Бетон.ру

Последнее десятилетие в России и большинстве стран СНГ характеризуется введением новых нормативных показателей по теплозащите зданий. В связи с этим их строительство из традиционных стеновых материалов-кирпича и керамзитобетонных панелей-стало экономически невыгодным-потребовало увеличения толщины стен до 1-1,5 м. Названные строительные изделия в стеновой конструкции уступают место более теплоэффективным, из которых одним из наиболее перспективных является ячеистый бетон и изделия из него.

Изделия из ячеистого бетона имеют коэффициент теплопроводности в 2-3 раза ниже, чем у кирпича или керамзитобетонных панелей. Результат: стены зданий из ячеистого бетона в 2-3 раза теплее кирпичных при сохранении практически прежней толщины конструкций в пределах 400-600 мм. Плюс экономическая выгода, ведь объем стеновых конструкций уменьшается в 2-4 раза с одновременным повышением коэффициента их термического сопротивления, который становится соответствующим требованиям современных нормативов при более низких стоимостных показателях. Отсюда развитие производства ячеистого бетона как эффективного строительного материала является одним из самых перспективных направлений развития промышленности стройматериалов. У ячеистого бетона высокие теплоизоляционные показатели, и наряду с ними он имеет сравнимые с кирпичом прочностные характеристики (прочность на сжатие до 40 кг/м2), хотя и уступает ему по этому показателю. Этот недостаток компенсируется применением различных технологических решений стеновых конструкций: устройство каркасных зданий с внутренними несущими стенами и колоннами, монолитных поясов жесткости, армированных панелей перекрытий. Особенно эффективными являются изделия из ячеистого бетона для малоэтажного строительства или многоэтажного каркасного строительства.

Кроме оценки технико-экономических показателей эффективности использования различных стеновых материалов и изделий, нельзя сбрасывать со счетов комфортность проживания человека в домах. Известна градация этой комфортности, предложенная зарубежными исследователями. Согласно этой градации, первое место по комфортности занимают дома со стенами из дерева, второе-со стенами из глиняного кирпича, третье-четвертое-дома со стенами из ячеистого бетона, шестое-десятое-стены из керамического и силикатного кирпича. Стены из керамзитобетона и обычного железобетона занимают последнее место. Промежуточные места в этой градации занимают стены со смешанными стеновыми материалами и изделиями. Полноценно оценить эффективность применения различных стеновых материалов нельзя без учета долговечности этих материалов, экологической безопасности в обычных и экстремальных условиях. Используемая в качестве утеплителя минеральная вата в условиях постоянно изменяющихся тепловлажностных условий эксплуатации не всегда сохраняет свои свойства в течение всего периода эксплуатации капитальных зданий, и в итоге коэффициент термического сопротивления конструкции может измениться. А это увеличение теплопотерь, снижение температуры на внутренней поверхности стены и возможность выпада конденсата. Зафиксированы данные, что вспененные полимерные материалы также подвержены разрушению со временем. Поскольку возможность локальных пожаров в жилых зданиях исключить нельзя, следует учитывать выделение токсичных веществ и образование внутренних пустот при нагревании трехслойных панелей с вкладышами из вспененных полимеров.

Все это еще больше делает привлекательными ограждающие конструкции из несгораемых ячеистых бетонов, получаемых в практике двумя основными технологиями. Первая, с использованием введения в массу бетона при перемешивании алюминиевой пудры-технология газобетона. Смесь вспучивается после разливки бетона в формы. Вторая использует для поризации материала техническую пену, получаемую при введении в массу пенообразователей-технология пенобетона. В этом случае процесс получения поризованной массы завершается в смесителе. Технологии производства изделий из пено- и газобетона на всех переделах практически одинаковы и различаются только на стадии приготовления поризованного раствора. В обеих технологиях для твердения могут использоваться пропарочные камеры или автоклавы. ВНИИСТРОМ им. М. П. Будникова разработал несколько вариантов оборудования и компоновочных решений для предприятий различной мощности по производству стеновых блоков из ячеистого бетона. Для твердения изделий могут использоваться пропарочные камеры или автоклавы. При подборе и разработке оборудования коэффициент использования его мощности во всех случаях принимался не менее 50%. Производительность всех агрегатов, составляющих технологическую линию, рассчитывалась из условия оптимальной работы оборудования.

