Эффективный керамзитобетон в России

Производство пористых заполнителей в нашей стране развивалось очень быстрыми темпами. За тридцатилетний период с 1956 г. производство пористых запол¬нителей выросло в крупную подотрасль строительных материалов. В этот период СССР занимал первое место в мире по производству заполнителей. В стране действовало 463 предприятия и в 1986 г. производилось 47,7 млн м3 заполнителей, в том числе 40,39 млн м3 искусственных.

Наибольшее распространение получило производство керамзитового гравия, выпуск которого в 1986 г. составил 33,99 млн м , количество предприятий по его выпуску достиглог355. В 1989 г. был достигнут максимальный выпуск керамзита — 39.42 млн м3 [1].

Пористые заполнители и бетоны на их основе сыграли основную роль в решении жилищной проблемы страны. Крупнопанельное и крупноблочное строительство, преимущественно из керамзитобетона, дало возможность в сравнительно короткие сроки увеличить жилищный фонд более чем в два раза.

Благодаря индустриальным методам крупнопанельного домостроения, основой которого служили керамзит и керамзитобетон, в стране был преодолен острый жилищный кризис.

Пик использования керамзитобетона в жилищном строительстве пришелся на 80-е гг. При общем объеме — 76 млн м2 жилья, возводимого в Российской Федерации в 1986 г., на долю крупнопанельного домостроения приходилось более 80%.

Порядка 70—80% общего объема выпускаемого ке¬рамзита в нашей стране использовалось для наружных стеновых конструкций. Особенно эффективны были поризованные керамзитобетонные смеси с воздухововлекающими или порообразующими добавками, поскольку   они   обеспечивали   получение   стеновых конструкций с наилучшими теплозащитными свойствами благодаря низкой теплопроводности.

Таким образом, начиная с 60-х гг. в нашей стране преобладала односторонняя направленность в использовании керамзита — преимущественно для крупнопанельного домостроения и в первую очередь для наруж¬ных стеновых конструкций. То есть все потенциальные возможности керамзита и керамзитобетона полностью не использовались, тогда как спектр применения керамзитобетона в строительстве очень широк — от теплоизоляционного керамзитобетона для эффективной теплозащиты зданий до конструкционного бетона, используемого для несущих конструкций в каркасном, монолитном и крупнопанельном домостроении.

Легкий керамзит насыпной плотностью 200—450 кг/м3 обеспечивает получение эффективных ограждающих изделий из керамзитобетона с высокими теплозащитными свойствами (панели, блоки, монолит); более плотный керамзит (600—800 кг/м3) с высокой прочностью 5,5— 10 МПа обеспечивает возможность получения несущих конструкций, что особенно важно для многоэтажных и высотных зданий. Применение легких керамзитобетонных конструкций позволяет снизить нагрузки и затраты на фундаменты и повысить этажность объектов.

Уже в 1980 г. на всесоюзном семинаре «Эффективные конструкции из легких бетонов» остро встал вопрос о недостаточном развитии производства несущих керамзитобетонных конструкций [2]. Мировая практика показывает, что легкие бетоны на пористых заполнителях дают значительное сокращение общей массы зданий и сооружений, снижение материалоемкости и трудозатрат при сохранении необходимой капитальности и долговечности объектов. Таким образом, керамзитобетон обеспечивает высокую технико-экономическую эффективность при использовании в несущих конструкциях [3].

Железобетонные конструкции из легких бетонов на пористых заполнителях позволяют увеличить пролеты и этажность зданий, укрупнить монтажные элементы, использовать более простые с меньшей грузоподъемностью механизмы для монтажа, повысить производительность труда и качество строительства, добиться его ускорения, снизить стоимость.

Исследования и многолетние наблюдения, проводившиеся ЦНИИЭП жилища, подтвердили высокие эксплуатационные качества зданий из керамзитобетона и благоприятный микроклимат помещений, что обусловлено высокой экологичностью керамзита.

Керамзит является экологически чистым материалом: на протяжении всего периода эксплуатации и даже в условиях пожара полностью отсутствует вредное газо¬выделение, это обусловлено самой технологией получе¬ния керамзита — высокотемпературным обжигом глинистого сырья. Другое важнейшее преимущество керамзита и керамзитобетона — высокая огнестойкость и длительное сохранение конструкционной прочности в условиях пожара, что обеспечивает безопасность людей в экстремальных ситуациях.

