ВСЕ О ПЕНОБЕТОНЕ

Основные направления модифицирования и оптимизации применительно к прикладному бетоноведению

Задаваясь проблемой повышения прочности строительных изделий на основе цементов, нужно знать, до каких прочностных показателей можно дой­ти хотя бы теоретически. Иными словами, какова максимально достижимая прочность для тяжелых цементных бетонов - самых прочных из применяемых в строительстве?

В лабораторных условиях методом горячего прессования при температуре +250 °С и давлении 3500 кг/см2 удалось достичь следующих показателей прочно­сти на сжатие: через 1 сутки = 4120 кг/см2, а через 90 суток - = 6550 кгсм2. Это более чем в 10 раз превышает самую высокую достижимую прочность бето­на, получаемую в обычных условиях.

Что послужило залогом столь высоких прочностных показателей? В первую очередь, конечно, оптимальность подбора компонентов экспериментальной бе­тонной смеси. И что немаловажно, очень малое водоцементное соотношение - менее 0,1 (в жизни редко удается опуститься ниже В/Ц = 0,35). Кроме того, ком­плекс мероприятий - низкое В/Ц, направленная гидратация новообразований под воздействием высоких температур и давлений - обеспечил и очень низкую пористость такого бетона, на уровне всего 2-3 %. А ведь именно внутренняя по­ристость в основном и формирует прочностные характеристики бетона: чем она меньше, тем выше прочность.

Если учесть, что пористость большинства серийно выпускаемых ячеи­стых бетонов составляет примерно 70 %, что соответствует плотности в районе 800 кг/см3, то можно предположить, что и теоретически максимально дости­жимая для них прочность должна находится где-то в районе 150-180 кг/см2. Сказочные числа. Жизнь корректирует их в меньшую сторону многократно.

Чтобы не путаться в дальнейшем, давайте строго определимся - в ячеистых бетонах существует пористость двух уровней. Макропоры, сформированные пеной и(или) выделяющимися газами, формируют ячеистую структуру бетона. Оптимальность их геометрических размеров и распределения в массиве бетона очень сильно отражается на его теплофизических и прочностных характери­стиках (эту тему мы рассмотрели ранее).

Но существуют еще и поры микроуровня (в дальнейшем я их так и буду называть), которые имеют размерность, выражаемую в микронах. Это чрезвы­чайно мелкая, различимая только под мощным микроскопом микропористость цементного камня. Она формируется на стадии гидратации цемента, в резуль­тате его химических реакций с водой, и самым непосредственным образом от­ражается не только на прочностных характеристиках пенобетона, но и на экс­плуатационных - водопроницаемости, водопоглощении, стойкости к низким температурам и трещинам и т. д.

И если пористость на макроуровне регулируется мерами технологического характера, в обобщенном виде - соотношением пены (или выделившегося газа) с цементным клеем, то на микропористость можно воздействовать исключи­тельно на уровне химических реакций, протекающих при затворении цемента водой. Поэтому, рассматривая проблему в этом ключе, пытаясь понять пути на­правленной модификации этих химических реакций и сопутствующих им яв­лений, решение следует искать в плоскости оптимизации именно химических реакций и по методологии, принятой в современной химической науке.

Интерпретируя общую химическую технологию применительно к нашим нуждам - химической реакции взаимодействия между веществами, формирую­щими пенобетон, и водой, для начала следует определится, а что же у нас, в кон­це концов, вступает во взаимодействие? И хотя этот перечень будет не исчер­пывающим (особенно с позиций академического бетоноведения - да простят меня коллеги), в первом приближении я предлагаю остановится на следующих веществах, вступающих в реакцию: вода, вяжущее, заполнитель, наполнитель и некое вещество «Х» привнесенное в систему пено - или газообразователем. Условия протекания реакции, обусловленные внешним влиянием среды, так­же существенны. Но самыми главными следует все же признать температуру, влажность и наружное давление. Причем эти параметры важны как сами по себе, так и скорость их изменчивости (градиент) во времени.

Модификация веществ, вступающих в химическую реакцию, и условий протекания этой реакции в той или иной мере отражаются на конечной проч­ности. Но подобная модификация не всегда оправданна экономически. Чтобы отобрать наиболее действенные, но недорогие приемы, нужно прежде всего рас­смотреть их все в отдельности. А затем попробовать скомпоновать их в опти­мальный техпроцесс. С этого и начнем.