Легкий бетон. Один из видов легкого бетона - ячеистый бетон (пенобетон, пенополистиролбетон, поробетон).
Технология изготовления пенобетона заключается в перемешивании в определенных пропорциях и последовательности цемента, песка, добавок, пены и воды с последующей формовкой изделий. В случае изготовления пенополистиролбетона в состав смеси добавляются вспененные гранулы, песок из состава исключается.
Последние десятилетия двадцатого века ознаменовались значительными достижениями в теории и технологии бетона, изделий и конструкций на его основе. Появились и получили широкое распространение различные модификаторы для вяжущих веществ и бетонов, активные минеральные наполнители, новые технологические приемы. Обогатились наши представления о структуре и свойствах бетона, о процессах структурообразования, появилась возможность прогнозирования свойств и активного управления структурообразованием бетона, успешно развивается компьютерное проектирование бетона и его технологии.
Все это позволило не только создать и освоить новые виды бетона, но и значительно расширить номенклатуру применяемых в строительстве бетонов: от суперлегких теплоизоляционных до высокопрочных конструкционных. Сегодня в строительстве применяется более тысячи различных видов бетона и процесс создания новых бетонов интенсивно продолжается. Бетон широко используется в жилищном, промышленном, транспортном, гидротехническом и других видах строительства.
Возможность получить материал с самым различным комплексом свойств, высокая архитектурно-строительная пластичность, сравнительная простота и доступность технологии, малая энергоемкость и возможность успешного использования местного сырья и утилизации техногенных отходов, хорошие технико-экономические показатели, экологическая безопасность - все это вывело бетон на первое место среди строительных материалов.
В новом веке теория, технология и практика применения бетона получат дальнейшее развитие, сохранив за ним ведущее положение среди строительных материалов. Бетон как основное звено войдет в более широкий класс материалов - строительных композитов гидратационного твердения, которые создаются на единой материаловедческой основе, и которые позволят получить гибридные, слоистые, тонкостенные, профильные и другие виды нового поколения строительных конструкций. Строительные композиты, которые наряду с бетоном включают растворы, мастики и другие материалы, являются особым видом композиционных материалов, структура которых имеет две стадии образования: первоначальное формирование структуры из пластичных многокомпонентных сырьевых смесей и последующее укрепление структуры затвердевшего материала в результате сложных физико-химических процессов.
Для обеспечения строительства новым поколением строительных композитов и бетонов необходимо развитие сопряженных отраслей промышленности: цементной - для создания и производства новых композиционных вяжущих, в том числе с уменьшенным содержанием клинкера, на безклинкерной основе, с применением гипса, извести, шлака и других видов сырья; строительной химии - для создания и производства химических модификаторов различного назначения, в том числе из вторичного сырья промышленности, производства расширяющих добавок, ультрадисперсных активных наполнителей, ультрадисперсных волокнистых наполнителей, пигментов, смазок, клеев и других материалов; нерудной промышленности - для создания и производства новых видов заполнителей, в том числе суперлегких.
Ранее предполагалось, что модификаторы и другие материалы для бетона должны готовить химическая, металлургическая и другие виды промышленности. Однако практика строительства показала, что это неправильный тупиковый путь. В результате сегодня на строительном рынке отсутствуют многие необходимые материалы отечественного производства и широко предлагаются импортные.
За рубежом промышленность строительных материалов быстро развивает производство по переработке для использования в строительстве различного химического сырья, вторичных продуктов металлургии, горнодобывающей и других отраслей промышленности и энергетики. В результате создано и освоено большое количество комплексных модификаторов для вяжущих веществ и бетонов, супертонких активных минеральных наполнителей, композиционных вяжущих веществ и других эффективных материалов. Российская Федерация обладает большими сырьевыми ресурсами для создания подобных материалов и необходимо в ближайшие годы уделить особое внимание созданию существующих отечественных производств в различных регионах. Как показывает мировой опыт, инвестиции в подобные производства быстро окупаются, а продукция является высокоприбыльным товаром.
В новом веке будет происходить постепенное замещение обычных традиционных бетонов многокомпонентными бетонами. В последних используются химические модификаторы структуры, свойств и технологии бетона, в том числе комплексные модификаторы, включающие несколько индивидуальных продуктов, активные минеральные компоненты различной дисперсности и в ряде случаев композиционные вяжущие вещества, в том числе вяжущие низкой водопотребности, расширяющие добавки, дисперсные волокнистые наполнители и другие специальные компоненты. Многокомпонентность структуры позволяет эффективно управлять структурообразованием на всех этапах технологии и получать материалы с самыми различными комплексами свойств.
