на одну серію житлового будинку потрібна сотня форм загальною масою до 800 т. Сучасні високі світові ціни на метал знизили привабливість крупних панелей із НБ, сприяючи розширенню використання дрібних блоків.

Виробництво дрібних блоків із НБ може реалізовуватись по одному з двох способів. При першому бетонну суміш заливають у окремі індивідуальні, як правило, багато гніздові форми, розміри яких відповідають розмірам блоків, та твердіння блоків у цих формах. Другий спосіб – застосування так званої різальної технології, яка передбачає формування масиву великих розмірів з наступною розпалубкою форм і розрізкою струнами масиву-сирцю на вироби заданого розміру після попереднього твердіння до стану, у якому розрізка дає найкращу якість. Різальна технологія має вагомі техніко-економічні переваги: металоємність форм знижується утричі; зменшується необхідна площа формувального відділення; у півтора рази підвищується продуктивність автоклавного відділення наряду зі зменшенням витрат теплової енергії. Слід також відмітити кращий зв’язок із штукатуркою у різаних граней блоків у порівнянні з гладкою поверхнею граней, дотичних до стінок форм.

Порівняння газобетону автоклавного твердіння з пінобетоном неавтоклавного твердіння по фізико-механічним та експлуатаційним показникам свідчить на користь першого, насамперед, за рахунок вищої міцності [44]. При однаковій густині міцність на стиск першого становить (0,2÷0,6) МПа, а другого – (0,1÷0,3) МПа, тобто у півтора – три рази менша. До недоліків ПБ також відносять знижену тріщиностійкість. ГБ має більш швидкі терміни тужавлення та набору міцності. Це дозволяє у 2÷3 рази скоротити тривалість необхідного попереднього витримування у формах, що й стало вирішальним чинником розгортання його індустріального виробництва.

Основною технологічною перевагою ПБ є відсутність значної зміни об’єму після заливання на місце вкладання, що дає можливість використовувати його для монолітного бетонування при виготовленні безпосередньо на будівельному майданчику, із застосуванням невеличких мобільних комплексів. Перевагою ПБ є й те, що він має закриті пори і зменшене водопоглинення, тому плаває у воді декілька днів, на відміну від газобетону, який тоне у перші півгодини. Крім того, ПБ природного твердіння продовжує набирати міцність і після 28 діб твердіння, на протязі усього першого року експлуатації. Саме на використання ПБ на будівельних майданчиках орієнтовані мінікомплекси світових лідерів по випуску обладнання для виготовлення НБ.

Дрібні блоки з ПБ отримують, як правило, заливанням у форми та розпалубкою після природного твердіння або тепловологої обробки у камерах, без використання автоклавів. Такі блоки на поверхнях контакту із елементами форми мають ущільнені прошарки, які можуть відшаровуватись разом із покриттям (штукатуркою, фарбою і т.д.) [41].

Технологія ГБ заснована на використанні алюмінієвої пудри для спучування суміші за рахунок виділення значної кількості водню при взаємодії активного металу з гідрооксидом кальцію та водою по реакції:

2Al + 3Ca(OH)₂ +6H₂O →3H₂ ↑ + 3•CaO•Al₂O₃•6H₂O + Q. (5.1)

Як свідчить рівняння (5.1), крім основної функції по утворенню рівномірної пористої структури, використання алюмінієвої пудри супроводжується виділенням тепла й зв’язуванням води, що прискорює загуснення, тужавлення та набір міцності. Основоположником технології сучасного ГБ вважають винахідника зі Швеції Еріксона, який на початку минулого сторіччя запропонував автоклавну обробку для прискорення твердіння ГБ та підвищення його міцності, хоча сам спосіб автоклавного твердіння був запропонований Міхаелісом ще у 1880 р.

