Пенобетонът – оптимални качества и универсално приложение Много е изговорено и написано за бетона и в това няма нищо странно, защото той е един от най-популярните и масово разпространени строителни материали. Известно е също, че той има различни разновидности, оптимизиращи едно или друго негово качество. Точно такъв материал е и пенобетонът, на който обръщаме внимание в настоящия материал.
текст инж. Вера Ангелова
Според популярното определение, бетонът е изкуствен камък, получен при смесването на предварително дозирани насипни материали (пясък, чакъл, трошен камък) и свързващо вещество – цимент, което реагира химически с вложената вода. Той, както вече беше споменато, има редица разновидности. Някои от тях се получават с помощта на химически добавки (например самоуплътняващия се бетон), при други са получаване на желаните свойства се прави специален подбор и рецептура на изходните материали за изготвяне на бетонната смес (някой видове леки бетони или бетони с повишена плътност), а понякога се налага да се прилага и различна технология на производство.
Бетонът с малки въздушни пори, равномерно разпределени в обема му е придобил названието порьозен. Порьозните бетони, от своя страна, се делят на газобетон или пенобетон, в зависимост от технологията на производството им.
Газобетонът се получава чрез добавяне към циментовия разтвор на специално подбрани газообразуващи добавки, които при определени услови взаимодействат химически с цимента и се отделя газ, оформящ пори в сместа. Процесът протича в автоклави. За да се постигне желаната структура, в сместа се слагат изключително фини добавъчни материали. След втвърдяването й, порите остават равномерно разпределени в обема на готовия продукт.
При пенобетона технологията на производство е различна. Този изкуствено създаден материал с твърдост на камък и равномерно разпределени в него малки затворени въздушни пори, се произвежда чрез смесване на портланд-циментовата смес с пяна, получена от различни пенообразуващи вещества. Затова е възможно този материал да се произвежда и директно на строителната площадка (така неречения „мокър способ“), за разлика от газобетона, който изисква специални условия за газообразуването, следствие на което се предлага само под формата на готови зидарийни блокчета.
Технически характеристики на пенобетона
Физико-химичните свойства на порьозните бетони като цяло зависят от методите за образуване на порите, равномерността на разпределението на порите, вида им, вида на свързващото вещество, условията на свързване и набиране на якост и други фактори.
Естествено, качествата за свързани помежду си. Например коефициента на топлопроводимост (?) при сух материал, зависи главно от стойността на плътността. Плътността, от своя страна говори за порьозността, която също обуславя топлоизолационните качества. От вида на порите зависи и водопоглъщаемостта и мразоустойчивостта на материала.
Структура
Пенобетонът, произведен при спазване на технологичните изисквания, представлява еднородна маса с равномерно разпределени, малки, сферични, затворени пори, без наличие на различни слоеве, едри частици, струпване на цимент и външни включения.
Броят и големината на порите е различен при различните по предназначение пенобетони, като съответно те са подбрани така, че да се осигури добра топлопроводност или повишена якост, в зависимост от употребата.
Основна характеристика на пенобетона е, че порите му са затворени, без връзка помежду си, което обуславя по-малка водопоглъщаемост и по-голяма мразоустойчивост при еднакви условия, отколкото другите порьозни бетони.
Сферичната форма на порите помага за по-доброто разпределение на усилията при натоварване и обуславя еднакви свойства в трите направления. Наличието на прослойки и включения нарушава правилността на структурата на пенобетона, затова за да бъде материала качествен, такива трябва да отсъстват. Струпванията на цимент, показват неравномерно разпределение на свързващото вещество в обема на продукта и също влошават качеството на пенобетона.
Формата на порите също е важен параметър, в частност степента на деформация на сферичните пори към праволинейни многостени. Степента на деформация може да бъде определена от обема на въздушните пори – когато порьозността надвишава 75-85%, това означава, че вероятността за преобразуване на сферичните пори в многостени нараства. Колкото по-порьозен е материалът, повече многостенни форми се появяват. Що се отнася до размерите на порите, те зависят главно от вида на пенообразуващия агент.
Когато пенобетона се изсушава до равновесие с околната среда се появяват деформации на свиване. Те достигат до стойност 0.2 - 0.3mm на метър и зависят от първоначалната влажност, равновесната влажност, плътността на материала и вида на свързващото вещество.
