НЕАВТОКЛАВНЫЙ ЯЧЕИСТЫЙ БЕТОН НА ОСНОВЕ

10 
 
конструкций с применением инновационных энергосберегающих технологий. 
Решение  вопроса  энергетической  эффективности  зданий  возможно  с  применением 
поризованных  материалов,  полученных  с  использованием  газобетонных  смесей  на  их 
основе  с  заданной  вязкостью,  применение  которых  обеспечит  возведение  ограждающих 
конструкций с заданными оптимальными технико-экономическими показателями.  
В  настоящее  время  в  связи  с  актуальностью  проблем  энергосбережения  и 
экологической  эффективности,  ячеистые  бетоны  неавтоклавного  твердения  относятся  к 
более  перспективным  строительным  материалам.  Важнейшей  научной  задачей, 
разрабатываемой  для  технологии  неавтоклавных  ячеистых  бетонов  различного 
функционального  назначения  с  использованием  нетрадиционных  местных  сырьевых 
ресурсов,  является  исследование  особенностей  формирования  качественной  ячеистой 
структуры материала с достаточно высокими прочностными характеристиками. 
Структура  ячеистых  бетонов  представлена  плотными  межпоровыми  перегородками 
многофазного  состава  и  поровым  пространством,  характеризующимся  количеством  и 
качеством (форма, размеры пор, их распределение) макро- и микропор, их соотношением. 
Поровое  пространство  ячеистых  бетонов  преимущественно  состоит  из  пор  сферической 
формы с размерами, изменяющимися от 0,05 до 3 мм. 
Главной  особенностью  структуры  и  свойств  ячеистых  бетонов  является  их  высокая 
общая  пористость  (от  20%  до  90%).  Значения  основных  показателей  качества  ячеистых 
бетонов  по  прочности,  плотности  и  пористости  материала  взаимосвязаны:  чем  больше 
пористость,  тем  меньше  плотность  материала  и  его  прочность,  поэтому  строительно-
эксплуатационные  свойства  этих  материалов  рассматриваются  в  функциональной 
зависимости от их плотности и пористости [1]. 
Поры  – это мелкие ячейки в  материале, заполненные воздухом или водой. Качество 
теплоизоляционного  бетона  и  изделий  из  него  зависит,  прежде  всего,  от  структуры 
межпоровых перегородок и порового пространства. 
Структура  межпоровой  перегородки  газобетона  включает  в  себя  минеральный 
состав,  дисперсность  новообразований  и  степень  кристаллизации.    Структура  порового 
пространства – это количество и качество макро- и макропор, а также их количественное 
соотношение. Они, в свою очередь, находятся в зависимости от свойства друг от друга и 
определяют свойства материала, которые оказывают влияние на качество изделий из нее 
[2;3;4;5;6]. 
Свойства ячеистого бетона зависят не только от численной величины пористости, но 
и  от  равномерности  распределения  пор  по  сечению,  толщины  и  прочности  межпоровых 
стенок, однородности пор и стенок. 
При  рассмотрении  влияния  характеристик  макроструктуры  ячеистых  бетонов  на  их 
прочность выделяются два основных определяющих фактора  – средний радиус макропор 
и характер распределения пор по размерам. 
В  результатах  исследований  [7],  приводится  заключение  о  необходимости 
изготовления  ячеистых  бетонов  с  равномерно  распределенными  сферическими  порами 
возможно  меньшего,  но  одинакового  диаметра,  то  есть  одномодальным  распределением 
пор. Это заключение сделано, исходя из положения о концентрации напряжений в бетонах 
с неоднородными порами.  
Однако,  в  работе  автор  отмечает  положительные  стороны  многомодального 
распределения пор в ячеистом бетоне [8].  
П.А.Ребиндер,  с  позиции  физико-химической  механики  дисперсных  систем, 
высказывает  следующие  основные  положения  по  вопросам  оптимизации  технологии 
изготовления ячеистого бетона [9]: 
а)  кристаллизационная  структура  материала  должна  быть  предельно  плотной, 
мелкокриссталической; 
б)  колебания  в  толщине  межъячейковых  перегородок  должны  быть  наименьшими, 
что предопределяет высокую однородность бетона; 

