Пенобетон – материалы, свойства, преимущества и методы производства

Пенобетон – это вид легкого бетона, который изготавливается из цемента, песка или золы, воды и пены. Пенобетон бывает в виде пенного раствора или пенного цемента.
Пенобетон можно определить как цементирующий материал, состоящий минимум на 20 процентов из пены, которая механически увлекается в пластичный раствор. Сухая плотность пенобетона может варьироваться от 300 до 1600 кг/м3. Прочность на сжатие пенобетона, определенная в 28 дней, составляет от 0,2 до 10 Н/мм2 или может быть выше.

Пенобетон отличается от воздухововлекающего бетона по объему вовлеченного воздуха. Пенобетон с воздухововлечением захватывает от 3 до 8 процентов воздуха. Он также отличается от замедленного раствора и газобетона по той же причине процентного содержания вовлеченного воздуха.
В случае систем замедленного раствора он составляет от 15 до 22 процентов. В случае газобетона пузырьки образуются химическим путем.

История пенобетона

У пенобетона долгая история, и впервые он был применен в 1923 году. Первоначально он использовался в качестве изоляционного материала. За последние 20 лет усовершенствования в области производственного оборудования и более качественных пенообразователей позволили использовать пенобетон в больших масштабах.

Производство пенобетона

Производство пенобетона включает в себя разведение поверхностно-активного вещества в воде, которая пропускается через пеногенератор, производящий пену стабильной формы. Полученная пена смешивается с цементным раствором или затиркой, таким образом, получается пена необходимой плотности.
Эти поверхностно-активные вещества также используются при производстве наполнителей низкой плотности. Их также называют контролируемыми материалами низкой прочности (CLSM). Здесь, чтобы получить содержание воздуха от 15 до 25 процентов, пена добавляется непосредственно в смесь с низким содержанием цемента и богатым песком.
Следует иметь в виду, что некоторые производители поставляют наполнители низкой плотности в виде пенобетона, поэтому следует быть осторожным.
Для производства пенобетона используются два основных метода:

• Поточный метод и
• Метод предварительного вспенивания

Поточный метод производства пенобетона

Базовая смесь из цемента и песка добавляется в установку. В этом агрегате смесь тщательно смешивается с пеной. Процесс смешивания осуществляется при надлежащем контроле. Это помогает при смешивании больших объемов. Поточный метод включает в себя два процесса;

Мокрый метод системы Inline: Материалы, используемые в мокром методе, будут более влажными по своей природе. С помощью серии статических поточных смесителей основной материал и пена подаются и смешиваются вместе. Постоянный монитор плотности на борту используется для контроля смешивания всей смеси.
Объем выпускаемой продукции зависит от плотности пенобетона, а не от грузовика с готовой смесью. То есть при доставке 8 м3 основного материала получается 35 м3 пенобетона плотностью 500 кг/м3.
Сухой метод рядной системы: Здесь используются сухие материалы. Они засыпаются в бортовые бункеры. Отсюда они взвешиваются и смешиваются с помощью бортовых смесителей. Затем смешанные материалы перекачиваются в смесительную камеру.
При мокром способе производства пенобетона пена добавляется и перемешивается. При этом методе для перемешивания используется большое количество воды. Из одной поставки цемента или смеси летучей золы можно получить 130 кубических метров пенобетона.

Метод предварительного вспенивания при производстве пенобетона

В этом случае грузовик с готовой смесью доставляет основной материал на стройплощадку. Через другой конец грузовика предварительно сформированная пена впрыскивается в него, в то время как смеситель вращается. Таким образом, можно производить небольшие количества пенобетона для небольших работ, например, для затирки швов или заполнения траншей.
Этот метод позволяет получить пенобетон с плотностью от 300 до 1200 кг/м3. Доля воздуха в пене будет составлять от 20 до 60 процентов. Конечный объем пены может быть рассчитан путем уменьшения количества другого основного материала. Так как это осуществляется в грузовике.
Контроль стабильного воздуха и плотности затруднен для этого метода. Таким образом, должна быть определена и разрешена степень занижения и завышения текучести.
Когда пена сформирована, ее соединяют с цементным раствором, имеющим водоцементное отношение 0,4-0,6. Если раствор влажный, пена становится неустойчивой. Если он слишком сухой, то предварительная пена трудно смешивается.

Состав пенобетона

Состав пенобетона варьируется в зависимости от требуемой плотности. Как правило, пенобетон с плотностью менее 600 кг/м3 состоит из цемента, пены, воды и некоторой добавки золы или известняковой пыли.
Для достижения более высокой плотности пенобетона можно использовать песок. Базовая смесь для более тяжелого пенобетона составляет от 1:1 до 1:3, что соответствует соотношению наполнителя и портландцемента (CEM I).
При большей плотности, например, более 1500 кг/м3, используется больше наполнителя и песка средней плотности. Для снижения плотности следует уменьшить количество наполнителя. Рекомендуется исключить пенобетон с плотностью менее 600 кг/м3.

Материалы для пенобетона

Цемент для пенобетона

Обычно используется обычный портландцемент, но при необходимости можно использовать и быстротвердеющий цемент. Пенобетон может включать широкий спектр комбинаций цемента и других материалов, например, 30 процентов цемента, 60 процентов летучей золы и 10 процентов известняка. Содержание цемента колеблется от 300 до 400 кг/м3.

