Как уже отмечалось, снижение средней плотности ячеистобетонных изделий и конструкций не должно сопровождаться ухудшением прочностных и эксплуатационных показателей. В связи с этим снижение средней плотности предполагает необходимость прежде всего решения вопроса повышения прочностных показателей как за счет увеличения прочности силикатного камня (межпорового материала), так и в результате улучшения качества пористой структуры материала.


Однако трудно ожидать, что какое-то еще не проверенное соотношение компонентов сырьевой смеси (известь,цемент, песок) может обеспечить резкое увеличение прочности силикатного камня и соответственно ячеистого бетона, так как п0 тах=2. По-видимому, это произойдет лишь в том случае, если будет найден способ получения вяжущих активностью (RI(B) выше 60 МПа. Более реальным представляется использование химических и минеральных добавок или введение в ячеистобетонную смесь добавок, обуславливающих появление в материале дополнительных структурных элементов.


В частности, М.М. Сычевым показано [20], что использование химически активных соединений алюминия, хлора, щелочных металлов и солей серной кислоты позволяет повысить прочность силикатного камня автоклавных материалов в результате формирования цементирующих новообразований сложного состава с повышенной степенью конденсации кремнекислород-ных анионов и преобладанием в структуре таких соединений связей ковалентного типа.


Механизм и кинетика процессов формирования структуры цементирующих новообразований, определяющих прочностные и эксплуатационные показатели силикатного камня ячеистого бетона, как отмечалось ранее, решающим образом зависят от химической активности кремнеземистого компонента.


В этой связи технологически оправданными и эффективными являются все приемы, направленные на повышение растворимости кремнеземистого компонента. В частности, применение химических добавок, обеспечивающих повышение рН среды или склонных к комплексообразованию (хлориды и фториды) [20].


Особенно эффективно применение тонкодисперсных добавок природных или техногенных стекол: перлита, обсидиана, спонголитов, вулканических пеплов и туфов, боя тарного оконного и технического стекла, а также природных или гранулированных шлаков и цеолитов. Введение их в сырьевую смесь в количестве 10 — 15% совместно с добавкой 2 — 3% гипса от массы сухих составляющих позволяет повысить в жидкой фазе бетона концентрацию силикат:иона за счет гидролитической деструкции стеклофазы. Последняя сохраняет часть скрытой теплоты плавления, что увеличивает запас ее внутренней энергии и соответственно приводит к повышению химической активности. В процессе гидротермальной обработки таких материалов, находящихся в диспергированном состоянии, эта энергия высвобождается, снижая величину активационной энтальпии формирования кристаллических новообразований. При этом суммарные энергетические затраты на подготовку (помол) сырьевых материалов и гидротермальную обработку, связанные с получением единицы объема новообразований заданного химико-минералогического состава,могут быть снижены до 2 раз. Не менее важно, что при этом улучшается фазовый и морфологический состав новообразований, которые в основной своей массе представлены низкоосновными гидросиликатами кальция и содержат 25 — 30% тобермори-та 1,13 нм, а в отдельных случаях и алюминий замещенный тоберморит, гидрогранаты и кальцийщелоч-ные гидроалюмосиликаты. В результате прочность при сжатии возрастает на 15 — 20%, при растяжении — на 30 - 50%.


Не менее эффективным является применение химически активной кремнеземистой добавки, содержащей 90 — 95% SiOg в некристаллической форме с размером частиц менее 1 мкм — пылевидные отходы производства ферросилиция (ОПФ).


Определение активности осуществлялось по показателям растворимости молибдатным и калориметрическим методами (метод энтальпиометрии) [13] по величине теплового эффекта специфических реакций Si02 и АЮ3. Калометрический метод определения пуццолано-вой активности зол-унос ТЭС включен в Чехословацкие стандарты CSN - 722061.


Снижение плотности ячеистых бетонов не должно сопровождаться ухудшением прочности материала на растяжение. Это обусловлено тем, что прочность при растяжении является одним из основных параметров при расчете конструкций на трещиностойкость. Поэтому повышение прочности ячеистого бетона на растяжение позволяет не только улучшить эксплуатационные показатели, но и принимать при проектировании конструкций и сооружений более экономичные решения.


Наиболее эффективным технологическим приемом повышения прочности ячеистого бетона на растяжение является дисперсное армирование силикатного камня волокнистыми добавками. Оно позволяет активно влиять на характер напряженного состояния матрицы ячеистого бетона при приложении нагрузок и за счет перераспределения напряжений тормозить процессы развития трещин и разрушения материала.


Дисперсное армирование ячеистого бетона волокнистыми добавками не нашло пока практического применения главным образом из-за дефицитности щелоче-стойкого стекловолокна, так как применение асбеста в силу его канцерогенных свойств ограничено, а также недостаточной изученности вопросов реологии дисперсно-армированных ячеистобетонных смесей. Требует изучения и вопрос возможности использования дисперсного армирования в производстве ячеистого бетона по резательной технологии.