11 
 
в) поры представляют собой неоднородность в структуре материала; 
г)  для  повышения  прочности  бетона  необходимо  уменьшать  средний  размер  пор: 
газовая фаза должна быть предельно дисперсной; 
д)  дефекты  структуры  –  главным  образом  микротрещины,  возникающие  в  процессе 
твердения  при  тепловлажностной обработке  и  существенно  снижающие  прочность и  его 
стойкость, должны быть сведены к минимуму. 
На основе вышеприведенных положений можно сделать следующие выводы:   
а)  пористость  модели,  рассматривая  обособленно,  не  зависит  от  толщины  стенки  и 
диаметра пор, а зависит от их отношения; 
б) для газобетона оптимальной признана структура с порами сферической формы при 
явно выраженном многомодальном их распределении; 
в)  отношение  газовой  пористости  ячеистого  бетона  к  пористости,  образовавшейся 
при испарении свободной воды, должна быть максимальной и составлять 7,5; 
г)  дисперсность  кремнеземистого  компонента  целесообразно  выбирать  таким 
образом, чтобы крупность его частиц была соизмерима с толщиной стенки. 
Б.А.Новиков,  Г.П.Масленникова  [10]  отмечают,  что  при  формировании  изделий  из 
газобетона  необходимо  строго  соблюдать  заданные  параметры  –  температуру  воды  и 
шлама,  а  также  количество  воды  (В/Т),  необходимо  стремиться  к  ускорению  процесса 
вспучивания  ячеистой  смеси  в  формах  с  тем,  чтобы  она  не  успела  остыть  в  углах  и  у 
бортов. 
Применение  литых  смесей,  немолотых  кремнеземистых  компонентов,  отходов 
промышленного  производства,  а  также  поверхностно-активных  веществ,  необходимых 
для поризации бетонных смесей, приводит к значительному замедлению процессов набора 
пластической  прочности  ячеистобетонного  сырца  и  удлинению  продолжительности 
технологического цикла изготовления изделий. 
Кроме  того,  применение  грубодисперсных  компонентов  (например,  немолотого 
кварцевого песка) приводит к снижению прочностных показателей ячеистого бетона. 
Таким образом, при выпуске изделий из неавтоклавного ячеистого бетона возникают 
такие  технологические  проблемы,  как  интенсификация  процессов  структурообразования, 
сокращение  продолжительности  времени  выдержки  до  тепловлажностной  обработки  и 
самой тепловой обработки, улучшение физико-механических свойств ячеистых бетонов. 
Также  важным  фактором  является  определение  оптимального  состава  сырьевой  смеси  и 
гранулометрического  состава  ее  компонентов.  В.А.Лотов  сделал  вывод:  чтобы  обеспечить 
устойчивость перегородок пор при минимально возможной их толщине в ячеистом бетоне малой 
плотности диаметр зерен компонентов сырьевой смеси должен быть примерно одинаков [11]. 
Нет единого мнения по оптимальному составу гранулометрии сырьевых компонентов 
для  ячеистых  бетонов.  Но  большинство  ученых  придерживаются  мнения,  что 
оптимальные величины их удельной поверхности находится в интервале 3000...4000 см
2
/г. 
При  изготовлении  тонкомолотых  сухих  смесей  происходит  помол,  облегчающий  доступ 
свободного оксида кальция при затворении его водой, а также активации этих вяжущих за 
счет применения различных добавок-активизаторов [12].  
Такие  эффективные  вяжущие  позволят  получать  высококачественные  ячеистые 
бетоны  с  регулируемыми  сроками  нарастания  пластической  прочности.  Отличительной 
особенностью    тонкомолотых  сухих  смесей  является  то,  что  в  него  в  процессе 
изготовления не вводят химические добавки. К преимуществам можно отнести: меньшую 
стоимость, возможность применения для его получения однокамерных шаровых мельниц, 
экологическую  чистоту  при  его  производстве,  а  также  возможность  использования  при 
его изготовлении серийно выпускаемых технологических линий. 
В последние годы в строительном комплексе все более широкое применение находят 
сухие  строительные  смеси,  представляющие  собой,  тщательно  приготовленные  в 
заводских  условиях  смеси  различного  назначения,  состоящие  из  минеральных  вяжущих, 
заполнителей  и  наполнителей  строго  выдержанной  гранулометрии  и  полимерных 

