Надежная основа Вашего будущего
Russian (CIS)English (United Kingdom)
Перспективы развития производства керамзита и керамзитобетона

Строительные материалы 6/2000

Когда речь идет о материалах, перспективных для использования в будущем, оценка керамзита, а следовательно, керамзитобетона звучит неоднозначно.

С одной стороны, производство самого заполнителя энергоемко, а традиционные керамзитобетонные панели не проходят по новым требованиям к теплозащите зданий. С другой стороны, в стране имеются большие мощности по производству керамзита и панелей на его основе, в основном в составе сотен ДСК. Таким образом, однозначно решить вопрос отказом от использования этих традиционных материалов практически невозможно. Автор статьи предлагает свое видение подхода к проблеме.

Б.С. КОМИССАРЕНКО, заведующий кафедрой «Производство строительных материалов, изделий и конструкций» Самарской государственной архитектурно-строительной академии, член-корреспондент РАТН, профессор

Перспективы развития производства керамзита и керамзитобетона c учетом современных задач стройиндустрии

В настоящее время в стране наблюдается тенденция к вытеснению керамзита и замене его другими видами утеплителей при производстве наружных ограждающих конструкций. Дело в том, что практически весь выпускаемый по России керамзит имеет насыпную плотность порядка 450 - 550 кг/м3. Однако в новых условиях, связанных с повышением требований к термическому сопротивлению ограждающих конструкций, производство однослойных наружных стеновых панелей в прежнем виде, даже при всех новациях, на рядовом керамзите не представляется возможным.

Вместе с тем нельзя не считаться и с другой реальностью – в России создана мощная база керамзитовой продукции (построены десятки заводов, созданы и работают коллективы высококвалифицированных специалистов и т.п.). В этих условиях ликвидацию керамзитовой промышленности нельзя признать правильным решением.

На наш взгляд, в современных условиях более правильным следует считать направление по видоизменению свойств керамзита, выпускаемого на керамзитовых заводах, и определить основные пути его возможного применения.

Одним из путей решения данной проблемы является организация производства особо легкого керамзита с насыпной плотностью 200 - 250 кг/м3, что соответственно резко уменьшит его теплопроводность. Однако даже на таком керамзите при использовании стандартных технологий невозможно получение конкурентоспособных керамзитобетонов.

Кафедрой «Производство строительных материалов, изделий и конструкций» Самарской государственной архитектурно-строительной академии разработана принципиально новая технология приготовления беспесчаных керамзитопенобетонных смесей и изготовления из них однослойных наружных стеновых панелей с улучшенными теплотехническими характеристиками (патент РФ № 2059587 «Способ приготовления керамзитопенобетонной смеси», бюл. № 3 за 1996г., авторы Комиссаренко Б.С. и Чикноворьян А.Г.).

Эффективность данной технологии обусловлена применением нового устойчивого синтетического пенообразователя ПО-6К (производства ПО «Салаватнефтеоргсинтез»). При этом для приготовления керамзитопенобетонов возможно использование стандартного оборудования практически без его переделки. Мелкий заполнитель полностью исключается из состава бетона.

Особо следует отметить, что разработанные беспесчаные керамзитопенобетоны имеют оптимальную слитную структуру цементного камня, насыщенную множеством равномерно распределенных по объему мельчайших замкнутых воздушных пор. При такой структуре этот бетон имеет небольшую сорбционную влажность, низкий капиллярный подсос и водопоглощение.

Технология поризации бетонов дает возможность изготовлять беспесчаный керамзитопенобетон со средней плотностью в сухом состоянии 650 - 700 кг/м3 с коэффициентом теплопроводности сухого бетона не более 0,14 Вт/(м∙°С) и расчетным коэффициентом теплопроводности бетона не более 0,16 Вт/(м∙°С) – при сухих и нормальных влажностных режимах эксплуатации помещений в сухой климатической зоне влажности (условия г.Самары).