Основна характеристика на пенобетона, както и на останалите видове бетон, е водоциментното отношение - W/С, което, в случай че са използвани по-големи количества фини, диспергирани добавки се дефинира като отношение вода/твърдо вещество (W/S). При увеличаване на това отношение, намалява якостта на пенобетона.
Структурната якост на пенобетона зависи основно от неговата плътност, вида и количеството на компонентите, топлинната обработка и влажността. Установено е, че ако отношението вода/твърдо вещество се увеличи от 0.3 на 1.0, капилярната порьозност нарааства 1.5 пъти. Якостта зависи от равномерността на на разпределение на порите в обема на елемента и размерите им. За по-добра структурна якост трябва да се повиши количеството на въздушните микропори.
Външен вид
Готовите изделия от пенобетон имат правилна форма, точни размери и ненарушени ребра, ъгли и повърхности. Благодарение на способността си лесно да се обработва, е възможно създаването на сградни елементи с разнообразни форми от пенобетон. За нуждите на съвременните архитектурни тенденции той може да образува ъгли (прави, остри и тъпи), криви, арки, пирамиди, които гарантират естетика и индивидуален стил на всяка сграда.
Топлоизолационни свойства
Както стана ясно, при производството на пенобетона, в неговата структура остават множество затворени пори (до 80%), което е предпоставка за отлични топлоизолационни качества. Високото съдържание на въздух под формата на затворени пори също допринася да добри звукоизолационни качества на материала.
Разбира се, решаващ фактор при определяне на термо-физичните характеристики на пенобетона е влажността. Стойността на нарастването на топлопроводността за всеки процент влажност е между 6 и 8%.
За произвеждане на пенобетон с по-добри топлоизолационни качества, обикновено се залага на по-малката плътност. Например, с редуциране на плътността със 100kg/m3 се постига намаляване на коефициента на топлопроводимост с около 20%. В този ред на мисли при пенобетон с плътност до 200kg/m3, коефициентът на топлопроводимост (?) спада до 0.06W/(m•К), което поставя тези пенобетони в класа на силноефективните топлоизолационни материали.
Плътност
Плътността е просто критерии за определяне на порьозността на материала, защото от нея зависят редица други качества – топлопроводност, носимоспособност, технологичност и други.
Естествено, плътността зависи от това дали пенобетонът е мокър или изсушен, като при мокър тя е по-голяма. Затова, когато е необходимо да се сравнят плътности на различни елементи от пенобетон, е необходимо масата им да се измери, когато те да са при абсолютно еднакви условия. Обикновено, при определяне на техническите характеристики се използва състоянието „изсушен до постоянна маса“. Процесът на изсушаване неизменно се съпътства от намаляване на масата на елемента. Затова за определяне на плътността в отговорни доклади пенобетонът трябва да е изсушен напълно, т.е до постоянна маса. Обикновено плътността е между 300 и 12000kg/m2, като най-попуклярните стойности са между 400 и 600kg/m2.
Якост
Якостта на натиск на пенобетона в естествено въздушно сухо състояние е между 2 и 7.5 Mpa, като за по-леките разновидности стойността може да бъде и по-малка.
Естествено, по-тежкият пенобетон, при който стените на порите са по-плътни, притежава по-голяма носимоспособност. Якостта на натиск се определя при стандартно изпитване а стандартни пробни тела, при натисково натоварване до разрушаване.
Не бива да се забравя, че пенобетонът, както всеки материал, произведен от портланд цимент, с времето увеличава своята якост. Затова, когато трябва да се сравняват различни пенобетони, е необходимо те да се изпитват на еднаква възраст. Популярният за конвенционалния бетон период от 28 дни, който съответства на набирането на максимална якост, важи напълно и за пенобетона.
Водопоглъщаемост
Водопоглъщаемостта на пенобетона по обем е ниска – около 15%. Стойността на този показател по правило трябва да бъде малка, за да се гарантира дълготрайност и устойчивост на атмосферни условия на конструкцията. Високата водопоглъщаемност влияе неблагоприятно и върху топплоизолационните качества на пенобетона.
Водопоглъщаемостта се увеличава пропорционално с нарастване на въздушното съдържание на материала.