Вместе с тем, многокомпонентность системы повышает требования к дозированию материалов и перемешиванию бетонной смеси, так как часто требуется вводить модификатор в очень небольших объемах и перемешивать порошки (цемент+наполнитель) до получения однородной массы, что может быть обеспечено только за счет применения соответствующего оборудования. Значительно упростить технологию и сделать общедоступным применение многокомпонентных бетонов и растворов возможно за счет использования предварительно приготовленных сухих смесей. Производство сухих смесей может быть организовано на модульных быстромонтируемых заводах в различных регионах с использованием местных сырьевых ресурсов в соответствии с номенклатурой, определяемой потребностями строительного комплекса в данном регионе. В ближайшие годы следует ожидать резкого увеличения производства сухих смесей, тем более что эта отрасль промышленности строительных материалов ориентирована на возможности среднего и мелкого бизнеса, где создание небольших производств для удовлетворения потребностей определенного строительного района весьма эффективно.
Наиболее полно современные возможности технологии бетона получили в создании и производстве высококачественных бетонов. Под этим термином, принятым в 1993 г. совместной рабочей группой ЕКБ/ФИП, объединены многокомпонентные бетоны, которые изготавливают из смеси с ограниченным водосодержанием, с высокими эксплуатационными свойствами, прочностью, долговечностью, адсорбционной способностью, низким коэффициентом диффузии и истираемостью, надежными защитными свойствами по отношению к стальной арматуре, высокой химической стойкостью и стабильностью объема. Высококачественные бетоны имеют прочность в возрасте 28 суток 60-150 МПа, в возрасте двух суток 30-50 МПа, морозостойкость F600 и выше, водонепроницаемость W12 и выше, водопоглощение менее 1-2% по массе, истираемость не более 0,3-0,4 г/см2, регулируемые показатели деформативности, в том числе с компенсацией усадки в возрасте 14-28 суток естественного твердения, высокую газонепроницаемость.
В реальных условиях прогнозируемый срок службы такого бетона превышает 200 лет. Возможно получение супердолговечных бетонов со сроками службы до 500 лет, что подтверждается исследованиями японских ученых.
Теоретическими предпосылками синтеза прочности и долговечности высококачественных бетонов является более полное использование энергии портландцемента, создание оптимальной микроструктуры цементного камня, уменьшение макропористости и повышение трещиностойкости, упрочнение контактных зон цементного камня и заполнителя за счет направленного применения комплекса эффективных химических модификаторов, высокодисперсных кремнийсодержащих материалов с аномальной гидравлической активностью, расширяющих добавок с регулируемой энергией напряжения и интенсивной технологии производства.
В результате направленного структурообразования получается высококачественный бетонный черепок, состоящий из цементного камня, модифицированного минеральными и химическими добавками, на основе которого могут создаваться различные материалы:
при введении прочных заполнителей - высокачественные бетоны;
при введении тонкодисперсной газовой фазы или особо легких заполнителей - суперлегкие эффективные теплоизоляционные бетоны;
при введении дисперсных волокнистых наполнителей - фибробетоны повышенной эксплуатационной надежности;
при введении пигментов и заполнителей из отделочного камня, декоративного стеклобоя и других подобных материалов - архитектурно-декоративные бетоны;
при использовании отходов промышленности - экологические бетоны;
при использовании полимерных компонентов - бетоны различного назначения;
при применении специальных компонентов - специальные бетоны (защитные, электротехнические и другие).
На практике получит применение вся
гамма бетонов - от обычных традиционных до многокомпонентных и
высококачественных. Однако постепенный переход к более эффективным видам бетона
и технологии будет предопределен их более высоким качеством и соответственно
большей конкурентоспособностью на строительном рынке и большими возможностями в
создании новых видов конструкций, зданий и сооружений.
. Исследование и анализ рынка
Анализ плана развития города показал, что до 2020 года в Красноярске в соответствии с новым генеральным планом будет интенсивно строится жилье и офисные центры.
Так, по оптимистичным маркетинговым прогнозам, если в 2013 г. в Красноярске проживает миллион человек, то к 2020 году число горожан вырастет еще на 100-150 тысяч. Это при условии стабильного развития и некоторого улучшения социальных условий жизни населения. Строительство жилья в ближайшие годы развернется в основном в микрорайонах Взлетка, Северный, Иннокентьевский и в районе улицы Ботаническая. Формирование этих градостроительных комплексов планируется полностью завершить к 2015 году.
Микрорайон Северный будет расширен за счет продления улицы 9 Мая и переноса Енисейского тракта в сторону. Там появится пешеходный бульвар и, возможно, общественные здания. Ближе к улице 9 Мая - новый крупный торговый комплекс.
Севернее Покровки и в районе радиостанции, а также на острове Пашенный и на набережной Абаканской протоки планируется построить многоэтажные жилые дома.
Этот масштабный проект будет реализован к 2013 году. Интенсивная жилая застройка будет продолжена и в 2013-2015 годах. Будет освоено одно из двух приоритетных для города направлений: северное (тогда окончательно сформируется северо-восточный жилой район) или западное (в этом случае жилье будут строить на площадках в районе плодово-ягодной станции). Где строительство начнется в первую очередь, зависит главным образом от экологической обстановки.
