Сравнение автоклавного и неавтоклавного газобетона

Все ячеистые бетоны до середины нулевых годов изготавливались по одному регламенту – ГОСТ 25485*89. В этом документе было просто предусмотрено разделение бетонов по способу твердения на автоклавные и неавтоклавные, так как к ним предъявлялись разные требования по прочности на сжатие.

По мере развития технологий автоклавирования, эти требования стали неактуальными, и для них был разработан отдельный стандарт 31359*2007. Прежний же документ, действует и сегодня — в новой редакции от 2019 года, он является регламентом для бетонов гидратационного твердения. Рассмотрим, чем конкретно отличается автоклавный и неавтоклавный газобетон.

Описание автоклавного газобетона

На скорость твердения бетона огромное влияние оказывает температура окружающей среды, при которой происходит гидратация вяжущего. Это можно наблюдать даже на обычном бетоне, например, при заливке фундамента: при температуре +20 градусов 100% прочность наступает на 28-й день, если же на улице жара и массив своевременно увлажнялся, такой уровень прочности наступит уже через 14 дней.

Так и с газобетоном: в естественных условиях ему тоже нужно набирать прочность 4 недели. Если создать ему специальные условия (в данном случае это высокотемпературная автоклавная обработка), процесс гидратации ускоряется и необходимая прочность набирается всего за 12 часов. При этом уровень прочности получается более высоким, что даёт возможность снижать плотность камня, увеличивая тем самым его способность сопротивляться теплопередаче.

В зависимости от плотности, газобетон условно делится на теплоизоляционный (до 400 кг/м3), конструкционно-теплоизоляционный (400-700 кг/м3) и конструкционный (700-1200 кг/м3). Пограничные плотности за счёт разного класса прочности могут относиться как к одной, так и к другой категории.

Для возведения несущих стен домов применяется только теплоизоляционно-конструкционный газобетон. Главным условием для обеспечения конструкционной устойчивости стен одноэтажного здания, является класс прочности стенового материала не ниже В1,5.

Такой характеристикой (и даже выше) обладают и некоторые марки прошедшего автоклавирование теплоизоляционного бетона (D300 и D400), поэтому их тоже можно применять в малоэтажном строительстве. Блоки гидратационного твердения с такой плотностью имеют прочность не более В0,75, и применяться для строительства не могут.

Особенности производства автоклавного газобетона

Сырьё для автоклавного ячеистого бетона, условно делится на химически активное, и механически активное. К химически активному сырью относят:

• известь с высоким содержанием кальция;
• цемент с высоким содержанием кремнезёма;
• гипс в качестве регулятора схватывания;
• молотый шлак или зола-уноса (как источник кальция и магния);
• алюмосиликаты, за счёт которых и запускается реакция газообразования.

Механически активным сырьём является песок с высоким содержанием силикатов и кварца. Он может быть как естественным, добываемым из карьеров, так и искусственным, получаемым путём помола до фракции 0,1-5 мм металлургического шлака или золы уноса. В хорошем песке должно содержаться не менее 95% диоксида кремния.

Подготовка сырья

Прежде чем попасть в производство, всё сырьё проходит стадию подготовки. В частности, чтобы обеспечить хорошую устойчивость формуемой пористой массы при предварительном наборе прочности, содержащие кремнезём компоненты (известь, зола) требуют тонкого помола.

• Если известь поступила на завод комовая, то перед помолом её сначала дробят. Для улучшения помола, в известь (в зависимости от времени её гашения), вводятся добавки – чаще всего, двуводный гипс.
• Вторым способом подготовки этого вяжущего является совместный помол с песком. Он улучшает помол и не даёт извести комковаться, а так же, за счёт содержания в песке воды, участвует в гидратации вяжущего. Данный способ применяется на предприятиях, оборудованных шаровыми мельницами.

• Есть и третий способ подготовки шихты, предусматривающий добавление цемента к извести и песку. Если в предыдущих способах цемент вообще не мелется, то здесь он за счёт дополнительного измельчения максимально активизирует известь. Такой метод подготовки повышает однородность сырьевой массы, но способствует увеличению усадки твердеющего бетона – поэтому, используется реже.
• Песок может подготавливаться к производству тремя способами: сухим, мокрым и комбинированным. На заводах чаще используют второй вариант, так как в этом случае энергозатраты ниже, а производительность мельниц больше.
• При мокром помоле к песку добавляется гипсовый камень. Он обеспечивает наиболее качественный синтез гидросиликата кальция, за счёт которого и увеличивается прочность обрабатываемого в автоклаве газобетона.