Расход материалов на 1 м3 керамзитопенобетона М50 составляет: цемента – 200 - 250 кг, керамзита – 1150 - 1200 л, воды – 140 - 160 л, добавки ПО-6К – 1,5 % от массы цемента.

Применение керамзитопенобетона позволяет уменьшить толщину однослойных стеновых панелей до 50 - 55 см, что делает их конкурентоспособными со стенами из кирпича, отличающимися большой материалоемкостью, трудоемкостью и высокой стоимостью.

Подобная технология внедрена на 15 предприятиях с получением значительного экономического эффекта.

Наметившийся сегодня переход на выпуск трехслойных панелей связан с рядом трудностей. Конструкция данных панелей предполагает их высокую теплотехническую неоднородность, составляющую порядка 0,5 - 0,75. Производство панелей этого типа отличается более высокими затратами труда и расходом арматурной стали, в том числе и дорогостоящих связей из коррозионно-стойких сталей, по сравнению с однослойными. Следует заметить, что трехслойные панели представляют собой разноплотные среды, в которых всегда имеется разность температур и влажность на границах сред. В таких средах, особенно при колебаниях температур, создаются условия для развития поверхностных процессов, являющихся следствием сорбционно-десорбционных процессов. При этом важную роль играет поверхностное натяжение воды.

При больших поверхностях скорость разрушения пенопласта сопоставима со скоростью процесса парообразования (энергия активации переходного состояния для полистирола составляет 5 - 7 кДж/моль, а теплота парообразования - 8,6 кДж/моль). Применение же эффективных импортных теплоизоляторов типа экструзионных пенополистиролов, полностью удовлетворяющих требованиям, предъявляемым для внутреннего слоя высококачественных и долговечных трехслойных панелей, приведет к значительному удорожанию панелей.

Необходимо отметить еще одну особенность эксплуатации зданий с многослойными ограждающими конструкциями. Трехслойные стены содержат в среднем слое паронепроницаемый утеплитель, а поэтому создание здорового микроклимата немыслимо без кондиционирования. Это обстоятельство приведет к значительному удорожанию строящихся зданий.

На наш взгляд, нормы, вводимые на втором этапе энергосбережения, несколько завышены, если учесть реальные возможности стройиндустрии. Заводы в своем большинстве не готовы к переходу на выпуск трехслойных панелей, да и в стране нет утеплителей, полностью пригодных для внутреннего слоя этих панелей.

Таким образом, панели из керамзитопенобетона на особо легком керамзите будут иметь сравнительно низкую стоимость и обеспечивать высокую технологичность процесса их изготовления. Отсутствие дефицита керамзита позволит ре шить проблему массовости производства панелей. Переход на выпуск керамзита с насыпной плотностью 200 - 250 кг/м3 не должен вызвать особых проблем, так как в настоящее время разработано достаточно много технологий (различные способы подготовки сырья, введение специальных добавок и др.), позволяющих производить облегченный керамзит практически из любого вида глинистого сырья.

Весьма актуальным является повышение эффективности кровельных утеплителей, причем не последнюю роль в их совершенствовании играет керамзит и керамзитобетон.

В России имеется положительный опыт применения керамзитобетона в качестве эффективного утеплителя. Так, в 1962 г. было предложено применить жесткий плитный утеплитель из крупнопористого бетона при строительстве Самарского завода координатно-расточных станков. Применение плитного утеплителя из крупнопористого керамзитобетона (на керамзите с насыпной плотностью 250 кг/м3) для теплоизоляции покрытия цеха позволило отказаться от использования импортных дорогостоящих материалов и получить необходимые температурные параметры в помещениях завода.

Довольно значительное место, в частности в Самарской области, нашло применение крупнопористого керамзитобетона в качестве теплоизоляционного слоя в плитах покрытий (ПНС, ПКЖ и др.), изготовляемых в едином технологическом цикле непосредственно на заводе.