По прогнозам специалистов, в городе будет активно развиваться строительство коттеджей. Под индивидуальную застройку генеральный план отводит площади в пределах городской черты в районе Покровки, Николаевки, станции Енисей (южнее улицы Саянской) и в прилегающих к городу районах. Всего на территории коттеджных поселков площадью в 9,5 тысячи гектар смогут поселиться около 700 тысяч человек.
К 2015 году площадь территорий жилой застройки в Красноярске должна увеличиться на 3,3 тыс.га. При этом 80% новых зданий будут многоэтажными (пять этажей и выше). Дома в основном будут строиться из блок-секций различных модификаций (62,2%). Кирпичные строения составят всего 22%.
Часть нового жилья и объектов соцкультбыта разместится на месте ветхих зданий. Чтобы снести около 460 тыс. кв. м аварийного жилья и построить взамен 401 тыс. кв. м новых квартир, необходимо более 4 млрд руб. капитальных вложений.
К 2015 году на одного жителя Красноярска будет приходиться в среднем 21 кв. м жилой площади (сегодня - 18,5 кв.м).
Одно из приоритетных направлений нового генплана - полная модернизация и реконструкция существующего панельного пятиэтажного фонда. Уже в следующем году проблема вывода из эксплуатации домов массовой застройки 60-х годов, так называемых «хрущевок» резко обострится. Планируется осуществить модернизацию и реконструкцию жилых домов серий 464, 335, 447.
На сегодняшний день обеспеченность Красноярска социальными, бытовыми и культурными учреждениями ниже нормативов. Не хватает детских садов, школ, больниц, предприятий бытового обслуживания. Поэтому генплан предусматривает строительство новых объектов. К 2015 году в краевом центре должно быть построено 40 детских садов и 26 школ.
Предполагается открыть несколько больниц, поликлиник, 20 аптек и 23 раздаточных пункта детской молочной кухни. Большая их часть разместится в районах массового жилищного строительства. Новых городских и районных клубов, библиотек и домов культуры строить не будут. Детские клубы, центры по работе с населением, досуговые центры и библиотеки планируется размещать во встроенно-пристроенных помещениях уже имеющихся зданий.
Сфера бытовых услуг также будет развиваться за счет строительства встроенно-пристроенных помещений в районах массовой жилой застройки. Намечается ввод около 40 объектов на 1378 рабочих мест. Появится много новых магазинов. Крупные торговые комплексы будут построены в историческом центре Красноярска, на Предмостной площади и на Взлетке. Рост масштабов и объемов строительства стимулирует спрос на элементы благоустройства и дорожное строительство.
На основании анализа генплана города Красноярска можно сделать вывод о том, что в будущем потребуется в достаточно большом количестве материалы для строительства.
В настоящее время имеется богатый опыт применения в строительстве многослойных ограждающих конструкций, где роль теплоэффективного материала играет минеральная вата, либо листовой пенополистирол. Однако, применение многослойных конструкций в строительстве целесообразно лишь при реконструкции существующих зданий и сооружений, не отвечающих возросшим требованиям теплотехнических норм. При кажущейся привлекательности многослойных конструкций на основе минеральной ваты и пенополистирола им присущи и серьезные недостатки, значительно снижающие область применения таких конструкций. Большая трудоемкость возведения многослойных ограждающих конструкций, малая воздухопроницаемость, теплотехническая неоднородность и, наконец, возможность конденсации влаги между разнородными слоями такой стены - серьезный недостаток многослойных композиций. Теплотехническая однородность однослойных ограждений в 1.3-1.5 раз больше, чем в многослойных. Кроме того, проблема долговечности различных типов утеплителей в многослойных ограждающих конструкциях недостаточно изучена. Поэтому современное капитальное строительство развивается именно по пути возведения не многослойных, а однослойных ограждающих конструкций. Из современных строительных материалов, имеющих высокие показатели теплосопротивления, малый объемный вес и, поэтому являющихся оптимальным материалом для возведения теплоэффективных однослойных ограждающих конструкций, можно отметить ячеистые бетоны (газобетон, пенобетон) и бетоны на легких заполнителях (полистиролбетон, вермикулитобетон).
Для этих материалов характерно, что при средней плотности 600кг/м3 коэффициент теплопроводности в среднем составляет 0.14 - 0.145 Вт/ (м*Со), что позволяет создавать ограждающие конструкции, обеспечивающие требуемое теплосопротивление при умеренной толщине наружных стен. Из перечисленных материалов наиболее интересными представляются: пенобетон неавтоклавного твердения и полистиролбетон малой плотности. При отличных показателях теплосопротивления, характерного для этих материалов, производство их относительно не сложно, и может быть организованно непосредственно на строительной площадке, что значительно расширяет область применения пенобетона в современном строительстве.