Полистиролбетон – современный строительный материал, производимый на основе цементного вяжущего и вспученного полистирольного заполнителя (полистирол вспененный гранулированный или ПВГ), относящийся к ячеистым бетонам. Этот материал имеет высокие эксплуатационные характеристики, такие как тепло- и звукоизоляция, что делает возможным использование этого материала в строительстве энергоэффективных зданий и сооружений. Полистиролбетонные блоки имеют относительно небольшой вес, что позволяет обойтись без применения грузоподъемной техники в частном домостроении. Большие, по сравнению с кирпичом, размеры ускоряют и упрощают кладку.
Характеристики материала
Одной из основных характеристик полистиролбетона, выгодно отличающей его от других строительных материалов является коэффициент сопротивления теплопередаче. Эта величина обратна коэффициенту теплопроводности. Он характеризует теплопроводящую способность материала и равен количеству тепловой энергии, прошедшему через единицу поверхности за определенное время, при изменении температуры на 1 градус. Единица измерения в системе СИ – Ватт/(метр*градус Кельвина), или Вт/(м·C). В данном случае градусы Кельвина равны градусам Цельсия.
Таблица 1. Коэффициент теплопроводности полистиролбетона
| Марка полистиролбетона | Коэффициент теплопроводности полистиролбетона, Вт/(м·0C) | Класс прочности, B | Коэффициент морозостойкости, F |
| D150 | 0,055 | Не нормируется | Не нормируется |
| D200 | 0,065 | В0,5 | F25-F35 |
| D250 | 0,075 | В0,5 | F25-F35 |
| D300 | 0,085 | В0,75 | F35 — F50 |
| D350 | 0,095 | В1,0 | F35 — F50 |
| D400 | 0,10 | В1,5 | F35 — F50 |
| D450 | 0,115 | В2,0 | F35-F75 |
| D500 | 0,125 | В2,0 | F35-F75 |
| D550 | 0,135 | В2,5 | F50-F100 |
| D600 | 0,145 | В2,5 | F50-F100 |
Класс прочности на сжатие измеряется в мегапаскалях, например класс прочности B2,0 показывает, что материал выдерживает нагрузку в 2 мПа. Коэффициент морозостойкости показывает количество циклов замораживания-размораживания, которое материал может выдержать, потеряв не более 5% прочности.
Благодаря тому, что гранулы ПВГ находятся в теле бетонной конструкции и не имеют контакта с воздухом, полистиролбетон относится к трудногорючим и негорючим материалам. Группа горючести Г1, допускается применение в конструкциях без дополнительной огнезащиты.
Как видно из таблицы, теплопроводность полистиролбетона зависит от плотности материала, чем выше плотность, тем выше теплопроводность. Для снижения плотности и, следовательно, улучшения изолирующих характеристик материала в раствор вводят гранулы вспененного полистирола. Однако при повышении теплоизолирующих свойств снижаются прочностные характеристики. Составы плотностью до 250 кг/м3 называются теплоизоляционными и имеют низкую прочность и применяются исключительно для звуко- и теплоизоляции, материал плотностью 250-450 кг/м3 — теплоизоляционно-конструкционный — для ненесущих и самонесущих стен, свыше 450 – для несущих стен – конструкционно-теплоизоляционный.
Важно использовать при производстве работ материал расчетной плотности.
Сравнение теплопроводности полистиролбетона с другими материалами
Благодаря включению ПВГ в структуру полистиролбетона значительно превосходит многие конструкционные строительные материалы, что позволяет значительно снизить расходы на отопление в холодное время года, либо делать стены тоньше без потери теплосопротивления. Например, стена толщиной 400 мм из наиболее распространенного в частном строительстве полистиролбетона марки D600 обладает примерно теми же теплосберегающими характеристиками, что и кирпичная стена толщиной 1,5 метра или бетон толщиной 3 метра. Нужно учитывать, что данные показатели применимы только при кладке полистиролбетонных блоков на специальный клей, позволяющий формировать тонкие швы толщиной 1-2 мм. При монтаже блоков на обычный кладочный раствор швы получаются значительно толще и образуются мостики холода.
Таблица 2. Сравнение теплопроводности полистиролбетона с другими строительными материалами.
На диаграмме видно, насколько полистиролбетон эффективнее, чем более традиционные материалы сберегает тепло. Соотношение толщины стен, необходимой для качественного теплосбережения будет таким же.