По оценкам зарубежных специалистов, основные преимущества легкого железобетона в конструкции зданий состоят в существенной экономии на фундаментах; повышенной огнестойкости по сравнению с тяжелыми бетонами; в улучшении теплозащитных свойств здания в целом благодаря снижению теплопотерь через несущие конструкции [4].

Для изготовления конструкционного керамзитобетона требуется керамзитовый гравий с повышенной прочностью, преимущественно мелких фракций; он позволяет получить железобетонные конструкции, в том числе предварительно напряженные. Их применение дает снижение объемной массы конструкций на 25-30% и стоимости на 10—20%, экономию арматурной Сталина 15% [5].

Важнейшее технико-экономическое значение имеет многофункциональность керамзита. В зависимости от свойств исходного сырья, используемых добавок и специальных технологических приемов может быть получен керамзитовый гравий, щебень, песок с различными показателями плотности и прочности для разнообразных сфер применения:

— особо легкий с насыпной плотностью у < 200-250 кг/м3, прочностью R=0,5 МПа;
— легкий с насыпной плотностью у < 300—450 кг/м3, прочностью R= 1—2,5 МПа;
— с повышенной прочностью R=5,5—8 МПа при плотности у < 600—800 кг/м3.

В зависимости от размера зерен керамзитовый заполнитель изготавливают следующих фракций: 5—10 мм; 10—20 мм; 20—40 мм, а также керамзитовый песок 0—5 мм (дробленый или обжиговый).

Одно из преимуществ легкого керамзитового гравия — низкая теплопроводность. При использовании в качестве засыпки коэффициент теплопроводности равен 0,1-0,11 Вт/(м°С).

Отличительной особенностью керамзитобетона от других легких бетонов является широкий спектр его использования в строительных изделиях и конструкциях: теплоизоляционный керамзитобетон плотностью 350—600 кг/м3, класс по прочности ВО,35—В2; конструкционно-теплоизоляционный — плотностью 700—1400 кг/м3 В2,5—В10; конструкционный — 1500-1900 кг/м3, В12,5-В40.

Показатели морозостойкости керамзитобетона соответственно: F100 для конструкционно-теплоизоляционного бетона плотностью 1400 кг/м3 и F500 для конструкционного бетона плотностью 1900 кг/м3.

Долговечность керамзитобетона весьма высока и характеризуется способностью его сопротивляться воздействию атмосферного воздуха, мороза и воды. В основном долговечность оценивается показателями морозостойкости и водостойкости. Средняя установившаяся влажность плотного керамзитобетона для нормальных условии эксплуатации равна 5-10%, а для газо- и пено-бетона она составляет 8—12%, исходная технологическая для пенобетона до 35%. Влажность беспесчаного керамзитобетона (крупнопористого) составляет 3—5%.

В таблице представлено сравнение керамзитобетона на основе качественного керамзитового гравия и песка с альтернативными материалами в современном домостроении.

Более чем полувековой опыт эксплуатации зданий из керамзитобетона в нашей стране (в США и Канаде он превышает 70—75 лет) подтвердил их долговечность, экологическую безопасность. Повышенная эксплуатационная надежность обусловлена сохранением исходных теплозащитных свойств керамзитобетона на всем протяжении эксплуатации зданий.

В настоящее время в стране работает порядка 160 предприятий, выпускающих керамзит, изготавливающих керамзитобетонные изделия. Для того чтобы поднять производство до современного уровня, они нуждаются в государственной поддержке, модернизации оборудования, автоматизации производства и постоянном научно-техническом сопровождении. НИИ Керамзит совместно с ООО «Строммашкомплект» (Самара) готово оказывать содействие по реконструкции керамзитовых заводов, при строительстве новых предприятий, разрабатывая и поставляя современное оборудование.

НИИКерамзит, используя и развивая многолетний опыт, проводит научно-исследовательские, опытно-промышленные и организационные работы и осуществляет пропаганду передового опыта. Создан «Союз производителей керамзита и керамзитобетона». Еже¬годно на базе НИИКерамзит проводятся совещания участников Союза, представителей заводов и организаций. Освещается опыт передовых предприятий, которые, несмотря на трудности, успешно работают и выпускают качественный керамзитовый гравий.

Среди таких предприятий следует отметить Новочебоксарский индустриально-строительный комбинат. Для этого предприятия НИИКерамзит выполнил исследования, опытные испытания и разработал Рекомендации по получению легкого керамзитового гравия с плотностью 300—350 кг/м3 и высокопрочного керамзита с прочностью более 6 МПа. Предприятие имеет собственное строительное подразделение и выполняет большой объем работ по строительству жилья и гражданских объектов не только в Республике Чувашия, но и в других регионах, в частности в Нижнем Новгороде, также в Москве, широко используя керамзит и керамзитобетон (рис. 1, 2).