Виталий Кудряшов

Строитель
Автор портала full-houses.ru

Задать вопрос

Поры в смеси вяжущего и наполнителя образовываются благодаря водороду, выделяемому при химической реакции гидроксида кальция с порошками алюминия, цинка или магния. В основном на заводах используется алюминиевая пудра, в которой и содержатся остальные добавки. При затворении водой алюминий окисляется, а после добавления сульфанола в качестве ПАВ, превращается в суспензию.

Применяемые технологии

Существует три технологии формования газобетона, которому предстоит отправляться в автоклав:

1. литьевая;
2. вибрационная;
3. ударная.

Вот в чём различия между ними.

Литьевая

Данная технология применялась ещё первыми заводами по производству газобетона, две другие появились позднее. Она предусматривает формирование монолитного блока из текучей смеси, в которой содержится не менее 50% воды (максимум 60%). Композиция вяжущих веществ смешивается с песчаным шламом и водой в течение 5 минут, добавляется алюминиевая пудра и смесь заливается в укрупнённые опалубочные формы.

Высота заливки рассчитывается так, чтобы при вспучивании смесь не выливалась наружу, а просто заполнила форму доверху. Получившуюся сверху горбушку после схватывания бетона аккуратно срезают струной. Чтобы ускорить процессы схватывания и предварительного твердения, воду для затворения бетона подогревают до 40 градусов.

Недостаток данной технологии заключается в том, что достаточно высокое водотвердое соотношение замедляет нарастание пластической прочности монолита. Время выдержки увеличивается, возрастают энергозатраты, так как приходится использовать специальные камеры обогрева.

Вибрационная

Отличительной особенностью данной технологии является вибрационное воздействие, которому бетонная смесь подвергается не только в смесителе, но и в форме — во время вспучивания. Вибрация ослабляет связь между частицами бетона и способствует тиксотропному разжижению, а это позволяет на четверть уменьшить количество воды, не ухудшив при этом удобоукладываемость смеси.

В результате вибрирования ускоряется процесс газовыделения, вместо 15-20 минут (как в литьевой технологии) он продолжается не более 7 минут. В течение последующих полутора часов (это максимум) бетон набирает структурную прочность, когда монолит можно резать на блоки. Время автоклавной обработки провибрированного бетона тоже сокращается.

Ударная

Эта технология предусматривает другое механическое воздействие на бетонную смесь – встряхивание. Сделать это вручную невозможно, поэтому залитую форму приподнимают на высоту до 5 см кран-балкой и резко сбрасывают. Делается это в период активного газовыделения, при котором смесь пребывает поочерёдно в трёх состояниях: покоя, падения и сотрясения от удара. Затем форму снова приподнимают и сбрасывают ещё раз.

Резкое динамическое воздействие нарушает процесс коагуляции (слипания частиц). Результат такой же, как и при вибрировании: смесь разжижается и получает оптимальную степень вязкости, облегчающей вспучивание и газовыделение. При этом вещество между порами лучше уплотняется, что приводит к увеличению объёма ячеек в бетоне.

У данного способа масса преимуществ перед литьевым:

1. водотвёрдое соотношение (В/Т) снижается почти вдвое — с 0,62 до 0,34;
2. при одинаковой плотности и более низком расходе извести, цемента и газообразователя, получается более высокая прочность бетона;
3. снижается процент влажности на выходе изделий из автоклава;
4. уменьшается и количество форм, и количество постов для созревания бетона;
5. отпадает необходимость применения гипса.

Ударную технологию применяет только треть всех российских производителей автоклавного газобетона. В основном это предприятия, оборудованные технологическими комплексами от Wehrhahn и Masa-Henke — остальные применяют литьевую и вибрационную технологию. По этой причине у одних производителей блок D500 имеет класс прочности В3,5, а у других – В2,5.

После набора пластической прочности, монолит подаётся на резательный комплекс, где его превращают в блоки заданной формы и размера. Сырые изделия складывают в вагонетки и отправляют на высокотемпературную обработку в автоклав, где всего за 12 часов они набирают 100-процентную прочность.

Характеристика неавтоклавного газобетона

Сырьевой состав газобетона, твердеющего в естественных условиях, особо не отличается от автоклавного. Разница только в том, что здесь основным вяжущим веществом является не известь, а цемент – ну и добавки могут быть другими. Его точно так же формуют в один большой блок, а после достижения пластической прочности монолит нарезается на блоки заданного размера.