12 
 
модифицирующих  добавок.  В  отличие  от  товарных  смесей,  приготавливаемых  по 
традиционной  технологии  в  готовом  для  применения  виде,  сухие  смеси  доставляют  на 
объекты в сухом виде. Доведение сухих смесей до готовности к применению достигается 
затворением их водой в соответствии с рекомендациями производителя. 
Выпуск  готового  вяжущего  путем  совместного  помола  цемента  с  песком,  а  также  с 
газо-  и  пенообразователями  и  ПАВ,  имеет  следующие  преимущества:  повышается 
точность дозировки компонентов, улучшается гомогенность и качество вяжущего.  
Известны  различные  способы  активизации  вяжущих,  в  результате  которой  в 
кристаллической  структуре  минералов  возникают  физические  дефекты,  повышающие  их 
реакционноспособность. Одним из таких способов является механохимическая активация, 
заключающаяся в домоле смешанных вяжущих до удельной поверхности 4500-5500 см
2
/г 
в мельницах различных конструкций - шаровых, струйных, вихревых. Изменение физико-
химических свойств при тонком измельчении материалов происходит не только за счет их 
диспергирования,  но  и  за  счет  изменения  кристаллической  структуры  поверхностных 
слоев  частиц.  Скорость  гетерогенных  химических  процессов  в  тонких  порошках 
определяется в основном не величиной их удельной поверхности, а уменьшением энергии 
активации в результате разрушения структуры и аморфизации поверхности частиц [13].  
Для  увеличения  долговечности  и  улучшения  эксплуатационных  свойств  материала,  его, 
прежде всего, следует защитить от действия воды. Одним из  простых и эффективных средств 
такой защиты является введение в состав бетонных и растворных смесей гидрофобных добавок, 
которые придают порам и капиллярам материала водоотталкивающие свойства [14].  
Гидрофобные  плёнки,  которые  находятся  на  поверхности  цементных  частиц,  при 
перемешивании  смеси  распределяются  по  всему  объему  материала,  создавая  тем  самым 
защитный барьер от проникновения влаги внутрь. Свойства затвердевших растворов на основе 
гидрофобизированного  цемента  после  их  полного  насыщения  водой  и  последующей  сушки  в 
естественных  условиях  заметно  улучшаются.  Это  выражается  в  снижении  скорости 
впитывания  влаги  и  упрочнении  материала.  Поэтому  перспективно  широкое  использование 
гидрофобно-модифицированных  материалов  для  строительства  во  влажных  климатических 
зонах  Казахстана.  При  затяжных  дождях,  в  пасмурные  дни  и  при  оттепелях  воздействие  влаги 
может  продолжаться  30-50  суток.  Гарантией  повышенной  морозостойкости  и  коррозионной 
стойкости также является значительное снижение водопоглощения на длительный период. 
Наши  исследования  показали,  что  на  качественное  формирование  ячеистой 
структуры  бетонов  влияют  такие  технологические  факторы,  как  состав  смеси,  тонкость 
помола  всех  его  сырьевых  компонентов,  количество  и  вид  порообразователей, 
температура  и  количество  воды  затворения,  а  также  режим  твердения  ячеистобетонной 
смеси.  Вследствие  этого  можно  получить  ячеистый  бетон  с  более  качественной 
макропористой  структурой  и  заданной  плотности  при  оптимальных  прочностных  и 
деформативных характеристиках.  
При  этом  нам  также  необходимо  получить  ячеистый  бетон  с  замкнутыми, 
равномерно  распределенными  порами  сферической  формы,  которая  является  наиболее 
оптимальной  формой  компоновки  пор  для  получения  качественных  ячеистобетонных 
изделий. 
Установлено,  что  способ  измельчения  вяжущих  композиций  и  структура  исходных 
сырьевых 
материалов 
определяют 
морфологию 
частиц 
измельченного 
сырья, 
дисперсность,  гранулометрический  состав,  структуру  и  физико-механические  свойства 
активированных сухих  смесей. Доказано что процессы структурообразования в вяжущих 
можно  регулировать,  изменяя  способ  и  условия  измельчения  исходного  сырья,  что 
позволяет повысить эффективность композиционных материалов и изделий. 
Установлено,  что  при  совместной  механоактивации  извести  и  алюмосиликатного 
компонента 
протекают 
твердофазные 
реакции 
с 
образованием 
силикатов 
и 
алюмосиликатов  кальция,  синтез  которых  ускоряет  процессы  гидратации  и  твердения 
вяжущих  композиций.  Выявлено,  что  качественный  и  количественный  состав  продуктов 

