Свойства, характеризующие качество ячеистых материалов, можно подразделить на функциональные (специфические) и строительно-эксплуатационные (общие).


Основные функциональные свойства, выделяющие ячеистые бетоны (материалы) среди других строительных материалов ~ высокие теплозащитные и акустические показатели; огнестойкость и теплоемкость, которая исключает значительные температурные колебания в течение суток; способность поддерживать на стабильном уровне относительную влажность внутри помещений; низкая средняя плотность, которая обеспечивает высокую сейсмоустойчивость конструкций, зданий и сооружений.


Одним из основных показателей, регламентирующим область применения силикатных ячеистых материалов, является средняя плотность. Значения последней могут колебаться от 200 до 1000 кг/м3. Соответствующим образом меняется теплопроводность от 0,062 Вт/(м °С) до 0,27 Вт/(м °С), и назначение ячеистых бетонов — от теплоизоляционных до конструкционных.


Средняя (кажущаяся) плотность основная нормативная характеристика, характеризующая массу единицы объема материала вместе с порами, и представляет собой отношение массы сухого материала к его объему.


Теплопроводность — способность проводить теплоту, при температурах применения до 300°С, зависит от средней плотности и влажности ячеистых бетонов и возрастает с увеличением последней.


В связи с этим при изготовлении ячеистобетонных изделий необходимо предусмотреть их защиту от увлажнения в процессе перевозки, монтажа и эксплуатации.


Ячеистый бетон характеризуется анизотропией свойств, особенно прочности. В частности, прочность в направлении перпендикулярном вспучиванию, в среднем, на 15-20% выше прочности того же материала в направлении, параллельном вспучиванию. Поэтому испытание ячеистого бетона должно проводиться в положении, соответствующем его работе в конструкции.


Прочность ячеистых бетонов зависит от влажности. При увлажнении до 10% прочность силикатного ячеистого бетона снижается в среднем на 25%. Дальнейшее увлажнение до 40-50% по массе приводит к снижению прочности до 40% по сравнению с прочностью сухих образцов.


Известно, что любой процесс, приводящий к уменьшению поверхностной энергии (произведения поверхностного натяжения на величину полной поверхности), протекает самопроизвольно.


Вследствие этого адсорбционные процессы (физические или химические) самопроизвольны и приводят к уменьшению свободной энергии системы.


Очень ценным свойством ячеистых бетонов является высокая огнестойкость. Предел огнестойкости (в часах) армированных конструкций зависит от степени защищенности арматуры и времени нагрева ее до критической температуры — t=550°C. Отмечается [5], что во многих случаях конструктивные элементы из ячеистого бетона после небольшого ремонта могут продолжать длительное время эксплуатироваться, снижая убытки от пожара и способствуя быстрому восстановлению разрушенных зданий. В ряде зарубежных стран плиты из ячеистого бетона используют для защиты стальных конструкций от огня и повышения огнестойкости бетонных конструкций.


Ячеистые бетоны ввиду развитой пористости и относительно большого содержания сообщающихся пор обладают высокими акустическими свойствами: звукопоглощающей и звукоизолирующей способностью.


В этой связи эффективным является использование ячеистого бетона для возведения межквартирных и межкомнатных перегородок в том числе и в монолитном варианте на основе золоцементных или известко-во-пуццолановых композиций.


Ячеистый бетон легко обрабатывается: режется, сверлится, строгается, пробивается гвоздями. Это позволяет получать из него декоративно-отделочные элементы и панно для наружной и внутренней отделки зданий и сооружений.


Применение силикатных ячеистых материалов


Ячеистые силикатные материалы нашли широкое применение в различных областях современного строительства, что обусловлено специфическими особенностями пористой структуры и соответственно многообразием функционального назначения.


В частности, несущая способность ячеистых бетонов при характерной для них низкой плотности достаточна для изготовления ограждающих конструкций стен и покрытий, элементов перекрытий и несущих элементов четырех-пятиэтажных зданий.


