Газобетон

Газобетон — это ячеистый бетон, искусственный строительный материал, относящийся к классу лёгких бетонов. Представляет собой затвердевшую смесь вяжущего вещества (цемента, извести или их смеси), кремнезёмистого заполнителя (обычно кварцевого песка), воды и газообразователя (чаще всего алюминиевой пудры или пасты). Отличительной особенностью газобетона является равномерно распределённая по объёму пористая структура с порами сферической формы диаметром от 0,5 до 3 мм, образующаяся в результате химической реакции выделения водорода. Благодаря этому газобетон обладает низкой плотностью (от 300 до 1200 кг/м³) и относительно низкой теплопроводностью, что делает его популярным материалом для теплоизоляции и возведения несущих и ограждающих конструкций в малоэтажном и многоэтажном строительстве.

История

Первые патенты на технологию производства ячеистого бетона были получены в конце XIX века. В 1889 году чешский изобретатель Гофман запатентовал способ получения пористого камня с использованием кислот и карбонатов. Однако практическое развитие технология получила в начале XX века. В 1914 году американцы Айлсворт и Дайер предложили использовать алюминиевую пудру в качестве газообразователя. В 1919 году шведский архитектор и изобретатель Аксель Эриксон разработал способ производства автоклавного газобетона, смешивая известь, песок и алюминиевый порошок.

Значительный вклад в развитие технологии внёс шведский инженер Юхан Аксель Эриксон (не путать с Акселем Эриксоном), который в 1924 году на заводе в городе Истад (Швеция) наладил промышленное производство газобетона под торговой маркой «Ytong». В 1929 году немецкий химик и предприниматель Адольф Шойрер основал компанию «HeidelbergCement» и начал выпуск газобетона под маркой «Hebel». В 1930-е годы технология распространилась в Европе, а после Второй мировой войны — в СССР и других странах.

В СССР первые промышленные линии по производству газобетона были запущены в 1950-х годах. Массовое применение материала началось в 1960–1970-е годы в рамках программы индустриализации жилищного строительства. В 1980-е годы в СССР были разработаны и внедрены технологии производства неавтоклавного газобетона (пеногазобетона), однако автоклавный метод остаётся доминирующим. В постсоветский период, с 1990-х годов, в России начался активный рост производства газобетона, и к 2020-м годам страна вошла в число мировых лидеров по объёмам выпуска этого материала.

Технология производства

Сырьевые компоненты

Основными компонентами газобетонной смеси являются:

• Вяжущее: портландцемент (обычно марки М400–М500), известь (негашёная кальциевая), или их смесь.
• Кремнезёмистый компонент: кварцевый песок (молотый или немолотый), зола-унос ТЭС, доменные шлаки, золошлаковые смеси.
• Вода: техническая, соответствующая требованиям к бетонным смесям.
• Газообразователь: алюминиевая пудра (ПАП-1, ПАП-2) или алюминиевая паста, реже — перекись водорода, карбид кальция.
• Регуляторы структурообразования: поверхностно-активные вещества (ПАВ), ускорители или замедлители схватывания, пластификаторы.

Способы производства

Различают два основных способа:

1. Автоклавный (синтезный): смесь после формования и предварительного твердения подвергается тепловлажностной обработке в автоклавах при температуре 175–200 °C и давлении 0,8–1,2 МПа в течение 8–12 часов. В результате образуется гидросиликат кальция (тоберморит), придающий материалу высокую прочность и стабильность. Автоклавный газобетон — наиболее распространённый вид.
2. Неавтоклавный (гидратационный): твердение происходит в естественных условиях (при температуре 15–25 °C) или при пропаривании в камерах (80–95 °C, атмосферное давление). Этот способ дешевле, но материал получается менее прочным и более усадочным, поэтому применяется реже — в основном для теплоизоляции.

Этапы производства

• Подготовка сырья: дробление и помол песка (для автоклавного метода), дозирование компонентов.
• Приготовление смеси: смешивание вяжущего, песка, воды и газообразователя в смесителе (обычно лопастном или турбинном) в течение 2–5 минут.
• Формование: заливка смеси в формы (металлические или пластиковые), заполненные на 1/3–1/2 объёма. Вспучивание (подъём) смеси происходит в течение 15–40 минут.
• Предварительное твердение: выдержка форм при температуре 40–60 °C (в камерах или на стеллажах) до достижения распалубочной прочности (0,3–0,5 МПа).
• Резка: разрезание массива на блоки заданных размеров с помощью струнных или ленточных пил.
• Тепловлажностная обработка (для автоклавного): автоклавирование.
• Складирование и упаковка: блоки укладываются на поддоны, оборачиваются термоусадочной плёнкой для защиты от увлажнения.

Классификация

По плотности (марки)

Газобетон классифицируется по средней плотности (D, кг/м³):

• D300–D400: теплоизоляционные (низкая прочность, высокая пористость, теплопроводность 0,08–0,12 Вт/(м·К)).
• D500–D600: конструкционно-теплоизоляционные (наиболее распространённые для несущих стен малоэтажных зданий, прочность B2,0–B3,5).
• D700–D1200: конструкционные (высокая прочность, до B10–B15, используются для несущих стен многоэтажных зданий, перемычек, перекрытий).