Рязанский керамзитовый завод осуществил модернизацию оборудования и выпускает в больших объемах легкий керамзитовый гравий с плотностью 300-400 кг/м3, который пользуется большим спросом.

Один из самых крупных керамзитовых заводов в Самарской области ОАО «Керамзит» располагает отличной сырьевой базой и обладает большими возможностями по выпуску керамзита с насыпной плотностью от 250 до 500 кг/м3.

Завод керамзитового гравия в г. Октябрьске (Самарская обл.) выпускает мелкий керамзитовый песок для нужд фильтрации и водоочистки, который находит широкое применение на предприятиях во многих регио¬нах. В Самарской области возведены коттеджи различных типов с использованием керамзитовых блоков, плиток, выпускаемых на Октябрьском заводе, с применением способа монолитной заливки керамзитового гравия этого предприятия (рис. 3).

Интересным является опыт Краснодарского ЗАО «ОБД» — современного мощного предприятия объемно-блочного домостроения. Комбинат осуществляет строительство из укрупненных блоков — секций высокой заводской готовности, которые монтируются на заводской площадке. Предприятие использует керамзитовый гравий высокой прочности фракции 5—10 мм. Объемно-блочное домостроение обеспечивает высокие темпы монтажа жилых домов. Монтаж одной блок-секции 16-этажного жилого дома площадью 4200 м2 в среднем составляет 3 мес, а строительства дома «под ключ» — 8—12 мес (рис. 4). В 2007 г. специализированная организация (Москва) провела натурные экспериментальные исследования, которые показали, что 16-этажное здание объемно-блочной конструкции является сейсмостойким при воздействии на него максимальных расчетных землетрясений силой 9 баллов для города Краснодара.

За период своей деятельности предприятие ЗАО «ОВД» построило сотни домов в Краснодаре и Краснодарском крае. Квартиры домов из объемных блок-секций имеют гибкую планировку по желанию заказчика. Обычно на одном этаже располагается от 4 до 8 одно-, двух- и трехкомнатных квартир. Заводское производство изделий обеспечивает гарантированно высокое качество и большую скорость возведения домов. Важное значение имеют также доступные цены для широких слоев населения и высокий уровень комфортности.

Зарубежный участник «Союза производителей ке¬рамзита и керамзитобетона» Новолукомльский завод (Белоруссия) также успешно работает по выпуску качественного керамзита, который пользуется повышенным спросом не только в Белоруссии, но и за рубежом.

Разработки, выполненные ЗАО «НИИКерамзит» в последние годы, открывают более широкие перспективы развития производства искусственных заполнителей и эффективного использования технологических линий керамзитовых предприятий:
— расширение сырьевой базы за счет природного и технологического сырья, что позволит обеспечить производство эффективных заполнителей практически в подавляющем большинстве регионов России;
— технология и технологические линии для получения пористых заполнителей низкотемпературного обжига;
— технология получения мелкофракционного гравия и песка (5—8 мм; 3—5 мм);
— технология высокопрочного керамзита для несущих конструкций и плотного заполнителя для дорожного строительства;
— технология производства специальных заполнителей для использования при добычи нефти;
— технология утилизации крупнотоннажных отходов ряда производств с выпуском полезной продукции.

Отечественные материалы - керамзит и строительные изделия на его основе являются серьезным фактором для успешного решения жилищной программы в нашей стране.

Список литературы:

1. Информация о работе промышленности пористых заполнителей в СССР за 1986—1990 гг. Самара, НИИКерамзит 1992.
2. Чентимиров М.Г. Проблемы легкобетонного строи¬тельства. Всесоюзный семинар «Эффективные конструкции из легких бетонов». Москва, 1980. С. 2.
3. Звездов А.И., Фаликман В.Р. Высокопрочные легкие бетоны в строительстве и архитектуре // Жилищное строительство. № 7. 2008. С. 2—7.
4. Корнев Н.А. Несущие конструкции из бетонов на пористых заполнителях. Всесоюзный семинар «Эффективные конструкции из легких бетонов». Моск¬ва, 1980. С. 16.
5. Петров В.П., Кабанова М.К. Производства керамзитового гравия для конструкционных бетонов. Сб. материалов Всесоюзного семинара работников керамзитовой промышленности. Министерство промышленности строительных материалов, НИИ Керамзит. Куйбышев, 1978. С. 79.