Высокие теплозащитные характеристики, огнестойкость, теплоемкость и влагоемкость обусловливают уникальное сочетание в одном материале всех тех положительных качеств, которые в отдельности присущи традиционным строительным материалам. При этом низкая средняя плотность способствует снижению нагрузки на фундамент и обеспечивает высокую сейсмо-устойчивость зданий и сооружений, возведенных с применением ячеистых бетонов.


Наиболее индустриальными конструкциями, успешно используемыми в крупнопанельном домостроении, являются панели стен и покрытий жилых и производственных зданий.


Стеновые панели жилых зданий полосовой разрезки менее индустриальны, чем панели однорядной разрезки. При их применении на стройке приходится осуществлять установку в проемы столярных изделий, что очень трудоемко. Однако полосовые панели применяются шире, чем двухмодульные, так как их производство проще и доступно тем заводам, на которых имеются автоклавы малого диаметра (2 и 2,6 м). Стеновые панели полосовой разрезки для жилых зданий производятся на более чем 20 заводах.


Стеновые панели для промышленных зданий (рис.22,б), которых производится почти столько же, сколько и для жилых, т.е. 500 тыс. м3 в год, имеют основные размеры 1,2x6 и 1,8x6 м. Имеются также до-борные элементы шириной 0,9 м, простеночные и угловые элементы. Данные конструкции весьма рациональны, эффективны, широко применяются и удобны в монтаже.


Стеновые панели из ячеистых бетонов для стен сельскохозяйственных производственных зданий гораздо эффективнее панелей из легких бетонов и трехслойных панелей. Здания из ячеистобетонных конструкций являются более теплыми, долговечными и таким образом могут способствовать повышению продуктивности животноводства.


Новым направлениям являются предложения по применению ячеистых бетонов в районах с- сейсмическим воздействием. В результате специальных исследований НИИЯСБа было доказано, что ячеистые бетоны могут применяться в наружных стенах зданий при строительстве их в сейсмоопасных районах. Были разработаны соответствующие предложения для главы СНиП II-7 "Строительство в сейсмических районах" и в 1980 г. составлено "Руководство по проектированию конструкций из ячеистых бетонов для строительства в сейсмоопасных районах".


Создание номенклатуры крупных блоков и проектов домов выполнялись одновременно с разработкой технологии изготовления изделий, при этом учитывалась оснащенность заводов формочным и резательным оборудованием. В результате проведенной совместно с заводами работы создана гибкая технология крупных ячеистобетонных блоков, позволяющая изготовлять изделия как формованием в индивидуальных формах с переналаживающимися вкладышами, так и разрезкой крупноразмерных массивов на отдельные элементы. Использованы три основные схемы: формование в индивидуальных формах; вертикальная разрезка массивов, горизонтальная разрезка массивов, а также их сочетание.


Для изготовления изделий по первой схеме разработаны индивидуальные формы. Образующуюся "горбушку" предусмотрено прикатывать горячим валом с электроподогревом. По этой технологии формуются все типы изделий как простеночные, так и полосовые. При этом способе используется резательное оборудование института НИИПИсиликатобетон. Вертикальной разрезкой массивов изготовляются полосовые элементы (перемычные и подоконные блоки) высотой 0,6...0,7 м.


Способом горизонтальной разрезки выпускаются простеночные, и полосовые элементы. Для этой цели разработана универсальная технологическая оснастка и установка для разрезки массивов. Предусмотрена двухслойная (высота массива 0,6 м) и трехслойная (высота массива 0,9 м) разрезка с применением форм трех типов — шириной 1,2; 1,5 и 1,8 м, что позволяет выпускать в них всю номенклатуру изделий.


По технологии предусмотрена доавтоклавная и по-слеавтоклавная архитектурная отделка поверхности наружных блоков. Доавтоклавная отделка поверхности блоков производится при их формовании в индивидуальных формах "лицом вниз" с применением дробленых каменных материалов и рельефообразователей. -Послеавтоклавная обработка осуществляется составами типа "Декор" или полимерцементными красками.