Повышение прочностных показателей ячеистого бетона может быть достигнуто также при использовании органических добавок, которые при автоклавной обработке переходят в вязкотекучее состояние, покрывая стенки пор тонкой и прочной пленкой или кольмати-руют устья пор. При полимеризации этих добавок образуются прочные адгезионные контакты с силикатной матрицей межпорового материала, что приводит к появлению своеобразных структурных "барьеров", которые блокируют развитие и распространение трещин. Не менее важно, что эти добавки обладают, как правило, гидрофобными свойствами, обеспечивая этим снижение взаимодействия ячеистого бетона с водой и ее парами.


Например, добавка элементарной серы, вводимой в виде порошка или водного раствора сульфидов щелочных металлов или аммония Bi количестве 2 — 3% массы составляющих позволяет повысить прочность от 50 до 150% [6]. При добавке 2% серы получен ячеистый бетон средней плотностью 600 кг/м3 с прочностью при сжатии 9,1 МПа, в то время как прочность контрольных образцов той же плотности составляла 5 МПа.


Заслуживают внимания исследования НИИЖБа [6] по получению ячеистого бетонополимера. Авторами показана возможность повышения прочности ячеистого бетона на сжатие в 2 раза, на растяжение при изгибе до 70% при одновременном снижении водопоглощения в среднем до 2-5 раз за счет пропитки ячеистого бетона низковязким мономером метилметакрилатом. Отверждение (полимеризация) осуществляется непосредственно в автоклаве после завершения цикла гидротермальной обработки. При расходе мономера 10 — 15% (по массе) получен ячеистый бетон средней плотностью 530 — 740 кг/м3 с прочностью на сжатие 4 — 10 МПа.


Из общего бетоноведения известно, что прочность тяжелых и легких бетонов обратно пропорциональна количеству воды затворения (В/Ц). Применительно же к ячеистым бетонам эта зависимость подтверждается лишь для материала средней плотностью выше 500 кг/м3.


При более низкой плотности, в частности для теплоизоляционных и акустических ячеистобетонных изделий, эта зависимость теряет силу. В этом плане представляет интерес технология армированных волокном силикатных теплоизоляционных материалов, известная в нашей стране как технология известково-кремнеземистых изделий (ИКИ). Главное назначение этих материалов — высокотемпературная теплоизоляция промышленного оборудования. По своим качест венным показателям ИКИ превосходят теплоизоляционный ячеистый бетон. В частности, при средней плотности 160 -- 225 кг/м3 ИКИ имеют прочность на растяжение при изгибе не менее 0,2 — 0,3 МПа.


В связи с этим нам представляется целесообразным заимствование из этой технологии применительно к теплоизоляционным ячеистым бетонам таких технологических приемов как дисперснЬе армирование, использование повышенного количества воды затворения и совмещение гидротермальной обработки и сушки изделий в автоклаве. Последнее обстоятельство очень важно с точки зрения улучшения теплофизических показателей ячеисто-бетонных изделий, особенно теплоизоляционных. Что же касается неизбежных при этом дополнительных энергетических затрат, то они окупятся за счет повышения теплозащитных показателей и соответственно снижения затрат на отопление. Более того, этот технологический прием, по-видимому, в перспективе имеет смысл распространить и на производство ограждающих ячеисто-бетонных изделий и конструкций с доведением отпускной влажности до равновесной (5 — 6%).


Использование совмещенного режима гидротермальной обработки позволяет не только снизить влажность ячеистого бетона, но и повысить его прочность до 1,5 раз при обеспечении конечной влажности изделий W = 5-6% по массе.


Одним из направлений улучшения, строительно-эксплуатационных показателей ячеисто-бетонных изделий и конструкций является повышение качества пористой структуры.


Актуальность этого направления связана также и с разработкой технической документации предприятий нового поколения, ориентированных на формирование ячеисто-бетонных массивов высотой 1200-1500 мм и получение конструкционно-теплоизоляционных ячеистобетонных стеновых блоков средней плотностью 500-600 кг/м3. Основным резервом здесь является дальнейшее совершенствование и широкое внедрение разработанной в Советском Союзе комплексной вибрационной технологии.


Для управления дифференциальной газовой пористостью и напряженным состоянием матрицы в процессе вспучивания ячеисто-бетонной смеси в НИИСМИ разработан способ, предусматривающий введение в состав смеси газообразователя "второго порядка". В качестве последнего использованы кремнийорганические сплавы, реагирующие в щелочной среде с выделением водорода, например ферросилиций. Применение комплексного газообразователя, по данным авторов, позволяет уменьшить величину открытой пористости на 19%, повысить морозостойкость в 1,5 раза и прочность ячеистого бетона на 25 -- 35%.


С целью улучшения качества пористой структуры ячеистого бетона в МИСИ им. В.В. Куйбышева под руководством А.П. Меркина разработана газопенная технология. Поризация смеси по этой технологии осуществляется за счет воздухововлечения и газообразования. Однако предварительная поризация ячеисто-бе-тонной смеси за счет введения ПАВ в газобетономешалку не позволяет полностью реализовать возможности этого способа. В связи с этим нами предложен и внедрен способ трехстадийной поризации ячеисто-бе-тонной смеси, включающий: аэрацию песчаного шлама в мельнице за счет ПАВ, аэрацию ячеисто-бетонной смеси в смесителе путем введения добавки ПАВ и по-ризацию смеси в форме в результате газообразования.