13 
 
твердофазных  реакций  меняется  в  зависимости  от  способа  приложения  разрушающей 
нагрузки. 
При  проведении  экспериментов  для  оптимизации  составов  сухих  смесей  и 
исследования  влияния  отдельных  компонентов  на  технологические  и  физико-
механические свойства неавтоклавного газобетона на основе тонкомолотых сухих смесей 
использовали методы математического планирования эксперимента. 
Нами  экспериментально  установлено,  что  наибольшая  прочность  нарастания 
скорости  газообразования  и  повышение  коэффициента  использования  порообразования 
происходят  при  совместном  тонком  помоле  всех  компонентов  в  сочетании  соотношения  
С=0,33  и  при  вводе  в  сухую  смесь  поверхностно-активной  добавки  и  нефтяного  шлама, 
при 
плотности 
бетона 
равного 
800 
кг/м
3
, 
которое 
значительно 
улучшает 
пластифицирующие характеристики газобетонной смеси и бетона. 
Как  видно  на  рисунке  1,  кинетика  нарастания  пластической  прочности  в  начальный 
период в пределах до 60 минут газобетонной смеси медленнее, чем у газобетонной смеси 
с  добавкой  ПАВ  и  нефтешлама  на  основе  ТМС.  Время  достижения  пластической 
прочности,  равной  0,012  МПа,  необходимой  для  срезки  горбушки,  достигается  в  первом 
случае через 135 минут, а во втором случае через 120 минут. Нами также установлено, что 
интенсивность  набора  пластической  прочности  газобетонной  смеси  с  добавкой  ПАВ  и 
нефтешлама  на  основе  ТМС  ускоряется  и  намного  выше,  чем  у  газобетонной  смеси  без 
добавки.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 – неавтоклавный газобетон на основе добавки 
2 – неавтоклавный газобетон (контрольный состав) 
 
Рисунок 1 – Кинетика нарастания пластической прочности 
 
Время резки массивов на изделия достигается ими практически одновременно и лежит 
в  интервале  порядка  120-180  минут,  т.е.  с  точки  зрения  нарастания  пластической 
прочности газобетонной смеси, они оба  удовлетворяют требованиям ГОСТа 21-43-80. И, 
как  правило,  сокращение  длительности  выдержки  изделий  до  тепловлажностной 
обработки  может  позволить  увеличения  цикла    оборота  форм  в  производственных 
условиях. 

14 
 
Исследование  кинетики  нарастания  пластической  прочности  газобетонной  смеси  на 
основе  ТМС  с  поверхностно-активной  добавкой  и  нефтяного  шлама    показало,  что  рост 
пластической прочности у этого состава  идет с равномерным ускорением и через минут 
90  минут  достигает  величины  0,012  МПа,  что  достаточно  для  срезки  горбушки.    Спустя  
120  минут  после  заливки  смесь  достигает  пластическую  прочность,  равную  0,02  МПа,  и 
его можно разрезать газобетонный массив на изделия. Время резки газобетонного массива 
на  изделия  в  течение  3-х  часов  соответствует  нормам,  принятым  на  заводах  по 
производству газобетона. 
Эффективность  добавки  нефтешлама  проверялась  по  следующим  показателям:  по 
пределу  прочности  при  сжатии,  по  каппилярному  подсосу,  кинетике  вспучивания  и 
водопоглощению.  При  изготовлении  ячеистого  бетона  было  исследовано  нарастание 
пластической прочности ячеистобетонной смеси.  
После  проведенных  испытаний  было  выявлено,  что  при  добавке  нефтешлама 
уменьшается водопоглощение до 21,4%. В результате повышения плотности  межпоровые 
перегородки  и  поверхности  пор  обволакиваются  нефтяной  пленкой,  затрудняющей 
диффузию  влаги  и  углекислого  газа  из  воздуха,  и  это  все  положительно  сказывается  на 
уменьшении деструктивных процессов. 
Также  установлено,  что  в  обычных  условиях  твердения  образцов  нефтешламы, 
добавленные  в  смеси,  создают  на  поверхности  гидратных  фаз  адсорбционные  пленки  и 
повышают  процессы  гидратации  цемента  и  другие  виды  вяжущих,  а  в  условиях 
пропаривания  интенсивное  твердение  цемента  происходит  за  счет  бурного  роста 
кристаллизации  и  разрушения  адсорбционных  пленок.  Эти  пленки,  обволакивая 
поверхность  пор  в  ячеистом  бетоне,  уменьшает  его  влагоемкость.  Структура  ячеистого 
бетона на основе добавки нефтешлама является мелкокристаллической и мелкопористой, 
что оказывает положительное влияние на повышение качества изделия из него. 
Изучение  влияния  нефтешлама  на  газобетон  показало,  что  при  введении  в  состав 
бетона гидрофобной добавки нефтешлама до 1,2% также идет повышение прочности при 
сжатии.  
Таким образом, объемная гидрофобизация дает возможность не только значительно 
снизить водопоглощение, но и улучшить физико-механические свойства этого материала, 
характеризующие его долговечность, усадку и капиллярный подсос. 
 