Наиболее широкое применение в нашей стране и за рубежом находят стеновые ячеистобетонные блоки. В Прибалтике на их долю приходится около 40% общего объема производства ячеистобетонных изделий. Особую актуальность в связи с Продовольственной программой приобрело использование мелких блоков из ячеистого автоклавного бетона в строительстве сельских жилых, культурно-бытовых и производственных зданий. Широкий опыт, накопленный в Эстонии, Литве, Латвии, Белоруссии, показывает, что это наиболее экономичный способ решения проблемы строительства на селе, в первую очередь индивидуального строительства.


При применении звукопоглотителей в промышленных помещениях их рекомендуется подвешивать к потолку в кулисном варианте отдельными параллельны-ми рядами или в шахматном порядке. Их можно также располагать над отдельным оборудованием на необходимой высоте.


Широкое применение находит ячеистый бетон и в зарубежной строительной практике при изготовлении армированных стеновых панелей, плит перекрытий, кровельных плит и стеновых блоков.


Высокая огнестойкость и звукоизоляционные свойства обусловили применение ячеистобетонных элементов в качестве межкомнатных и межквартирных перегородок.


Измерения влажности теплоизоляционных газобетонных плит, имеющих диффузионные каналы, проводили с помощью электронного поверхностного и диэлектрического зондов (разработка Технического университета, г.Дрезден). Испытания показали положительное влияние каналов на уменьшение влажности плит.


Фирмы "Итонг" и "Сипорекс" выпускают ячеистобетонные изделия с повышенными теплоизолирующими свойствами для возведения наружных стен зданий. Изделия для наружных стен состоят из двух армированных ячеистобетонных элементов толщиной по 7 см с расположенным между ними слоем жесткого пенопласта толщиной 11 и 16 см. Наибольшая масса изделия 113 — 114 кг. Коэффициент теплопроводности стен толщиной 25 и 30 см равен соответственно 0,25 и 0,2 Вт/(м ° С).


Для обеспечения надежной звукоизоляции квартир в многоквартирных домах предусматривается установка двойных стен из плит толщиной 15 см с воздушным зазором или прослойкой из минеральной ваты толщиной от 30 до 80 мм. Швы снабжены эластичными прокладками. Двухслойные стены обеспечивают снижение уровня шума на 56 — 61 дБ, что выше требований шведского стандарта (55 дБ). Последние исследования показали целесообразность перехода к перегородкам, состоящим из двух плит толщиной 12,5 см, с зазором между ними 10 см [8].


Рядовая продукция из ячеистого бетона на шведских заводах фирм "Итонг" и "Сипорекс" имеет высокие показатели. Прочность кубов с ребром 15 см при влажности 8% составляет (в МПа): при средней плотности 500 кг/м3 - 3; 600 кг/м3 -4-5; 700 кг/м3 - 5-6.


На предприятиях Швеции и ФРГ (фирма "Хебель") наблюдается тенденция выпуска крупноразмерных панелей, получаемых путем укрупнительной сборки в заводских условиях.


В Финляндии фирма "Лохья Кальккитехдас Сасе-ка" по лицензии шведской фирмы "Сипорекс" изготовляет ячеистобетонные плиты, которые используются в покрытиях кровли, в междуэтажных и подвальных перекрытиях жилых и промышленных зданий. Ячеистый бетон имеет плотность (в сухом состоянии) 500 кг/м3, прочность 2,5-3 МПа (кубы с ребром 15 см при влажности 8-12%). Плиты изготовляют длиной 3,5 --7,5 м, шириной 50 и 60 см, толщиной от 15 до 30 см. При использовании ячеистобетонных плит в покрытиях другая теплоизоляция не применяется [8].


Во Франции фирмой "Сипорекс де Бернон" на полностью автоматизированном заводе ячеистого бетона выпускаются блоки длиной 60 или 75 см, высотой 20 см, толщиной от 15 до 30 см, а также армированные элементы шириной 60 и 75 см. Высокая точность размеров позволяет осуществлять укладку блоков с небольшим зазором при помощи специального клеящего раствора.