Аэрация песчаного шлама осуществляется в процессе мокрого помола песка за счет введения в мельницу совместно с водой воздухововлекающей добавки, например сульфанола или триэтаноламина, в виде 0,02 — 0,03%-го раствора. Мокрый помол песка с добавкой ПАВ обеспечивает улучшение условий помола, позволяет повысить плотность шлама на 4 — 5% без ухудшения его реологических характеристик и достичь при этом воздухововлечения порядка 18 — 22%. Равномерно распределенные в объеме шлама пузырьки вовлеченного воздуха диаметром 0,03 — 0,08 мм повышают его седиментационную устойчивость. Степень дезаэрации шлама при суточном выдерживании в шламбассейнах не превышает 5%.


Аэрация сырьевой смеси в смесителе осуществляется за счет введения с водой затворения ПАВ в количестве 0,02 — 0,03% массы сухих материалов. При этом дополнительное количество воды с добавкой ПАВ вводится в смеситель после подачи аэрированного шлама. В связи с тем, что добавки ПАВ замедляют процессы гидратации цемента, извести и газовыделения, с водой затворения вводятся добавки хлористых солей натрия или кальция в количестве 1,5 — 2,5% массы сухих составляющих. Способ трехстадийной поризации позволяет за счет улучшения качества пористой структуры снизить среднюю плотность ячеистого бетона, без ухудшения его прочностных показателей, на 6 — 10% и, что особенно важно, прочность на растяжение при изгибе при этом возрастает на 10 — 15%, несмотря на снижение средней плотности.


Повышению технического уровня производства теплоизоляционных и акустических изделий из ячеистого бетона способствует внедрение технологических разработок ВНИИтеплоизоляция (г. Вильнюс). Институтом разработаны технология и оборудование для изготовления калиброванных теплоизоляционных плит, применение каторых для утепления кровель исключает необходимость в выравнивающем слое из цементно-песчаного раствора. Не менее успешным является использование калиброванных теплоизоляционных вкладышей при изготовлении трехслойных стеновых панелей. Производство этих плит организованно на Каунасском ЗСИ "Битукас" и Калининских КСМ № 1 и 2.


Особенно перспективной, на наш взгляд, является технология двухслойных газосиликатных пенополи-стирольных плит "Силипласт" типа "сэндвич", разработанная ВНИИтеплоизоляции. Плиты предназначены для утепления кровли из профилированного металлического настила, а также могут применяться как утеплитель в совмещенных кровлях. Плиты состоят из слоя пенополистирола средней плотностью 30 — 40 кг/м3, соединенного с ячеистым бетоном средней плотностью не более 300 кг/м3 и покрыты с обеих сторон рубероидом марки РПП-300, который выполняет роль гидроизоляции и армирующего материала.


Размеры плит: длина — 1000 и 2000 мм, ширина — 900 мм и толщина -- 100 — 200 мм. Управление линией осуществляется с общего пульта и обслуживается 10-ю рабочими. Производительность линии при двухсменной работе 250 тыс.м2 в год. Производство плит "Силипласт" организовано на Павлодарском КЖБИ № 4.


Перспективным направлением является производство гидрофобизированных стеновых блоков из ячеистого бетона средней плотностью 450 -- 500 кг/м3 для сельского домостроения, выпуск которых осуществляется на технологической линии по изготовлению калиброванных теплоизоляционных плит. При зтом несколько видоизменено лишь оборудование для послеав-токлавной разрезки массивов и калибровки блоков.


Необходимо отметить, что технология и оборудование зтих линий предусматривают выпуск газосиликатных теплоизоляционных и акустических изделий, т.е. на основе бесцементных сырьевых композиций из песка и извести. Это, помимо высокого качества продукции, предопределяет высокую эффективность как технологии, так и самих изделий.


Изложенное показывает, что технология ячеистых» бетонов обладает значительными резервами повышения качества готовой продукции. Однако при зтом не следует ожидать, что одновременная реализация рассмотренных рекомендаций позволит резко повысить качество ячеистого бетона за счет суммирования эффектов. Каждая из рассмотренных разработок может обеспечить достижение ожидаемого эффекта лишь в том случае, если ее внедрение будет увязано с особенностями принятой на предприятии технологии, с учетом характеристик сырьевых материалов и состава сырьевых смесей, а также способа формования яче-исто-бетонных изделий и конструкций.


Практика производства и применения ячеистых бетонов показывает, что между технологическими параметрами производства и эксплуатационными показателями материала существует неразрывная взаимосвязь. Поэтому улучшение эксплуатационных показателей ячеисто-бетонных изделий может быть достигнуто прежде всего за счет оптимизации технологических параметров с учетом характеристик применяемого сырья, номенклатуры продукции и условий эксплуатации.