9.2. Ячеистые бетоны

Ячеистыми называют высокопористые искусственные каменные материалы с равномерно распределенными порами в виде ячеек диаметром 1-2 мм.

а) Классификация бетонов

По способу получения пористой структуры ячеистые бетоны подразделяются на пено- и газобе­тоны. В пенобетонах замкнутые поры образуются в ре­зультате смешивания цементного теста или растворной смеси с устойчивой пеной; в газобетонах пористую структуру получают вспучиванием цементного теста или раствора газами — продуктами реакций, вызыва­емых специально вводимыми в смесь добавками - газообразователями.

По назначению ячеистые бетоны разделяют на теплоизоляционные с объемной массой в высушен­ном состоянии менее 500 кг/м³, конструктивно-теплоизо­ляционные с объемной массой от 500 до 900 кг/м³ и конструктивные с объемной массой от 900 до 1200 кг/м³.

По виду применяемого вяжущего различают га­зобетоны и пенобетоны на портландцементе, цементноизвестковом и известково-нефелиновом вяжущем; газо-силикаты и пеносиликаты на воздушной извести; газошлакобетоны и пеношлакобетоны, получаемые с применением доменных шлаков с активизирующими до­бавками (извести и гипса).

По условиям твердения ячеистые бетоны под­разделяются на бетоны естественного и автоклавного твердения. В строительстве наиболее широко применя­ют более прочные и долговечные автоклавные ячеистые бетоны.

б) Получение автоклавных ячеистых бетонов

Для получения автоклавных бетонов используют вя­жущее (цемент, известь и др.), кремнеземистые компо­ненты, порообразователи и воду. В качестве кремнезе­мистых компонентов берут молотый кварцевый песок или золу-унос ТЭЦ.

Процесс получения изделий из пенобетона склады­вается из следующих операций: приготовление устойчи­вой пены, приготовление раствора, совместное переме­шивание пены и раствора, заливка пенобетонной смеси в формы, выдерживание пенобетонной смеси в формах, твердение изделий из пенобетона в автоклавах, охлаж­дение и распалубка изделий, отделка изделий.

Устойчивая пена приготовляется в пеновзбивателях путем перемешивания пенообразователя с водой. В ка­честве пенообразователей применяют водные растворы сапонина (вытяжка из растительного мыльного корня) пли водные клееканифольные растворы, приготовляемые из канифоли, омыленной щелочью, и животного клея, а также препарат ГК (гидролизованная кровь).

Раствор, состоящий из вяжущего, кремнеземистого компонента и воды, готовят в смесителе, куда затем по­дают приготовленную пену, и смесь перемешивают не менее 2 мин. Пенобетонную смесь заливают в металли­ческие формы, куда в случае изготовления армирован­ных изделий предварительно устанавливают закладные детали и арматурные каркасы.

При твердении пенобетона в автоклавах под давле­нием пара 8—12 атм (избыточных) гидрат окиси каль­ция Са(ОН}₂ химически взаимодействует с кремнеземом Si0₂, входящим в состав кремнеземистого компонента. При этом образуются низкоосновные гндросиликаты кальция, в частности тоберморит 5СаО • 6SiO₂ • 5Н₂О (C₅S₆H₅) и ксонотлит С₆5₆Н. Эти гидросиликаты харак­теризуются высокой прочностью, чем и объясняется по­вышенная прочность ячеистых материалов автоклавного твердения в сравнении с прочностью тех же бетонов ес­тественного твердения или пропаренных при нормаль­ном давлении и температуре до 100°С.

Процесс получения газобетона аналогичен процессу получения пенобетона. Различие в технологии заключа­ется в следующем: в газобетономешалку вначале зали­вают воду, затем при включенном перемешивающем ме­ханизме подают вяжущее и кремнеземистый компонент. После перемешивания в течение 2-3 мин в газобетоно­мешалку вводят газообразователь — алюминиевый по­рошок в виде водно-алюминиевой суспензии. Сразу же после окончания перемешивания газобетонную смесь выгружают в формы, в которых и происходит процесс вспучивания вследствие выделения водорода, образую­щегося по реакции

2Al+3Ca(OH)₂+6H₂O=3CaO•Al₂O₃•6H₂O+3H₂

В качестве газообразователя при получении газобетона применяют также пергидроль–водный раствор технической перекиси водорода H₂O. Это нестойкое соединение разлагается в щелочной среде с выделением кислорода по реакции:

2H₂O₂=2H₂O+O₂

Твердение ячеистых бетоноа происходит в формах в автоклавах.

в) Свойства и применение ячеистых бетонов

Согласно СНиП II-21-75, ячеистые бетоны по проч­ности делятся на следующие марки: М15, М25, М50, M75, М100, М150.

По ГОСТ 12852-67 за марку (контрольную харак­теристику) ячеистых бетонов принимают предел проч­ности при сжатии образцов-цилиндров диаметром и вы­сотой 100 мм или образцов-кубов с длиной ребер 100 мм в абсолютно сухом состоянии.

Средняя плотность ячеистого бетона в высушенном состоянии должна соответствовать марке и не превышать значений, приведенных ниже.

Марка бетона	М15	М25	М35	М50	М75	М100	М150
Средняя плотность, кг/м3, не более	400	500	600	700	900	1000	1200

Ячеистые бетоны характеризуются хорошими звуко­изоляционными свойствами и легко обрабатываются.

Высокая пористость ячеистых бетонов определяет их низкую теплопроводность λ: она составляет 0,07-0,25 ккал/(м.ч. °С) [0,08-0,29 Вт/(м. °С)]. Из теплоизоля­ционного ячеистого бетона изготовляют плиты, скорлупы и сегменты для теплоизоляции труб, камни-вкладыши для стен и перекрытий, плиты для перегородок и наруж­ных стен и др.