После резки их не отправляют в автоклав, а оставляют твердеть в цеху, что даёт существенную экономию и на закупке оборудования, и по энергозатратам. Соответственно, себестоимость продукции получается более низкой, что является главным достоинством неавтоклавных газоблоков.

Современное оборудование, оптимальные составы вяжущего (цемент может композиционироваться с молотой золой уноса или шлаком) и новые виды тепловлажностной обработки, которой могут подвергаться твердеющие в цеху изделия, позволяют значительно повысить прочность конечного продукта. Помогает в этом и добавка дисперсно-армирующих волокон (базальтовых, асбестовых), поддержание качественного температурно-влажностного режима при твердении.

Тем не менее, достичь такой высокой прочности, как при автоклавировании, где не только повышается температура, но и давление, при гидратационном твердении невозможно. Поэтому, даже несмотря на более низкую себестоимость получаемого продукта, в промышленных масштабах неавтоклавный газобетон не производят.

Виталий Кудряшов

Строитель
Автор портала full-houses.ru

Задать вопрос

Минимальная плотность гидратационных блоков – 500 кг/м3, а прочность на сжатие имеет такой показатель, какой при автоклавировании бывает у блоков D300. Более высокая плотность влечёт повышение коэффициента теплопроводности, поэтому неавтоклавный газобетон и не столь эффективен, как автоклавный. Но для неотапливаемых зданий, где теплопроводность стен значения не имеет – это отличный и недорогой выбор.

Сырьё

Главным компонентом в бетонах является вяжущее, но без воды это просто порошок. Основная задача производителя – найти оптимальное водотвёрдое соотношение. Чем тоньше помол наполнителя, и чем более высокую марку имеет цемент, тем потребуется больше воды, которая, кстати, должна иметь питьевое качество. Её недостаток приводит к плохому подъёму цементного теста, увеличивает расход газообразователя. Излишек способствует увеличению размера пор и снижению прочности камня, удлиняет временной промежуток, в течение которого твердеет смесь.

• Подбор соотношения В/Т производится опытным путём, на замесах маленького объёма (до 2-х л). Изменение значений твёрдого и жидкого компонента позволяет регулировать плотность бетона. Оптимальными значениями В/Т считаются 0,56-0,58, при температуре жидкой составляющей +20 градусов.
• При повышении температуры воды нужно добавлять больше, но чрезмерный нагрев (более 45 градусов) приводит к слишком быстрому твердению цемента. При использовании холодной воды соотношение В/Т уменьшается, но это приводит к долгому подъёму теста, которое затем очень медленно твердеет.
• В качестве вяжущего используют цементы без добавок М500 и М400, которые, будучи изготовлены на одном заводе, отличаются только тонкостью помола. При выборе цемента главное, чтобы начало схватывания было в пределах 60 минут, а окончание – не больше чем через 3 часа (это зависит от процентного содержания в цементе трёхкальциевого алюмината). Дополнительный помол цемента, закладываемого в бетонную смесь, даёт возможность ускорить процессы гидратации и твердения, благодаря чему на 10-20% увеличивается и прочность.

В составе неавтоклавного газобетона могут применяться и различные композиции цемента с активными или инертными наполнителями (например, молотым мелом или доломитом). Их задача – поддерживать необходимую вязкость раствора, и не позволять ему осаживаться в процессе подъёма.

Технология

Изготовление стеновых блоков неавтоклавным способом представляет собой такой технологический процесс:

• Сырьё подаётся на подготовительный участок, на котором оно взвешивается, оптимизируется состав, составляется композиция по рецепту.
• Вода подогревается до +25 градусов, дозируется и подаётся в миксер.
• Подготавливаются формы-опалубки (смазывают их борта, чтобы не прилипал бетон).
• Рабочий раствор транспортируется для слива в формы.
• Устанавливается стабильный температурный режим, обеспечивающий активный подъём и твердение массива (это могут быть самые разные системы: от теплоотражающего слоя до тёплого пола).

Обычно до резки поддерживают температуру 40-50 град., а после резки в течение 14-16 часов камеру прогревают до 60-90 град.

• Распалубка монолита и подача транспортёром на резательный комплекс.
• Нарезка бетонного массива на блоки заданного размера.
• Подача сырых блоков в камеру выдержки. Здесь они, в зависимости от созданного микроклимата, будут вылёживаться до тех пор, пока не наберут 70% прочности, при которой их уже можно отправлять на объект.
• Транспортировка изделий на склад готовой продукции.

