Технология производства пенобетона

Пенобетон – это разновидность бетона, имеющая ячеистую структуру. Благодаря тому что в ячейках находится воздух, основным качеством является отличная теплоизоляция. Этот материал имеет такую высокую текучесть, что его легко заливать в формы, получая заготовки различного вида.

Две эти характеристики обусловили широкое применение пенобетона в строительстве. Из него выполняют различные строительные изделия – перегородки, стеновые блоки, плиты перекрытия и многое другое. Востребован данный материал и для изготовления пола и кровли. Особенно широкое применение нашел он в малоэтажном строительстве.

Пенобетон, технология его изготовления настолько проста, что при желании ее легко воспроизвести даже в домашних условиях.

Вся схема производства разделена на 3 этапа: изготовление цементно-песчаной смеси; приготовление раствора пенообразователя и получение смеси.

В зависимости от того, какой плотности материал необходимо получить, выбираются пропорции составляющих компонентов. Технология приготовления, в зависимости от соотношений песка, цемента, воды, а также концентрата пенообразователя или пены, позволяет получать плотность пенобетона от 200 до 1500 кг на 1 м³. При приготовлении средней плотности предусмотрено соотношение песка и цемента 1:1. Причем на каждый кг цемента берется 3-4 г концентрата пенообразователя.

Цементно-песчаная смесь

Цементно-песчаную смесь для приготовления пенобетона готовят аналогично той, которая используется при производстве обычного бетона. Для нее выбирается портландцемент марок М400 или М500. Используемый песок, имеющий модуль крупности не более двух единиц, должен быть без глиняных примесей, так как они будут препятствовать сцеплению цемента и песка. Для приготовления цементно-песчаной смеси применяется обычная водопроводная вода, не содержащая в своем составе кислот и солей.

Виды и целесообразность применения

К пенообразователям, применяемым при приготовлении, предъявляются определенные требования, основное из которых – технико-экономический показатель. В денежном выражении, независимо от изготавливаемого пенобетона, его стоимость не должна превышать 2$ на 1 м³ готовой продукции. Более дорогой пенообразователь приводит к удорожанию себестоимости пенобетона. Причем он не способен увеличить качество продукции пропорционально увеличенной стоимости.

Вне зависимости от партии и срока выпуска, пенообразователь должен иметь одинаковые свойства, чтобы не приходилось постоянно перенастраивать оборудование в технологической линии, что, в свою очередь, может привести к снижению качества готовой продукции.

Данный компонент должен иметь достаточный срок годности. Если срок его хранения менее одного года, то придется в процессе производства постоянно докупать недостающее количество небольшими партиями, что экономически невыгодно. Кроме того, при завершении строительного сезона уменьшаются объемы приготовления , и пенообразователь может до следующего сезона просто испортиться.

При выборе типа пенообразователя следует обратить внимание на норму расхода. Она не должна превышать 1,5 л на 1 м³ готового раствора. Соблюдение такого условия необходимо по двум причинам. Первая – получение большего объема продукции за одну загрузку смесителя. Вторая связана с уменьшением влияния данного ингредиента на свойства продукции. Ведь при его избытке повышается время, требуемое на затвердевание пенобетона, увеличивается усадка и снижается прочность.

Еще одно требование, которое должно соблюдаться при выборе пенообразователя – простота его приготовления. Он не должен состоять из множества компонентов. Чем больше составляющих в его составе, тем более усложняется процесс его приготовления, связанный с трудностями при их дозировании. Также этот материал должен хорошо растворяться в воде.

Качество пены

От качества пенообразователя зависит стойкость пены, которая, в свою очередь, во многом определяет физико-механические свойства. Следует обратить внимание и на кратность пенообразователя, которая не должна быть менее 10.

Пенообразователь должен обеспечивать достаточную стойкость пены при приготовлении пенобетона. Коэффициент стойкости определяется в лабораторных условиях. Чем он выше, тем меньшее количество пены требуется для изготовления продукции заданной плотности и, соответственно, меньший объем пенообразователя. Как и всякая добавка, последний в больших количествах способен не только притормозить, но и окончательно остановить процесс затвердения пенобетона. Поэтому так важно использовать пену высокой кратности.

И, наконец, последнее. Пенообразователь должен соответствовать санитарно-гигиеническим нормам – быть нетоксичным, невзрывоопасным и отвечать радиационным требованиям.

Приготовление раствора

Перемешав компоненты цементно-песчаной смеси, добавляется приготовленный раствор пенообразователя. Самыми востребованными в технологии пенобетона являются синтетические пенообразователи, которые можно приобрести на строительном рынке. Изготовленные промышленным способом, они позволяют получить более устойчивый и качественный по сравнению с другими рабочий раствор.

Но пенообразователь можно изготовить и самостоятельно. Это касается приготовления в домашних условиях. Для этого надо смешать 1 кг канифоли, 150 г едкого натра и 60 г столярного клея. Смесь из таких составляющих измельчают, нагревают и перемешивают до состояния полной однородности. Но необходимо учесть, что смесь, приготовленную по такому рецепту, можно применять, только получая пенобетон с применением парогенератора.

Итак, добавив в концентрат пенообразователя необходимое количество воды, получается готовый рабочий раствор.