Песок для пенобетона

Максимальный размер используемого песка может составлять 5 мм. Использование более мелкого песка до 2 мм с количеством, проходящим через сито 600 микрон, составляет от 60 до 95%.

Пуццоланы

Дополнительные цементирующие материалы, такие как летучая зола и молотый гранулированный доменный шлак, широко используются при производстве пенобетона. Количество используемой летучей золы варьируется от 30 до 70%. Белые ГГБФС варьируются от 10 до 50%. Это уменьшает количество используемого цемента и делает его экономичным.
Для повышения прочности может быть добавлен кремнеземистый угар в количестве 10 процентов по массе.

Пена

Гидролизованные белки или синтетические поверхностно-активные вещества являются наиболее распространенными формами, на основе которых изготавливаются пенообразователи. Пенообразователи на синтетической основе проще в обращении и дешевле. Они могут храниться в течение более длительного периода времени.
Для производства таких пен требуется меньше энергии. Пена на основе белка стоит дорого, но обладает высокой прочностью и эксплуатационными характеристиками. Пена может быть двух типов: влажная и сухая.
Влажные пены с плотностью менее 100 кг/м3 не рекомендуются для производства пенобетона. Они имеют очень неплотно расположенную крупнопузырчатую структуру. На мелкую сетку распыляется агент и вода. В результате этого процесса образуется пена, имеющая пузырьки размером от 2 до 5 мм.
Сухая пена обладает высокой стабильностью. Раствор воды и пенообразователя подается в смесительную камеру с помощью компрессорного воздуха. Полученная пена имеет размер пузырьков, который меньше, чем у влажной пены. Это менее 1 мм. Они создают структуру из пузырьков, которые расположены равномерно.
BS 8443:2005 охватывает пенообразующие добавки.

Другие материалы и заполнители для пенобетона

Крупный заполнитель или другие заменители крупного заполнителя не могут быть использованы. Это связано с тем, что эти материалы будут тонуть в легкой пене.

Характеристики смеси для пенобетона

Свойства пенобетона зависят от следующих факторов:

Влияние водоцементного отношения оказывает очень незначительное влияние на свойства пенобетона, в отличие от объема пены и содержания цемента.

Свойства пенобетона

Свойства пенобетона в свежем и затвердевшем состоянии описаны ниже;

Визуальный внешний вид пенобетона

Точное сравнение пены, которая производится для производства пенобетона, напоминает пену для бритья. При смешивании с раствором стандартной спецификации конечная смесь будет напоминать по консистенции йогурт или молочный коктейль.

Свежие свойства пенобетона

Работоспособность пенобетона очень высока, его просадка составляет 150 мм до разрушения. Они обладают сильным пластифицирующим эффектом. Это свойство пенобетона делает его очень востребованным в большинстве областей применения. После того, как поток смеси остается неподвижным в течение длительного периода времени, очень трудно восстановить его первоначальное состояние. Пенобетон в свежем состоянии является тиксотропным по своей природе.
Вероятность кровотечения в пенобетоне снижается из-за высокого содержания воздуха. Когда температура смеси повышается, происходит хорошее заполнение, и контакты осуществляются за счет расширения воздуха.
Если количество используемого песка выше или крупный заполнитель используется не в соответствии со стандартными спецификациями, существует вероятность сегрегации. Это также может привести к схлопыванию пузырька, что приведет к уменьшению общего объема и структуры пены.
Перекачку свежего пенобетона следует проводить с осторожностью. Свободное падение пенобетона в конце с турбулентностью, может привести к разрушению пузырьковой структуры.

Затвердевшие свойства пенобетона

Физические свойства пенобетона четко связаны с сухой плотностью. Их изменение видно из таблицы, приведенной ниже.

Таблица.1: Типичные свойства пенобетона в затвердевшем состоянии

Сухая плотность
кг/м3
Прочность на сжатие Н/мм2
Прочность на растяжение
Н/мм2
Водопоглощение
кг/м2
400
0.5 – 1
0.05-0.1
75
600
1-1.5
0.2-0.3
33
800
1.5 -2
0.3-0.4
15
1000
2.5 -3
0.4-0.6
7
1200
4.5-5.5
0.6-1.1
5
1400
6-8
0.8-1.2
16 00
7.5-10
1-1.6
Теплопроводность пенобетона составляет от 0,1 Вт/мк до 0,7 Вт/мк. Сушильная усадка составляет от 0,3 до 0,07% при 400 и 1600 кг/м3 соответственно.
Пенобетон не обладает эквивалентной прочностью, аналогичной автоклавному блоку с такой же плотностью. Под действием нагрузки в конструкции создается внутреннее гидравлическое давление, которое вызывает деформацию пенобетона.
Затвердевший пенобетон обладает хорошей устойчивостью к замораживанию и оттаиванию. Было замечено, что применение пенобетона в области температур от -18 до +25 градусов Цельсия не выявило никаких признаков повреждения. Плотность пенобетона, используемого здесь, варьируется от 400 до 1400 кг/м3.

Преимущества пенобетона

Недостатки пенобетона

Читать далее Специальные бетоны

• Контроль качества и применение пенобетона в строительных работах.
• Летучая зола – свойства, виды, механизм и применение.
• Влияние золы-уноса на долговечность бетона.
• Материалы, применение и преимущества ячеистого легкого бетона.
• Влияние летучей золы на свойства затвердевшего бетона.
• Летучая зола для строительства бетонных покрытий.
• Кирпичи из летучей золы и их сравнение с глиняными кирпичами – состав, производство.