Основные отличия между автоклавным и неавтоклавным газобетоном

Выше довольно подробно рассказано о технологиях производства газобетона путём синтезирования и гидратационного твердения. Из сказанного понятно, что хоть состав вяжущих и добавок может варьироваться, процесс поризации проходит абсолютно одинаково: в смесь вводится алюминиевая суспензия, раствор заливается в формы для поднятия и набора распалубочной прочности, после чего уже в виде каменного массива отправляется на резку. А вот дальше пути сырцовых изделий расходятся.

Гидратационные блоки попадают в сушильную камеру, которая прогревается только в первые сутки, а далее просто поддерживается стабильная температура. Для синтезирования же требуется совсем другое оборудование. Это автоклавы — металлические капсулы цилиндрической формы, с открывающейся с торца крышкой, оснащённые системами нагрева, охлаждения, блокировки и автоматического регулирования.

Габариты корпуса: 29 м в длину и 2,9 м в диаметре. Внутри расположены трубы паропровода, обеспечивающие равномерную подачу пара по всему объёму автоклава. Поверхность капсулы теплоизолирована, что предупреждает потери тепла и компенсирует деформации вследствие изменения температур. Режим работы оборудования посменный, но круглосуточный — все 365 дней в году.

Максимальная температура в автоклаве +190 градусов, что намного выше, чем в сушильной камере, в которой набирают прочность гидратационные блоки. А так как для нагрева автоклавов используется пар, то присутствует и определённое давление. Оптимальным давлением, превышение которого становится уже бессмысленным, является показатель в 1,3 атм.

В таких условиях и запускается процесс синтезирования, при котором два вещества на молекулярном уровне соединяются в одно, получающее совершенно новую структуру и характеристики. В данном случае это тоберморит (гидросиликат кальция), образующийся в газобетоне благодаря слиянию оксидов кальция с кремнезёмом. Структурно это гораздо более стабильный минерал, за счёт которого бетон после автоклавирования получает более высокий класс прочности. Это и есть главное отличие автоклавного бетона от неавтоклавного – хотя, есть и другие.

Марки автоклавного и неавтоклавного газобетона

То, что разные условия твердения способствуют получению изделий с разными характеристиками, было известно давно и отражалось в стандарте даже тогда, когда неавтоклавные и автоклавные бетоны производились по одному ГОСТу. В первую очередь различия касаются марок бетона, так как в них отражается плотность.

Из таблицы видно, что:

• Максимально достижимый показатель плотности при естественном твердении бетона – 1000 кг/м3 с классом прочности В7. Конструкционные блоки автоклавного твердения могут иметь плотность 1200 кг/м3 с классом прочности В20.

Виталий Кудряшов

Строитель
Автор портала full-houses.ru

Задать вопрос

С такой высокой плотностью автоклавные газоблоки если и производят, то только под заказ для промышленных объектов. Да и зачем они нужны для жилищного строительства, если изготовленные по такой технологии конструкционно-теплоизоляционные блоки (с более низкой плотностью) имеют такую же, как у конструкционного неавтоклава прочность?!

• Благодаря высокой прочности, использовать в строительстве автоклавные блоки можно уже при плотности D300, так как они имеют класс прочности не ниже В2 (по ГОСТ требуется не ниже В1,5). Неавтоклавные же блоки пригодны для возведения стен только при плотности 600 кг/м3 и более.
• Чем меньше плотность, тем меньше и коэффициент теплопроводности. Наилучшее сочетание характеристик, это когда при невысокой плотности камень имеет более высокую прочность. У автоклавного газобетона именно такая комбинация показателей, поэтому с точки зрения теплоэффективности строить из него дома выгоднее.
• Минимальная фактическая прочность автоклавных блоков всегда выше той, что регламентируется ГОСТом.
• При одинаковой плотности, прочность автоклавных блоков выше, чем неавтоклавных.

Плюсы и минусы автоклавных блоков в сравнении с неавтоклавными

Изложим коротко, в чём заключаются преимущества блоков автоклавного твердения:

Какой блок лучше для постройки дома — заключение

При постройке домов все стремятся обеспечить теплоэффективность ограждающих конструкций, так как это позволяет в процессе эксплуатации существенно снизить расходы на отопление. Способность стен сопротивляться теплопередаче напрямую зависит от коэффициента теплопроводности стенового материала, и чем он ниже, тем теплее здание в целом.

Снизить эту характеристику бетонного камня можно только путём уменьшения его плотности, вместе с которой при естественном твердении снижается и прочность. Высокотемпературная обработка блоков позволяет эту прочность сохранить и приумножить, что и даёт автоклавному бетону самое большое преимущество.

Калькулятор дома из газобетона