Схема приготовления

В зависимости от вида используемого пенообразователя и принятой технологии, выбирается метод приготовления пенобетона. Но вне зависимости от способа вспенивания в основе любого технологического процесса лежит получение гетерогенной системы «газ – жидкость – твердое вещество».

При приготовлении пенобетона может использоваться два вида оборудования. В первом случае применяются пеногенераторы. Во втором – баросмесители, то есть установки кавитационного вида.

По классической схеме приготовление цементно-песчаной смеси происходит в особой емкости – смесителе принудительного типа. В этот же резервуар после приготовления смеси пеногенератором добавляется пенообразователь или пена для пенобетона. Смесь готова к заливке в формы после тщательного перемешивания.

Структура материала формируется за счет отвердевания и схватывания вяжущего компонента. Приготовленная смесь транспортируется посредством насоса в монолитную конструкцию или форму.

Изготовление в баросмесителе

При пенобетоне, технологии изготовления которого требуют кавитационной установки, все компоненты смеси закладываются в смеситель одновременно, и подача пенобетона из нее в формы или монолитную конструкцию осуществляется за счет наличия в смесителе избыточного давления. При таком способе масса в герметичном смесителе насыщается сжатым воздухом.

Технологический процесс изготовления данного материала может предусматривать какие-либо дополнительные операции, способствующие приобретению им дополнительных свойств. Это могут быть мероприятия, направленные на регулирование структуры смеси, оптимизацию ее состава, использование пластификаторов, применение наряду с пенообразователем газообразователя и подобные им.

Существуют и другие технологии приготовления, однако в настоящее время они не нашли широкого применения.

Затвердевание пенобетона

Для чего нужно ускорять затвердевание? Рост заданной прочности пенобетона значительно отличается от аналогичного показателя обычного бетона. Последний набирает практически стопроцентную прочность при естественном твердении. За такой же промежуток времени пенобетон способен набрать лишь половину прочности. Чтобы добрать оставшуюся часть, ему потребуется приблизительно полгода.

Если в производственном помещении температура окружающей среды менее 10 градусов, то время на затвердевание значительно увеличивается, и чтобы вынуть блок из формы, нужно ждать 2-3 дня. Для решения этой проблемы и используют ускорители затвердевания. Они могут быть различными. Но самый простой из известных ускорителей – это хлористый кальций. Он добавляется в цементно-песчаную смесь в количестве 1-2 % от объема содержащегося в ней цемента.

Существует один момент при его применении. Один из компонентов пенобетона – пенообразователь – обязан поддерживать в течение определенного времени форму пузырьков. Ускоритель в виде хлористого кальция вступает в реакцию с ним, что может привести к большой усадке пенобетона.

В настоящее время для ускорения процесса затвердевания применяются специально изготовленные препараты для пенобетона, способные ускорить процесс почти в 3 раза и выпускать данную продукцию при температуре до 5 градусов.

Выбор технологического процесса

При выборе технологической схемы нужно руководствоваться тем, какие характеристики материала требуется получить, какие виды сырья используются и какие возможности существуют на предприятии, занимающемся приготовлением пенобетона. Любая технология должна выполняться для соблюдения основного условия – получения качественного материала с хорошо организованной пористой структурой.

В процессе изготовления пенобетона в смеси происходят такие изменения, которые способствуют приобретению его молекулярной структурой системы, состоящей из маленьких сферических ячеек размером 0,1-2 мм в диаметре. Окончательная структура пенобетона формируется при его окончательном затвердевании. В ходе технологического процесса плотность бетона легко поддается корректировке, что является незаменимым качеством при производстве материала на строительной площадке или в условиях малого предприятия.

Способы разливки

На последнем этапе пенобетон заливается в формы, опалубки или кассеты. Смазка, применяемая для форм, не должна содержать в своем составе масла, так как его наличие затруднит дальнейшее шпаклевание и оштукатуривание пенобетонных блоков. Готовые формы для получения блоков соответствующих размеров разрезают на ленточнопильном оборудовании.

На данный момент используется еще один способ получения блоков – заливка в формы. Каждый из методов имеет как свои достоинства, так и недостатки.

При кассетном методе разливки смеси технологический процесс довольно прост. При выпуске продукции до 20 м³ в день денежные вложения в оборудование будут гораздо меньше, чем при использовании других методов разливки пенобетона. Также возможно наращивание объемов производства без значительных затрат. При этом можно изготавливать уникальные модели блоков, например пазогребневые.

К недостаткам этого способа можно отнести невысокую производительность и применение ручного труда в больших объемах. При этом геометрические размеры готового блока получаются менее точными, а внешний вид – недостаточно привлекательным.

Другое дело – разлив смеси в массивы и последующая их резка. При такой технологии получаемые размеры готовой продукции более точные, чем при первом способе. Данный метод позволяет на предприятии выпускать большой объем продукции и легко наращивать его при минимальном вложении средств. При этом невелико использование ручного труда. К недостаткам данного способа можно отнести более высокую цену готовых пеноблоков и большое количество отходов производства.

Выбор того или иного метода зависит от требуемого количества продукции. При небольших объемах предпочтительнее использовать более простую разливку в формы, а при более значительных – резательный способ.