Поробетон и технология его производства

  ХХ век для поробетона – век его становления, развития и больших достижений в технологии, свойствах и масштабах применения в строительстве. Неавтоклавный в первый период, он получил достаточно широкое распространение в 30-х годах в Скандинавских странах, США, Англии, Китае, России в качестве теплоизоляционного и конструкционного материала для утепления покрытий промышленных и устройства стен малоэтажных зданий. Однако небольшая прочность, морозо- и трещиностойкость, высокая влажность и усадка неавтоклавного поробетона вынудили вскоре перейти на разработанную к тому времени автоклавную технологию, которая получила широкое распространение в мире. В настоящее время по этой технологии на 210 заводах в 38 странах выпускается более 50 млн. м3 разнообразной продукции из поробетона. В 1991 году в СССР работало 92 завода, в том числе 46 – в РСФСР, выпускавших 6,6 млн м3 различных изделий из автоклавного поробетона для всех видов строительства [1]. При средней плотности 600…700 кг/м3 он оказался самым эффективным материалом для устройства однослойных ограждающих конструкций зданий. Несмотря на это доля поробетонных изделий в балансе стеновых материалов составляет не более 4 и 8 % в балансе теплоизоляционных (при средней плотности 350…400 кг/м3). В большинстве европейских стран эти доли превышают 30%.
Начиная с 2000 г. в связи с резким увеличением нормативного теплосопротивления наружных стен, предусмотренного СНиП II-3-79*, поробетон средней плотности 600…700 кг/м3 оказывается менее эффективным в однослойных ограждающих конструкциях по сравнению со слоистыми стенами. Толщину наружных стен в этом случае пришлось бы увеличить (для Москвы, например, до 0,87…1,0 м), а чтобы обеспечить требуемый уровень их теплозащиты без увеличения толщины, необходимо снизить среднюю плотность поробетона до 400…500 кг/м3 при сохранении прочности.