По назначению

• Теплоизоляционный: для утепления стен, перекрытий, кровель.
• Конструкционно-теплоизоляционный: для возведения наружных и внутренних стен.
• Конструкционный: для несущих элементов (стен, колонн, фундаментов).

По форме

• Блоки: прямоугольные, с пазогребневым соединением или без, с захватами для рук.
• Плиты: армированные (для перекрытий, покрытий, стен) и неармированные (для перегородок).
• U-образные блоки: для устройства перемычек, армопоясов.
• Перемычки: армированные газобетонные изделия для оконных и дверных проёмов.

Характеристики

Физико-механические свойства

• Плотность: 300–1200 кг/м³.
• Прочность на сжатие: от B0,5 (для D300) до B15 (для D1200).
• Теплопроводность: 0,08–0,35 Вт/(м·К) в сухом состоянии (зависит от плотности и влажности).
• Морозостойкость: F25–F100 (количество циклов замораживания-оттаивания, выдерживаемых материалом).
• Паропроницаемость: 0,12–0,25 мг/(м·ч·Па) (высокая, материал «дышит»).
• Усадка при высыхании: 0,3–0,5 мм/м (для автоклавного), до 1,5 мм/м (для неавтоклавного).
• Водопоглощение: 25–45 % по массе (капиллярное впитывание).
• Звукоизоляция: 35–45 дБ для стен толщиной 200–400 мм (умеренная, ниже, чем у тяжёлого бетона или кирпича).

Преимущества

• Низкая теплопроводность (энергоэффективность).
• Относительно малый вес (снижает нагрузку на фундамент).
• Высокая геометрическая точность блоков (допуски ±1–2 мм), позволяющая вести кладку на тонкошовный клей.
• Пожаростойкость: негорючий материал (класс НГ), выдерживает воздействие огня до 3–5 часов.
• Экологичность: не выделяет вредных веществ, радиационный фон не превышает естественного.
• Обрабатываемость: легко пилится, сверлится, штробится.

Недостатки

• Высокое водопоглощение: требует защиты от атмосферной влаги (штукатурка, облицовка, гидрофобизация).
• Хрупкость: низкая прочность на изгиб и растяжение, требует армирования кладки (сетки, стержни) в зонах концентрации напряжений.
• Усадка: может приводить к появлению трещин (особенно у неавтоклавного газобетона).
• Необходимость использования специального крепежа (химические анкеры, дюбели для ячеистых бетонов).
• Ограниченная несущая способность: для многоэтажных зданий (выше 3–5 этажей) требуется усиление железобетонным каркасом.

Применение

Газобетон широко используется в строительстве:

• Малоэтажное жилищное строительство: возведение наружных и внутренних стен, перегородок, мансардных этажей.
• Многоэтажное строительство: в качестве материала для ненесущих стен (заполнение каркасов), перегородок, теплоизоляции фасадов.
• Промышленное и гражданское строительство: строительство складов, ангаров, торговых центров, школ, больниц.
• Теплоизоляция: утепление стен, перекрытий, кровель (в виде плит или блоков низкой плотности).
• Реконструкция и ремонт: возведение внутренних перегородок, устройство проёмов, утепление существующих зданий.

В России газобетон является одним из самых популярных стеновых материалов: по данным на 2020-е годы, его доля в объёме производства ячеистых бетонов превышает 80 %. Крупнейшие российские производители: «Аэрок», «Бонолит», «Грас», «ЕвроБетон», «ЛСР» (заводы в разных регионах).

Интересные факты

• Газобетонные блоки могут быть армированы стальной или стеклопластиковой арматурой для повышения прочности.
• Первый в мире завод по производству автоклавного газобетона был открыт в 1929 году в Швеции (город Истад).
• В СССР в 1960-е годы газобетон использовался при строительстве жилых домов серии 1-464 и других типовых проектов.
• Газобетонные блоки можно использовать для строительства зданий в сейсмически активных районах (до 7–8 баллов) при условии армирования и устройства антисейсмических поясов.
• Материал поддаётся вторичной переработке: дроблёный газобетон используется как заполнитель для лёгких бетонов, в дорожном строительстве и для производства дренажных слоёв.

Критика

Основные претензии к газобетону связаны с его низкой влагостойкостью и хрупкостью. При неправильной эксплуатации (отсутствие гидроизоляции, повреждение защитного слоя) материал может насыщаться влагой, что приводит к снижению теплозащитных свойств, появлению плесени и разрушению при замерзании. Также отмечается, что газобетонные стены плохо держат тяжёлый крепёж (навесные шкафы, котлы) без использования специальных анкеров. Некоторые эксперты указывают на недостаточную звукоизоляцию по сравнению с кирпичом или полнотелым бетоном. В ответ на критику производители совершенствуют рецептуры (введение гидрофобизирующих добавок, повышение прочности) и рекомендуют строго соблюдать технологию строительства.