Мразоустойчивост
Устойчивостта на замръзване и размръзване на конструктивния и топлоизолационния пенобетон е над 25 цикъла, като вътрешната структура и вида на свързващото вещество силно влияят върху този показател. По правило пенобетоните със свързващо вещество Портланд цимент имат по-добра устойчивост от останалите видове.
Пожароустойчивост
Пенобетонътспада към негоримите материали клас А1, според еврокласификацията. Материалът има много добра устойчивост на високи температури и горене, което го прави особено подходящ за строителство, при което има повишен риск от възникване на пожари или завишени изисквания за пожарна безопасност. Изпитванията показват, че освен продължителната защита от пожара, при интензивен пламък, държан близо до повърхността, пенобетонът не се напуква и разтрошава.
Предимства на пенобетона като строителен материал накратко
Качествата на всеки строителен материал могат да се разделят на няколко групи и подбирането на идеалния за определена дейност най-често се базира на търсенето на определена група качества – технически, технологични, експлоатационни или естетически. Икономическите показатели също оказват много голямо влияние върху избора.
Сред техническите предимства на пенобетона са добрата му структурна устойчивост – добра носимоспособност при изключително ниско тегло, което натоварва много малко конструктивните елементи, намиращи се под него. Ниското тегло е много важно при строителство в проблемни почви, податливи на големи слягания. Когато става въпрос за високи сгради, то е един от основните фактори, които се отчитат при противоземетръсното строителство.
Пенобетонът има способността да разпределя товарите, които поема, а монолитната му изотропна структура не обременява конструкцията със странични товари.
Голямо предимство, свързано с дълготрайността е факта, че при пенобетона няма пълзене при продължително действие на натоварването.
Фактът, че пенобетонът има високо съдържание на въздух също се явява негово предимство, което обуславя много добри топлоиолационни качества.
Ниското тегло, от друга страна, обуславя и едно от основните технологични предимства на пенобетона. Благодарение на него, със зидарийните тела се работи лесно и естествено, строителството протича по-бързо.
Друго технологично предимство е, че произведения на обекта пенобетон няма нужда от уплътняване чрез вибриране след полагането си, което спестява доста време, особено при по-мащабни проекти.
Бързото полагане и на мокрия бетон е гарантирано от високата флуидност на сместа, която позволява бетонните помпи лесно и при сравнително ниско налягане да изпомпват материал на големи разстояния.
Икономическите ползи от използване на пенобетона също не са за пренебрегване. Още при производство си, той изисква по-малко суровина. Чрез използването му се намалява собственото тегло на сградата, което може драстично да намали сеченията на носещите елементи и съответно количествата на стомана и бетон, вложени в тях.
Пари се спестяват и от довършителните работи – готовата повърхност на пенобетона е гладка и равна и изисква много по-малко време за финализиране.
Значителен е и икономическият ефект, измерен в спестена енергия, благодарение на добрите топлоизолационни качества на материала, които (в комбинация със звукоизолационните характеристики) гарантират добри показатели на вътрешната среда и обусловят експлоатационен комфорт.
Приложение
Блоковете от пенобетон може да се използват при изграждането на носещи стени, при натоварвания, съответстващи на носимоспособността му, за преградни стени, огради и други. Зидането с тях е улеснено от сравнително големите размери на елементите, а за самото полагане е необходим циментно-пясъчен разтвор или разтвор на суха лепилна смес.
Пенобетонът, произведен на място, има възможност за промяна на компонентите за вариации в качествата и характеристиките му. Той се полага, както конвенционалния бетон, в кофражни форми, като има възможност за бетониране на елементи с разнообразни форми и размери. Такъв бетон може да се използва за изолация на подове и тавани, като полагането му става по някой от стандартните начини.
Други типични приложения на този материал са производството на сглобяеми сградни елементи с носеща или изолираща функция, строителството на леки мостове, изграждане на елементи от пътни настилки, изграждане на защита от свличания на земна маса.
Едно интересно приложение на пенобетона са леките фундаменти, базирани на принципа на равновесието, След изкопаването на тежка почва и заместването й с лек пенобетон, може да се постигне равенство между изградената постройка и първоначалното количество почва. Това гарантира минимално слягане на конструкцията и съответните съпътстващи деформации.
В последните години интересът към пенобетона видимо се увеличава. Това е така не само защото материалът е сравнително нов и модерен, а при качествено производство удовлетворява изискванията на съвременното строителство. 20/05/2009 |