Представляют интерес выпускаемые в Англии перемычки из ячеистого бетона, известные под фирменным названием Дюрокс. Проектирование и производство осуществляются под фирменным названием Дюрокс. Проектирование и производство осуществляются по британским стандартам в S 5977 (ч.1 и 2), 1983 г. и СРЮО (ч.1), 1972 г. В стеновых конструкциях с такими перемычками исключается образование трещин и обеспечивается однородная основа под штукатурку.


Перемычки Дюрокс производятся двух типов. Перемычки типа А используются в массивных стенах и могут выдерживать нагрузку, рассчитанную на высоту этажа. Область применения перемычек типа С — наружные стены с воздушными прослойками. Перемычка состоит из металлического лотка из малоуглеродистой стали, защищенного от коррозии гальваническим и эпоксидным покрытиями, и балки из ячеистого бетона, располагаемой над воздушной прослойкой. Перемычка типа С обеспечивает высокую теплоизоляцию стен: исключаются проникновение холода, конденсация влаги и другие отрицательные факторы, которые имеют место при использовании перемычек других систем.


Широкое распространение в Англии получили также стеновые конструкции из блоков с тонким швом, применяемые и в некоторых других европейских странах. В таких конструкциях кладка блоков ведется на высокопрочном клеящем растворе толщиной 2-8 мм. Блоки должны иметь минимальные допуски по размерам. По сравнению с обычными конструкциями система соединения блоков с тонким швом обладает существенными преимуществами: количество материала для кладки снижается на 8—90%, увеличивается скорость возведения стен — стены высотой 2,5 — 3 м можно возвести и оштукатурить в течение одного дня, при этом толщина слоя штукатурного покрытия составляет 3 мм вместо 13 мм при выравнивании стен из обычных блоков. Благодаря использованию такой системы снижается общая масса стены.


Как правило, строительство жилых и общественных зданий с применением конструкций из ячеистого бетона ведется по типовым проектам, разработанным институтами Госгражданстроя. В настоящее время имеется 51 типовой проект жилых домов и блок-секций с комплексным применением ячеистых бетонов. В некоторых вариантах серий жилых домов ячеистый бетон применен только в наружных стенах. В большинстве проектов общественных зданий каркасно-панельной конструкции ИИ-04 имеется также вариант с ограждающими конструкциями из ячеистого бетона. Количество типовых проектов полносборных общественных зданий, где применяется ячеистый бетон, составляет более 500.


Расширению объемов применения автоклавных ячеистых бетонов способствуют 19 альбомов типовых рабочих деталей и узлов сопряжений стен, перекрытий и покрытий из ячеистого бетона, разработанные головным институтом ЛенЗНИИЭП в составе общесоюзного каталога индустриальных изделий для жилищно-гражданского строительства.


Сейчас в районах, где имеются предприятия по производству автоклавных бетонов, нет недостатка в типовых проектах жилых и общественных зданий с применением этого прогрессивного материала.


Разработанные проекты рассчитаны на применение резательного комплекса и линии укрупнительной сборки, разработанных НИПИсиликатобетоном. Для разработки новых проектов зданий НИПИсиликатобетоном совместно с НИИЖБом подготовлены Рекомендации по проектированию ячеистобетонных конструкций, изготавляемых по резательной технологии методом вертикального реза массива высотой 600 мм.


Актуальность дальнейшего развития производства и применения ячеистых бетонов в современном строительстве отмечалась на заседании комиссии РИЛЕМ, проходившей в октябре 1986 г. в г. Борас (Швеция). Были рассмотрены вопросы разработки норм по проектированию конструкций из ячеистых бетонов, создания центра финансирования научных исследований в области технологии ячеистых бетонов, направленных на улучшение качества материала и снижения энергозатрат в производстве и применении, а также изучения возможности применения ячеистых бетонов в сейсмических районах.