Заполняя поры

Среди легких бетонов, обладающих достаточно широким диапазоном характеристик, все большую популярность завоевывает так называемый полистиролбетон. В качестве заполнителя выступает вспененный пенополистирол, из частиц которого образуются поры минерального вяжущего.

Объемная плотность частиц вспененного пластика весьма мала, что обеспечивает материалу хорошие теплоизоляционные свойства.
Сфера применения
Рост интереса к полистиролбетону вызван несколькими причинами. При простоте изготовления материал обладает достойными эксплуатационными характеристиками. Более широкая область применения по сравнению со многими легкими бетонами (например, пенобетоном и газобетоном) делает его опасным конкурентом. Использование полистиролбетона позволяет соответствовать требованиям по теплоизоляции зданий, которые становятся все более жесткими. Легкий бетон с пенополистирольным заполнителем входит в группу чрезвычайно легких бетонов, которые производятся с использованием пористых заполнителей, обычно имеющих малую прочность зерен. Решающим фактором для прочностных свойств является структура затвердевшей цементной пасты, окружающей частицы заполнителей из вспененного пластика и влияющей на массу бетона. Кроме того, важна форма и размер зерен, а также структура поверхности используемых пенополистирольных заполнителей. В отличие от минеральных заполнителей, дозировка пенополистирольных заполнителей задается не по массе, а по объему. Таким образом, имеется возможность точно задать объем пор и, благодаря этому, объемную массу полистиролбетона. Полученный полистиролбетон приобретает структуру с закрытыми порами. Посредством выбора объемной массы бетона можно воздействовать на характеристики полистиролбетона, с тем чтобы они лучше соответствовали конкретным требованиям. Пристальный интерес специалисты проявляют к полистиролбетонам, объемная масса которых находиться в нижнем диапазоне (меньше 600 кг/куб. м), так как в этом случае в одном материале удается совместить высокие параметры по звукоизоляции, термоизоляции и огнезащите при необходимых несущих свойствах бетона. В отличие от легких бетонов с минеральными заполнителями, пенобетонов, газобетонов, в случае полистиролбетона имеется возможность производства легкого бетона с объемной массой менее 200 кг/куб. м и, соответственно, хорошими теплоизоляционными характеристиками. Этим объясняется наиболее активное развитие производственных мощностей, ориентированных прежде всего на выпуск полистиролбетона, попадающего в этот низший диапазон объемных масс. В качестве заполнителя полистиролбетона используется пенополистирол с объемной плотностью 10-25 кг/куб. м, которая не оказывает влияния на конечную прочность легкого бетона. Размер зерен вспененных частиц пенополистирола находиться в диапазоне 0,5-3,5 мм, что позволяет получать мелкопористый скелет бетона. При этом используется сырьевой материал с размером частиц от 0,2 до 1,0 мм. Легкий пенополистирольный заполнитель обладает чрезвычайно малой объемной массой, хорошей теплоизоляцией вспененных частиц, благодаря которой практически отсутствует поглощение воды. Кроме этого, поры имеют сферическую форму, что считается предпочтительным вариантом с точки зрения восприятия статических нагрузок.
Поиск баланса
Производители продолжают работать над тем, чтобы улучшить удобоукладываемость и уплотняемость полистиролбетона. Для этого ведутся исследования влияния различных специальных добавок. Испытания показывают, что наибольшие преимущества обеспечивают добавки, содержащие воздухововлекающие компоненты, а также компоненты для стабилизации и разжижения полистиролбетонной смеси. Добиваясь создания очень маленьких сферических воздушных пузырей (с диаметром до 0,3 мм), удается увеличить объем цементного раствора и уменьшить разницу в плотности между цементным раствором и легким пенополистиролбетонным заполнением. В результате готовая смесь приобретает необходимую пластичную вязкую консистенцию. Благодаря этому предотвращается всплытие пенополистирольного заполнителя даже в случае интенсивного виброуплотнения. В итоге удобоукладываемость свежего полистиролбетона значительно улучшается. Аналогичного результата помогают добиться и белковые пенообразователи, используемые при механическом производстве воздушных пен. Они характеризуются весьма стабильной структурой пены. Подвижность и великолепная адгезия этих воздушных пен оказывает исключительно благоприятное воздействие на удобоукладываемость полистиролбетона даже в случае сравнительно малых водоцементных отношений. Вместе с тем, специалисты отмечают, что эластичные пенополистирольные заполнители и относительно высокая пропорция воздушных пузырей не могут в достаточной мере противодействовать усадке затвердевшего цементного теста. Влияние излишне большой усадки во время схватывания и риск образования трещин можно уменьшить, поддерживая полистиролбетон влажным в течение достаточно длительного времени. Хороший эффект дает также добавление в смесь совместимых с цементом армирующих волокон. Армирующие волокна в затвердевшем скелете из цементного теста в полистролбетоне принимают на себя напряжения, возникающие при растягивающей усадке, и изменения температуры во время схватывания и твердения полистиролбетона. Риск образования трещин снижается. Одновременно удается существенно увеличить прочность материала на растяжение при изгибе. Пена с помощью пеногенератора добавляется в смеситель во время приготовления смеси. Для приготовления полистиролбетона пригодны обычные смесители с принудительным перемешиванием. Гравитационные бетоносмесители использовать не рекомендуется. Время перемешивания компонентов должно составлять примерно 2 минуты. Объемная дозировка пенополистирольного гравия может изменяться в определенных пределах в зависимости от того, используется свежий вспененный материал или измельченный материал.

МНЕНИЕ
Татьяна Иванова, генеральный директор ООО «ГидроМон»:
– Коррозия арматурных стержней, внедренных в бетон из портландцемента, которая вызвана хлоридами, потребовала разработки и внедрения новых добавок. Особое внимание было уделено составам ускоряющих добавок, не содержащих хлориды, как альтернативы широко используемому ускорителю – хлориду кальция. Научные исследования подтвердили, что нитрат кальция является также эффективным замедлителем коррозийных процессов в металлах, помещенных в бетон.
Норвежская добавка, получившая название NITCAL, в дозировке 0,2-1,2 процента от массы цемента действует как ускоритель схватывания при +20 °С и, таким образом, повышает прочность бетона на ранней стадии (например, через 6-8 часов). Вследствие превращения небольшого количества аммония в нитрате кальция технического качества в амин в процессе реакции с эпоксидом, происходит превращение нитрата кальция из чистого ускорителя сроков схватывания еще и в ускоритель твердения. В небольших дозах (1-2 процента) добавка вводится для долгосрочного повышения прочностных характеристик бетона. В дозировке 0,5-1 процент от массы цемента она обеспечивает наилучшую водонепроницаемость бетона, ускоряет набор прочности и повышает конечную прочность на 20-30 процентов.
Также NITCAL уплотняет бетон, что способствует его ускоренной самокальматации (самозакупориванию порового пространства карбонизирующейся на воздухе гидроокисью кальция), и предотвращает образование высолов на стадии эксплуатации. NITCAL может использоваться как добавка, снижающая риск трещинообразования из-за быстрой потери влаги в свежем бетоне.


Автор: Андрей Мельников (по данным компании «ЦСТ»)