Современные требования к теплозащитным свойствам материалов поставили задачу создания технологических линий, позволяющих выпускать изделия с плотностью не более 500 кг/м3 и высокой точностью геометрических размеров. Получение высокой точности разрезки и ровной поверхности изделий на линиях зарубежных фирм "Итонг", "Хебель", "Верхан" обеспечивается применением коротких натянутых струн, не изменяющих свое положение при резке. В российской практике хорошо зарекомендовали себя технологические линии с формованием, разрезкой и автоклавной обработкой изделий на одном и том же технологическом поддоне. Разрезка массива производится колеблющимися витыми струнами, длина которых больше габаритов массива. При размере массива в плане 1200х3000 мм длина струн составляет 1400 и 3200 мм. Разрезка массива длинными витыми струнами может привести к ухудшению качества поверхности среза и снижению точности разрезки. В то же время осуществление резки на формовочном поддоне позволяет снизить требования к прочности массива при разрезке. В этой технологии не требуется переноса массива на специальный поддон для разрезки или кантование массива с основания на боковую поверхность, как делается на зарубежном оборудовании. При разработке нового оборудования была поставлена задача обеспечения разрезки массива на блоки короткими струнами, оставляя массив во время всего технологического процесса на своем поддоне. Чтобы осуществить разрезку на собственном поддоне в условиях оптимального заполнения автоклава и разрезки короткими струнами, приняли массив высотой 1200, шириной 600 и длиной 3000 мм.

Для Российской Федерации был принят параметрический ряд заводов мощностью от 10 до 100 тыс. м3 в год. Для заводов мощностью 10-20 тыс. м3 в год была разработана технологическая линия с объемом массива примерно 1 м3, заводов 20-50 тыс. м3 в год-линии с объемом массива около 2 м3 и для заводов мощностью 50-100 тыс. м3 в год - линии с объемом массива 2 м3 и 3 м3 были спроектированы применительно к технологии автоклавного пенобетона с шириной формы 600 мм и высотой массива 1000, 1200 мм. Известно, что при использовании технологии газобетона пузырьки газа вспучивают массив, и прочность его вдоль и поперек направления вспучивания неодинакова. Разница прочности вдоль и поперек направления вспучивания составляет 20-25%. Практически во всех современных технологических линиях, которые используют технологию газобетона, это свойство бетона учитывается, и разрезка массива на блоки производится таким образом, чтобы изделие по длине было ориентировано вдоль направления вспучивания. В форме шириной 600 мм при горизонтальном расположении блоков это условие не выполняется, поэтому в основу технологии был заложен принцип получения ячеистого бетона путем введения в смесь технической пены.

Получаемый пенобетон изотропен, и ориентация блоков при разрезке не имеет значения. Технология пенобетона, тем не менее, требовательна к качеству сырьевых материалов и позволяет получить качественные изделия при использовании извести активностью до 70%. Принципиальная особенность примененной технологии-приготовление в смесителе смеси из цемента, молотого песка, извести и воды с последующим введением в состав технической пены, получаемой в пеногенераторе. Изменяя состав смеси и количество вводимой пены, на разработанной линии можно получать изделия плотностью от 300 до 1000 кг/м3. Для получения стеновых блоков плотностью 500 кг/м3 были подобраны составы бетонов, обеспечивающие за 4-5 часов набор массивом пластической прочности, достаточной для распалубки и разрезки изделий, разрезаемых вдоль и поперек оси формы струнами, длина которых превышала ширину массива на 100-150 мм с каждой стороны. Разрезка велась гладкими струнами диаметром 0,6-0,8 мм.

Технологическая схема производства

Цемент и известь из расходных бункеров поступают поочередно в дозатор сухими, песчаный шлам-в дозатор шлама, вода подается непосредственно в смеситель через расходомер. Весовые дозаторы, установленные на линии, объединены системой управления, обеспечивающей забор требуемого количества сырьевых компонентов и разгрузку дозаторов в смеситель по заданной программе. Используемый в технологии пеногенератор позволяет стабильно получать пену требуемого качества, поэтому после определения фактической производительности пеногенератора для получения бетона требуемой плотности количество подаваемой пены определялось временем его работы. Сухие материалы, песчаный шлам и вода загружались в смеситель и перемешивались, после чего в смеситель подавалась пена. Размеры смесителя подобраны таким образом, чтобы объем замеса был равен объему формы. Объем форм составляет 2,3 м3, соответственно в линии используется смеситель объемом 3,0 м3. Испытания смесителя показали, что коэффициент выхода бетона составляет величину 0,7-0,8 от его объема, и смеситель объемом 3,0 м3 обеспечивает заполнение формы максимального объема 2,3 м3.

Из смесителя масса заливается в бетоновозную тележку, которая развозит смесь по формам. Для стабилизации времени выдержки форм перед разрезкой они располагаются в термостатированных камерах, открываемых на время заливки бетона и извлечения из формы поддона с массивом. Время выдержки массива в формах в зависимости от состава бетона и применяемых добавок составляет 3-6 часов.
Формы, используемые на линии, установлены стационарно и состоят из рамы, к которой шарнирно прикреплены борта и на которой установлен съемный поддон. При этом продольные борта открываются на шарнирах, а поперечные — на рычагах, обеспечивающих плоскопараллельное отодвигание бортов от массива. Штанги захвата проходят в зазор между поперечными бортами и поддоном и захватывают поддон на нижнюю поверхность. Конструкция захвата исключает соприкосновение его деталей с массивом и связанные с этим повреждения поверхности массива. Раскрытие форм производится или вручную, или с помощью пневмопривода. Извлеченный из формы поддон с массивом устанавливается на каретку резательного комплекса. Каретка из исходного положения перемещается приводом на позицию поперечной резки, проходя через установку калибровки массива. На позиции поперечной резки массив разрезается колеблющимися струнами в поперечном направлении. Частота колебаний струны 80 двойных ходов в минуту. Амплитуда регулируется от 20 до 60 мм. Опускание и подъем рамы со струнами поперечной резки производится электромеханическим приводом. После завершения поперечной разрезки к массиву подходят упоры, каретка с массивом на поддоне начинает перемещаться вперед и проходит через струны продольной разрезки. Наличие подпорной стенки обеспечивает стабильное положение изделий при горизонтальной резке и позволяет практически полностью исключить склоны при выходе струн из массива. 