В большинстве развитых зарубежных стран давно освоено производство автоклавного поробетона средней плотности 500 кг/м3 прочностью 2,5…4 МПа, который успешно применяется в несущих и ограждающих конструкциях
зданий.
Современное производство изделий из автоклавного поробетона за рубежом – это высоко механизированные и автоматизированные конвейерные линии, оснащенные качественным технологическим оборудованием и системой компьютеризированного управления и контроля. Именно такой технический уровень производства обеспечивает зарубежным фирмам высокое и стабильное качество выпускаемой продукции.
Отечественное производство значительно уступает зарубежному по оснастке, техническому уровню и качеству выпускаемой продукции за исключением нескольких заводов поробетона, приобретенных в Германии и построенных в Самаре, Липецке, Новосибирске. Остальные предприятия требуют реконструкции, в связи с чем у производителей возникает дилемма: модернизировать на более высоком уровне автоклавную технологию, что неизбежно вызовет повышение стоимости продукции и ограничение рынков сбыта, или освоить альтернативную ей неавтоклавную технологию, не имеющую такой развитой индустриальной базы, как автоклавная, но зато более простую, малоэнергоемкую, дешевую и прогрессивную, судя по достаточно широкому ее распространению (преимущественно в мобильно-опытном варианте, небольшой удельной мощности) и улучшенным, по сравнению с 30-ми годами, качественным показателям.
Принято считать, что автоклавная технология позволяет утилизировать техногенные отходы и свести к минимуму использование цемента и извести и получать при этом поробетон высокой прочности и морозостойкости с малой усадкой при небольшой плотности. В то же время, анализ отечественного производства поробетона в относительно благополучный период его работы до 1991 г. [1] показывает, что доля продукции с использованием зол и шлаков составляла 16,77%, в том числе с использованием зол ТЭС – 3,45%, сланцевой золы Прибалтийской ГРЭС – 6,12%, шлаков – 7,2% при содержании их в составе поробетона – 2…8%. Основная же масса поробетонной продукции изготовлялась и изготавливается сейчас на цементно-известковом и цементном вяжущем и песке. Причина малого использования зол, шлаков и других отходов разных видов производства – их нестабильные химический и минерально-фазовый состав, дисперсность и радиационный фон, а также повышенные влажность, усадка, ползучесть и неоднородность свойств изготавливаемого на их основе поробетона.
Для эффективного использования техногенных отходов нужен принципиально новый, как справедливо отмечает академик В.И. Соломатов [2], подход к их утилизации, требующий однако дополнительных и немалых затрат для создания информационно-аналитического банка данных об отходах, технологической и санитарно-гигиенической их оценки, разработки методов кондиционирования и хранения. Без этого о масштабной утилизации техногенных отходов в технологии поробетона в РФ можно говорить, по-видимому, только имея в виду золу-унос и граншлак. Этим, а также проблемами экологии, особенно за рубежом, объясняется эпизодическое применение зол и шлаков в производстве автоклавного поробетона. Исходя из этого, указанное преимущество автоклавной обработки, оправдывающее ее повышенную фондоэнергоемкость, становится проблематичным, особенно в условиях энергетического кризиса.
Альтернативой автоклавной технологии является разработанная в МГСУ на новой научно-технической основе безавтоклавная технология, обеспечивающая достижение неавтоклавным поробетоном современного уровня качественных показателей автоклавного при одинаковой средней плотности.
Впервые возможность изготовления неавтоклавного поробетона, эквивалентного по плотности и прочности автоклавному, была реализована в МИСИ на кафедре строительных материалов в 1968 г. для достигнутого в то время уровня прочности автоклавного поробетона [3]. Современная технология неавтоклавного поробетона, разработанная авторами и защищенная патентами РФ, позволяет снизить среднюю плотность конструкционно-теплоизоляционного поробетона до 400…500 кг/м3 и повысить его прочность в проектном возрасте до 2,5…3,5 МПа; ликвидировать капиллярную пористость и уменьшить теплопроводность; отказаться от помола компонентов и любых видов тепловой обработки; применить новый способ разрезки массивов. Себестоимость и фондоэнергоемкость продукции при этом снижаются практически вдвое. Основные качественные показатели неавтоклавного и автоклавного (для сравнения) поробетона приведены в таблице. Из приведенных данных видно, что неавтоклавный поробетон имеет повышенную усадку и предельную растяжимость, обеспечивающую с учетом релаксационных явлений необходимую трещиностойкость и в 2…3 раза меньшую микропористость. В остальном свойства автоклавного и неавтоклавного поробетона схожи.
Приведенные в таблице данные говорят о принципиальной возможности создания эквивалентного автоклавному производства неавтоклавного поробетона на современном техническом уровне. Это позволит сертифицировать его на соответствие стандартам серии РФ ИСО 9000 и критериям прогрессивности строительных материалов, разработанным комиссией экспертов Европейского Союза, что значительно повысит его конкурентоспособность и экспортный потенциал. Своевременность организации такого производства обусловлена острым энергетическим кризисом, современным состоянием отечественного производства поробетона и острой конкуренцией на рынках сбыта. Необходимым условием для нормального функционирования технологии и обеспечения высокого качества неавтоклавного поробетона является высокое качество сырьевых материалов, которому в наибольшей мере удовлетворяет цемент, переставший быть дефицитным. Производственные мощности его загружены всего на 37%, а стоимость значительно меньше извести и гипса.
Окончательный выбор вида технологии при реконструкции и организации нового производства поробетона остается пока за производителями.
Автоклавная технология лучше освоена, имеет богатый опыт, обеспечивает, особенно в зарубежном исполнении, высокое качество и долговечность продукции и проектную прочность поробетона сразу после автоклавной обработки. К ее недостаткам следует отнести повышенную фондоэнергоемкость, сложность и неустойчивость при колебаниях параметров сырья и работы оборудования, а также стоимость продукции при использовании традиционных видов вяжущего и заполнителей.
В активах неавтоклавной технологии – малая фондоэнергоемкость, полная безотходность и экологическая чистота производства и готовой продукции, отсутствие помола компонентов и тепловой обработки; наличие разных видов цемента, способов активизации и модификаторов бетона, обеспечивающих регулируемый технологический режим производства, стабильное и повышенное качество поробетона, улучшающееся во времени при меньшей себестоимости готовой продукции.
Поробетон в последние годы находит все большее применение в строительстве. Особенно эффективным он оказывается при монолитном многоэтажном строительстве для устройства наружных стен в пределах этажа. В Москве таких зданий построено в 3,2 раза больше, чем в предыдущий год [4]. Расчеты показывают, что толщина однослойных наружных стен из неавтоклавного поробетона средней плотности
500 кг/м3 для условий Москвы, составляет 25 см для первого этапа энергосбережения и 50 см – для второго. Имеется много вариантов отделки наружных стен из поробетона, проверенные многолетней практикой строительства и эксплуатации жилых и других зданий из поробетона во всех регионах России и странах СНГ, обеспечивающие надежную их защиту от атмосферных воздействий.

Библиографический список
1. Технико-экономические показатели предприятий по производству изделий из ячеистых и плотных автоклавных бетонов за 1990–1991 гг. Ин-т НИПИСИЛИКАТОБЕТОН, Таллинн. 1991.
2. Соломатов В.И., Коренькова С.Ф., Чумаченко Н.Г. Новый подход к проблеме утилизации отходов в стройиндустрии // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2000. № 1. С. 28-29.
3. А.С. 365339 СССР, МПК С 04 15/02, В 28 1/08. Способ изготовления строительных изделий / Г.П. Сахаров, Г.И. Горчаков, В.А. Смирнов. Бюл. № 6. 1973.
4. Бортников Е.В. Основные тенденции и перспективы развития промышленности строительных материалов // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2000. № 2. С. 4–5.