Этот опыт показывает, что на основе особо легкого керамзита можно наладить выпуск целого ряда эффективных легкобетонных конструкций для кровельных утеплителей.

С другой стороны, при широком использовании керамзита в конструкционно-теплоизоляционных и конструкционных бетонах за счет уменьшения веса зданий снижаются затраты на монтаж изделий на строительной площадке, существенно уменьшаются нагрузки на здание, что позволяет снизить расходы на возведение фундамента и т.д. Поэтому нашим керамзитовым заводам следует ориентироваться на выпуск широкой номенклатуры керамзита как по насыпной плотности, так и по фракционному составу.

Так, весьма эффективным следует считать применение керамзитобетона в лотках теплотрасс без тепловой изоляции трубопроводов. Подобная работа внедрена более чем в 40 регионах страны. Был проведен большой комплекс исследовательских работ, связанных с изучением долговечности лотков с учетом возможного агрессивного воздействия грунтовых вод, поведения керамзитобетона при повышенных температурах, теплотехническим и конструктивным расчетом лотков и т.п.

Оказалось, что теплотрассы с лотками из керамзитобетона обладают хорошей долговечностью, превышающей сроки службы обычных теплотрасс в 4 - 5 раз.

Весьма перспективным является применение керамзитобетона в полах животноводческих помещений. Обычный керамзитобетон с плотностью около 1200 кг/м3 обладает теплоусвоением на уровне дубового паркета. Это дает возможность значительно увеличить сроки службы основных конструкций и улучшить условия пребывания животных.

Следует подчеркнуть и еще одну особенность применения керамзита и керамзитобетона. Во многих районах страны в процессе проектирования и строительства предприятия по производству керамзита и керамзитобетона строились на одной площадке. Поэтому при совместной эксплуатации предприятий значительно сокращаются транспортные расходы и упрощается технология производства керамзитобетона.

Появляется возможность использования горячего керамзита, а следовательно, и горячих бетонных смесей, что приведет к значительной экономии энергетических затрат.

В стране имеется давний опыт использования конструкционного керамзитобетона. Так, при комплексном применении керамзитобетона в жилищном строительстве (например, проекты серии 99) панели перекрытий, внутренние стены, лестничные марши, площадки и т.п. изготовляются из конструкционного керамзитобетона. Комплексное применение керамзитобетона обеспечивает снижение трудоемкости на 8 %, транспортных затрат на 30 %, стоимости на 2 - 5 %, расхода арматурной стали и бетона на 10 %. Положительный опыт применения керамзитобетона накоплен и при строительстве монолитных высотных жилых домов, монолитного элеватора, при проектировании, изготовлении и возведении промышленных зданий полностью из керамзитобетона и др.

Возможен также вариант производства особо тяжелого керамзита (керамдора), полученного при пониженных на 200 - 300°С температурах обжига с насыпной плотностью порядка 900 кг/м3. Такой керамзит будет вполне конкурентоспособным за счет экономии расхода энергии на его производство с привозным природным щебнем. Область его применения – дорожное строительство, несущие конструкции из железобетона и др.

Кроме технологических и экономических преимуществ керамзит по сравнению с природным щебнем обладает рядом достоинств, связанных с улучшенным сцеплением растворной части бетона с заполнителем за счет глубокого проникновения цементного камня в поры керамзитовых гранул, что повышает долговечность, прочность и химическую стойкость бетона.

Таким образом, в настоящее время целесообразно пересмотреть возможности производства керамзита и, не останавливая керамзитовые заводы, переориентировать их на новые задачи, направленные на организацию выпуска двух видов керамзита:

  • особо легкого керамзита М150 - М250 (для изготовления эффективных ограждающих конструкций, стен, кровель, плитных утеплителей и т.п.);
  • прочного керамзита с прочностью 2,5 - 4 МПа (для производства несущих конструкций, строительства дорог, монолитных зданий и сооружений и т. п.).