Литература: 
1.
 
Баранов  А.Т.,  Бахтияров  К.И.,  Ухова  Т.А.  и  др.  Влияние  качества  макропористой 
структуры ячеистого бетона на его прочность и морозостойкость // Вопросы технологии 
ячеистых бетонов и конструкций из них./Под ред. А.Т.Баранова и В.В.Макаричева. – М.: 
НИИЖБ, 1972. 
2.  Баранов  А.Т.  Основы  формирования  структуры  ячеистых  бетонов  автоклавного 
твердения: Автореферат диссертации д-ра  техн.наук. – М., 1981. 
3.  Бисенов  К.А.  Ресурсосберегающая  технология  монолитного  газобетона  на  основе 
барханных песков //Жилищное строительство. -1995.-№7.-С.18-20 
4.  Бисенов  К.А.  Основные  физико-механические  свойства  газобетона  на  барханном  песке 
подвергнутого  гелиотермообработке  //Бюллетень  строительной  техники.  -1995.  -№6.  -
С.23-25. 
5.
 
Глуховский  В.Д.,  Рунова  Р.Ф.  Влияние  структуры  бетонов  из  автоклавированных 
дисперсий  на  их  стойкостные  показатели  //  Долговечность  конструкций  из  автоклавных 
бетонов: Тезисы докладов III республиканской конференции. – Таллин, 1978. –С.52. 
6.
 
Лотов  В.А.  Влияние  добавок  на  формирование  межпоровой  перегородки  в  газобетоне 
неавтоклавного  твердения  /  В.А.  Лотов,  Н.А.  Митина  //  Строительные  материалы.  –Наука,  
2003. -№ 1. -С.2-6. 
7.
 
Сахаров  Г.П.,  Попов  К.И.  Экспериментальная  оценка  надежности  ячеистого  бетона  в 
связи  с  технологическими  факторами.  Долговечность  конструкций  из  автоклавных 
бетонов.//Тезисы  докл.  V  республ.конф.-Таллин:  НИИстроительства  Госстроя  ЭССР, 
1984. –С.121-125. 

15 
 
8.
 
Сажнев Н.П. Производство, свойства и применение ячеистого бетона неавтоклавного твердения / 
Н.П. Сажнев, Н.К. Шелег, Н.Н. Сажнев // Строительные материалы. - 2004. - № 3. -С.2-7. 
9.
 
Ребиндер П.А., Михайлов Н.В., Урьев Н.Б. Некоторые вопросы оптимизации технологии 
ячеистых  бетонов  с  позиций  физико-химической  механики  дисперсных  структур  // 
Материалы  IV  республиканской  конференции  по  ячеистым  бетонам.  –  Саратов-Пенза, 
1969. 
10.
 
Новиков  Б.А.,  Масленникова  Г.П.  Влияние  алюминиевой  пудры  на  одно-родность 
газобетона:  Вопросы  технологии  ячеистых  бетонов  и  конструкций  из  них  /  Под  ред. 
А.Т.Баранова и В.В.Макаричева. – М.: НИИЖБ, 1972. 
11.
 
Лотов  В.А.  Влияние  добавок  на  формирование  межпоровой  перегородки  в  газобетоне 
неавтоклавного  твердения  /  В.А.  Лотов,  Н.А.  Митина  //  Строительные  материалы.  –Наука, 
2003. -№ 1. -С.2-6. 
12.
 
Аубакирова  Б.М.  Разработка  модифицирующих  добавок  для  сухих  строительных 
смесей  //  Повышение  эффективности  автоматизированных  систем  управления 
перевозочным  процессом  в  транспортных  системах  в  новых  информационных 
технологиях / Материалы Междунар. научно-техн. конф.- Алматы, 2010.- С.157-158. 
13.
 
Мусаев  Т.С.,  Ткач  Е.В.,  Аубакирова  Б.М.  Эксплуатационные    свойства  эффективных 
сухих  строительных  смесей  с  модифицирующими  добавками  //      Вестник 
НИИстромпроекта.- 2010.- № 1-2 (21).-С.9-13. 
14.
 
Пустовгар,  А.  П.  Сухая  смесь  для  поробетона  на  основе  модифицированных  гипсовых 
вяжущих Текст. / А.П.Пустовгар, А.В.Гагулаев, С.С.Панин // Технологии строительства. 
- 2005. -№ 7. -С.25-26. 
 
 
 
ӘОЖ: 621.315.616.98:625.861:625.06/.07 

жүктеу/скачать 2,96 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: