В структуре стеновых и теплоизоляционных материалов стройиндустрии Российской Федерации существенное место занимают две основные разновидности ячеистого бетона: газобетон автоклавного твердения и пенобетон неавтоклавного твердения. Эти материалы в основном взаимозаменяемы и производятся в соответствии с технологией пенобетона и общей нормативной базой. Такой базой является прежде всего ГОСТ 25485—89 «Бетоны ячеистые. Технические условия».
Несмотря на взаимозаменяемость этих материалов, следует объективно отметить, что структурная прочность автоклавного газобетона на один- два класса (15—25%) выше, чем у неавтоклавного пенобетона. Неавтоклавный пенобетон имеет влажностную усадку, в 2—4 раза превышающую этот показатель у автоклавного газобетона. Естественно, изделия из неавтоклавного пенобетона имеют низкую трещиностойкость, что снижает долговечность строительных изделий и тормозит развитие технологии производства пенобетона, особенно в монолитном строительстве. Перечисленные проблемы технологии пенобетона являются существенными и до настоящего времени сдерживали производство неавтоклавного пенобетона, так как снижали его конкурентоспособность.
Однако у неавтоклавного пенобетона есть ряд преимуществ перед автоклавным газобетоном. Так, пористая структура пенобетона полностью формируется в очень короткий отрезок времени в условиях интенсивных динамических воздействий (механического перемешивания). Поэтому температура окружающей среды, точность дозировки компонентов, постоянство свойств вяжущего и кремнеземистого заполнителя не оказывают в технологии пенобетона такого большого влияния на конечные свойства материала, как в технологии автоклавных газобетонов.
Более того, главный показатель ячеистого бетона — средняя плотность — легко корректируется непосредственно в ходе технологического процесса. Это очень важно при изготовлении ячеистых бетонов на малых предприятиях или на строительной площадке. По заключению Госстроя РФ (протокол № 01 -НС-18/4 от 29 ноября 2001 г.), неавтоклавные и автоклавные ячеистые бетоны имеют ряд характеристик, выгодно отличающих их от многих традиционных строительных материалов. Изделия по технологии пенобетона наилучшим образом адаптированы к сложным климатическим и экономическим условиям России и имеют ряд важных достоинств: невысокая средняя плотность, низкая теплопроводность, пониженное во-допоглощение, стойкость при пожаре. Все виды ячеистых бетонов имеют высокие санитарно-гигиенические свойства стенового ограждения, так как не содержат вредных для здоровья человека химических и синтетических веществ, имеют хорошую обрабатываемость и др. За счет простой и рациональной технологии пенобетона во много раз снижена удельная капиталоемкость, расход энергоносителей, трудоемкость, а следовательно, и себестоимость продукции.
Появилась возможность организации производства изделий на мобильных мини-заводах, максимально приближенных к районам застройки, что уменьшает транспортные расходы, позволяет загрузить работой местное население, активизировать строительство, особенно жилищное.
В конце 90-х годов разработано много отечественных эффективных сравнительно недорогих пенообразователей на основе синтетических поверхностно-активных веществ.
По данным института СПбЗНИ-ИПИ (бывший ЛенЗНИИЭП), ежегодное наращивание производства неавтоклавного пенобетона составляет в России примерно 100 тыс. м3 при общем объеме на конец 2000 г. 500 тыс. м3. При этом автоклавного ячеистого бетона выпускается в пределах 1,2—1,8 млн м3, а себестоимость его производства выше на 30—50% в сравнении с пенобетоном.
В настоящее время неавтоклавный ячеистый бетон применяется в монолитном и сборном вариантах. Из монолитного пенобетона делают стяжки под полы, утепляющие слои чердачных перекрытий, кровель и мансард, наружные и внутренние стены, теплоизоляцию труб бесканальной прокладки.
Дальнейшее развитие производства и применения неавтоклавного пенобетона можно осуществлять на основе решения следующих ключевых проблем в технологии пенобетона:
— существенное уменьшение влажностной усадки неавтоклавного пенобетона;
— организация промъшшенного производства пенобетона с прочностью, равной или превышающей прочность автоклавного газобетона;
— максимальное использование отходов промышленного производства как основного сырья. Это позволит решить вопросы, во-первых, утилизации отходов, во-вторых, снижения себестоимости товарных пенобетонов и изделий из них.
По существу первой проблемы крупные научно-исследовательские организации России ведут исследования по снижению влажностной усадки пенобетона. В институте ВНИИстром им П.П. Будникова под руководством профессора А.А. Ахундова завершен основной этап работ по промышленной технологии малоусадочного пенобетона. В основу технологии пенобетона положена концепция, использующая знания в области безусадочных и расширяющихся цементов.
В России и за рубежом с начала прошлого века интенсивно развивается производство и применение расширяющихся цементов и соответствующих добавок к бетону [1]. Такие цементы, принятые в качестве основного сырья для неавтоклавного пенобетона, позволяют получить малоусадочный материал. Известен ряд дешевых добавок-модификаторов для цементов и бетонов, имеющих многотоннажное промышленное производство и реальные цены [2].
По существу второй проблемы следует сказать, что есть много способов и составов, повышающих прочность неавтоклавного пенобетона. Наиболее рациональным для промышленного применения являются способы и состав смеси, предусматривающие использование суперактивных ультрадисперсных микрокремнеземов. На российском рынке появился ультрадисперсный материал, содержащий более 92% диоксида кремния аморфной модификации (ТУ 5743-048-02495332-96). Микрокремнезем является отходом ферросплавного производства. Фирма организовала поставку и реализацию продукции на территории Российской Федерации. Производителями продукции являются заводы ферросплавов Урала и Сибири.
Для ячеистых бетонов средней плотностью от 400 до 800 кг/м3 рядовой неавтоклавный пенобетон имеет класс по прочности на один-два пункта ниже, чем бетон автоклавный. Модифицированный пенобетон, содержащий микрокремнеземы, имеет класс по прочности, равный автоклавному ячеистому бетону. Предлагаемый способ и состав высокопрочного неавтоклавного пенобетона не является исчерпывающим. В этом направлении значительные результаты получены в институтах НИИЖБ, МАДИ (ТУ), МГСУ идр. [3].
Технология неавтоклавного пенобетона позволяет широко использовать не только местные сырьевые ресурсы, но и отходы промышленного производства. Эта проблема актуальна как с точки зрения промышленной экологии, так и с точки зрения снижения себестоимости пенобетона и изделий из него.
Относительно третьей проблемы общеизвестны технологические решения по утилизации зол ТЭС, отходов горнодобывающих предприятий и других отраслей. Нами завершены научно-исследовательские работы, позволяющие утилизировать в технологии пенобетона горелые пески литейного производства. Модуль крупности исследованных песков 1,89, насыпная плотность в высушенном состоянии 1,26 г/см3, истинная плотность — 54%. Установлено, что горелый песок литейного производства может быть рекомендован как сырьевой компонент пенобетона.
Постоянное внимание к развитию технологии неавтоклавного пенобетона делает эту технологию конкурентоспособной по отношению к технологии автоклавных ячеистых бетонов и зарубежным аналогам. Создано два типа оборудования, учитывающего новые тенденции в технологии пенобетона.
Первый тип промышленный, его производительность 8 м3/ч, или 15 тыс. м3 в год. Эти установки успешно эксплуатируются практически во всех регионах России.
Удельные капитальные вложения в организацию производства неавтоклавного пенобетона с применением установок в десятки раз ниже достигнутого уровня для ячеистобетонных производств в целом. Однако эти вложения резко возрастают при организации производства изделий в металлических формах. Массовое применение получили «сотовые» формы, стоимость которых превышает 25 тыс. р на 1 м3 пенобетона. Учитывая это, разработчики технологии пенобетона намерены в текущем году использовать работы в части освоения резательной установки пенобетона. Это избавит новую технологию от избыточной массы металла.

И.Б, УДАЧКИН, д-р техн. наук, ООО «Стромрос» (Москва)