Вироби із ГБ у 50 країнах світу виготовляються на більш ніж 200 заводах продуктивністю 50-200 тис. м³ на рік, більшість яких працює по технології і на обладнанні ведучих світових фірм “Хебель”, “Ітонг”, “Верхан”, “Маза-Хенке”, “Сипорекс”. У країнах СНД дрібні ніздрюваті блоки випускаються на лініях “Сильбетблок”, “Бобруйск-1,2”, “Універсал-60”, “Конрекс” різних модифікацій, “Екстраблок”. Останній комплекс, розроблений НВО “Силбет”, працює в Україні в м. Запоріжжя. ЗАО “Силбетіндустрія” (Москва) розробляє й поставляє обладнання для будівництва нових та модернізації існуючих комплексів на базі так званої ударної технології.

Спосіб одержання ПБ змішуванням цементного розчину з піною був запропонований датчанином Байером у 1911р. ПБ має два напрямки використання. Перший - монолітне бетонування безпосередньо на будівельному майданчику: зведення стін заливкою в опалубку, улаштування перекриттів та “теплої” підлоги, заливки монолітної теплоізоляції між шарами стіни і т.д. Другий напрямок – виготовлення дрібних стінових блоків на міні комплексах швидкого розгортання. Досвід показує, що економічно більш ефективним є перший напрямок, а робота по формуванню блоків в умовах стаціонарного виробництва доцільна у перервах між використанням на будівельному майданчику, хоча останнім часом у Росії та Україні розгортається все більше стаціонарних комплексів по виробництву блоків із ПБ.

При монолітному зведенні стін бетонна суміш заливається в опалубку за допомогою бетононасосів. Одним із прогресивних варіантів є дрібнощитова збірно-розбірна опалубка багаторазового використання. Зараз на ринку пропонують таку пластмасову опалубку, яка значно легша, ніж традиційна металева, має антиадгезійні властивості й не піддається корозії. Враховуючи текучість ПБ, опалубка повинна бути герметичною.

Таким чином, ГБ – це продукція високопродуктивних дорогих і складних комплексів із потужнім обладнанням для помелу піску, отримання пари високого тиску і автоклавного твердіння, потребуючих значних капіталовкладень на розгортання нового виробництва (на рівні декількох млн. ум. од.). Такі комплекси, як спадщина СРСР, працюють практично у кожній області України, причому майже всі вони потребують докорінної модернізації.

Навпаки, виробництво ПБ характерне для спрощених дешевих мінікомплексів, що максимально наближені до місця споживання продукції і можуть забезпечувати твердіння як із тепловою обробкою, так і без неї, шляхом природного твердіння, що можливе при сприятливих атмосферних умовах, які характерні для України на протязі більше півроку на рік. Економія на транспортних витратах та витратах на паливо разом з більшою гнучкістю виробництва є достатніми підставами для випуску виробниками як стаціонарних заводів, так і міні комплексів, що, як правило, мають модульно-блокове виконання.

Незадовго до розпаду СРСР були стверджені і прийняті до реалізації плани багатократного нарощування випуску ніздрюватих блоків та інших виробів. Було розгорнуто 80 заводів, на яких встановлено 430 автоклавів діаметром 2,6 та 3,6 м і випущено у 1996 році 2,9 млн. м³, тобто близько 6% світового випуску, причому більше двох третин припадало на дрібні блоки та теплоізоляційні плити, а доля пінобетонних виробів складала 18% 41].

Зараз безумовним лідером серед країн СНД по питомому випуску НБ на душу населення є Білорусія (160 м³, удесятеро більше, ніж у середньому по СНД), яка значну частину продукції експортує у Росію. Для розширення виробництва наряду із будівництвом нових комплексів ведучих світових фірм у республіці ведеться активна робота по модернізації існуючого обладнання і технології з урахуванням специфіки місцевої сировинної бази.

Цей досвід є дуже цінним для України у період виконання “Програми розвитку виробництва ніздрюватобетонних виробів та їх використання у будівництві на 2005-2011 роки”. Програмою заплановане використання НБ при спорудженні малоповерхових будівель на рівні 60-80% від загального об’єму стінових матеріалів, багатоповерхових – 30 – 50%. Тобто на протязі поточного десятиріччя НБ буде стіновим матеріалом з найбільшою динамікою розвитку, причому випуск дрібноштучних блоків посідає у Програмі провідне місце й буде зростати у напрямку ГБ і ПБ.