Приводы комплекса разрезки изделий получают питание от преобразователя частоты, что обеспечивает регулирование скорости поперечной и продольной разрезки, точную остановку каретки на позиции поперечной резки и в конечных положениях. Схема резательного комплекса исключает образование трещин на массиве при продольной разрезке и обеспечивает точность резки в пределах 1 мм. Отходы от разрезки собираются, разбавляются водой и направляются в шламбассейн отходов. Собранный шлам дозируется и поступает в смеситель. За счет этого обеспечивается утилизация отходов от обрезки массива. После разрезки поддоны с массивом устанавливаются на автоклавную вагонетку. В цехе установлены автоклавы 2х19 м. За счет использования вагонеток маленькой высоты в автоклав входит по сечению 2 массива высотой 1200 мм. По длине в автоклав размещается 6 массивов. Получается, что за один цикл в автоклаве запаривается 25,9 м3 изделий. Коэффициент заполнения автоклава составляет около 0,43. Загрузка и разгрузка автоклавов осуществляется электропередаточным мостом. После запарки изделия снимаются с поддона захватом. Захват имеет длину 1,5 м, что соответствует половине длины массива.

Опыт эксплуатации линии показал, что время формования одного массива плотностью 500 кг/м3 составляет 15-20 минут, время выдержки до распалубки составляет 3-5 часов в зависимости от состава смеси и температуры в цехе. Качество бетона блоков измерялось в лаборатории: при плотности 480-520 кг/м3 прочность блоков составляет 25-30 кг/м2. При изготовлении блоков использовался цемент М400 Д5, молотый песок удельной поверхностью 1900-2000 см2/г, получаемый в виде шлама, известь активностью 70-75%. Испытания показали, что вместо песка могут использоваться золы и тонкодисперсные отходы от обработки гранита. По аналогичной схеме была разработана линия мощностью 60-80 тыс. м3 в год с объемом формы 3 м3, использованная при реконструкции "Кореневского завода силикатного кирпича" с переводом его на выпуск изделий из ячеистого бетона. Опыт создания оборудования для заводов ячеистого бетона показал, что в технологии автоклавного и неавтоклавного бетона с успехом может использоваться однотипное оборудование для формования и разрезки массива. Принципиальная разница состоит в составах бетонов, необходимости помола сырья и использования дорогостоящих автоклавов в технологии ячеистых бетонов автоклавного твердения. Поскольку бетон автоклавного твердения получается гораздо более высокого качества, его рыночная цена будет значительно выше. У неавтоклавного бетона рыночная цена 12-50 руб./м3, автоклавного твердения высокого качества 1500-1600 руб./м3. Прибыль при производстве первого составляет примерно 330 руб./м3, при производстве второго - примерно 750 руб./м3. 

Срок строительства неавтоклавного завода составляет ориентировочно 0,5 года, автоклавного твердения 1,5 года. Поскольку сроки строительства и капиталовложения на заводе неавтоклавного ячеистого бетона значительно ниже, то время окупаемости такого предприятия-1,44 года от начала производства. Для завода автоклавного ячеистого бетона он составляет 3,7 года. Поскольку прибыль на заводе автоклавного бетона выше, то сумма прибыли становится равной через 5,1 года, а затем сумма прибыли от реализации автоклавного ячеистого бетона начинает превышать прибыль от продажи ячеистого бетона неавтоклавного твердения. Таким образом, при выборе схемы производства необходимо учитывать следующие основные показатели: требования к качеству бетона по плотности и прочности, объем производства и возможности объемов инвестиций. При этом производство неавтоклавного ячеистого бетона требует меньших инвестиций, но позволяет получить прибыль в значительно меньших объемах, чем более дорогой завод по выпуску автоклавного ячеистого бетона. При выборе типа оборудования инвестор должен учитывать, что имеется российское оборудование, позволяющее получить изделия, по качеству бетона и точности геометрических размеров блоков не уступающие изделиям, полученным на импортном оборудовании, стоимость которого в несколько раз выше, а сроки окупаемости превосходят 8-10 лет.

Источник материала портал "Строительство и недвижимость"