Сравнение с минватой
Теплопроводность полистиролбетонных блоков и минваты несильно отличаются друг от друга, если речь идет о материале невысокой плотности. Теплоизоляционный состав плотностью 200-300 кг/м3 по теплопроводимости ненамного уступает минеральной вате и может использоваться вместо нее при утеплении стен. Для утепления материал может применяться в виде блоков, плит, или монолитный, заливаемый в съемную или несъемную опалубку. В первом случае блоки крепят к стенам из кирпича, бетона или шлакоблока или укладывают между двумя слоями кирпича, один из которых выполняет несущую функцию, а второй, наружный – облицовочную. При использовании монолитного теплоизоляционного полистиролбетона возможны несколько вариантов. В одном из них опалубкой так же служат 2 слоя кирпича, только пенобетон не укладывается, а заливается между ними. Во втором варианте возводится каркас из оцинкованного металлического профиля, обшивается различными листовыми влагостойкими материалами, например, снаружи ЦСП, внутри – СМЛ и также заливается полистиролбетоном.
Также полистиролбетон различной плотности может использоваться в конструкции плитных фундаментов в качестве утеплителя, для производства мокрых или полусухих стяжек.
Можно ли использовать полистиролбетон в конструкциях «теплых полов»? Можно, в качестве теплоизолирующего подстилающего слоя.
Небольшой вес полистиролбетона позволяет использовать его в производстве стяжек с высокими звукоизолирующими характеристиками даже на легких перекрытиях в каркасных и деревянных зданиях. Пористая структура обеспечивает хорошую изоляцию от воздушного шума и дополнительную теплозащиту.
Что такое полистиролбетон
Для начала стоит разобраться, что же такое за материал – полистиролбетон? Рассмотрим подробнее основные характеристики материала и его состав.
Состав и технические требования
Полистиролбетон – композит, содержащий в себе смесь цементного раствора и полистирола. Он относится к особо легким бетонам.
Крошка полистирольная
Цемент наделяет материал прочностью, а полистирол придает легкость и обеспечивает низкий коэффициент теплопроводности. Чем больше цемента — тем прочнее изделие.
Пропорции для изготовления полистиролбетона
Помимо цемента и полистирола, в состав входят особые модифицированные добавки, способные повышать показатели качеств будущих изделий.
Состав полистиролбетона
ГОСТ на полистиролбетон определяет следующий набор физико-механических характеристик, подлежащих контролю:
- Морозостойкость;
- Теплопроводность;
- Средняя плотность;
- Паропроницаемость;
- Прочность на сжатие и изгиб;
- Средняя плотность;
- Усадка при высыхании.
А теперь давайте разбираться более подробно: какими показателями должен обладать полистиролбетон.
ГОСТ Р 51263 99 полистиролбетон: краткий анализ числовых показателей свойств материала:
| Наименование показателя | Значение в соответствии со стандартом, комментарии |
| Средняя плотность (кг/м3) | Полистиролбетон может обладать показателем средней плотности, находящемся в промежутке от 150 до 600. Марки соответствуют изделиям, пребывающим в сухом состоянии. Числовые значения средней плотности определяют в будущем сферу применения материала, которая может быть самой разнообразной. Но об этом мы поговорим чуть позже. |
| Теплопроводность (Вт*мС) | Минимальное значение коэффициента теплопроводности равно 0,05, а максимальное – 0,145. Эксплуатационная влажность изделий несомненно повлияет на данный показатель, однако способность к сохранению температуры останется по-прежнему высокой.
|
| Прочность | Прочность напрямую зависит от плотности материала, значение начинает отсчет от М0,35. Максимальный показатель, в соответствии с ГОСТ, может достигать М5. Соответствие значения технических характеристик представлены на фото ниже. |
| Морозостойкость | Изделия из полистиролбетона, которые используются при строительстве конструкций, подвергаемых замораживанию и оттаиванию, должны соответствовать определенным маркам морозостойкости, которая не должна быть менее 25.
|
| Влагопоглощение | Гигроскопичность полистиролбетона не велика. Значение не должно превышать показателя в 8%. |
| Усадка | Полистиролбетон подвержен усадке. В количественном отношении значение может достигать 1 мм/м2. Многое зависит от производителя, качества сырья и марки прочности изделий. |
| Паропроницаемость | Полистиролбетон – паропроницаем. Материал способен устанавливать в помещении благоприятный климат, путем поглощения излишней влаги при ее присутствии и насыщения ею же при чрезмерной сухости воздуха. |
Характеристики полистиролбетона
- Помимо технических характеристик, стоит упомянуть и про иные. Это касается, в первую очередь, горючести, экологичности и эксплуатационных свойств материала.
- Несмотря на то, что одна из основных составляющих материала – пенополистирол является горючей, в сочетании с цементным раствором, данное отрицательное качество успешно нивелируется. ГОСТ на полистиролбетонные блоки с уверенностью заявляет: изделия не горят.
- Полистиролбетон не содержит в составе вредных и опасных веществ, и потому является экологичным.
- Долговечность строений, возведенных из данного материала – высока. По заявлению производителей, она может достигать 200-300 лет.
Полистиролбетон обладает отличными звукоизоляционными характеристиками. Его зачастую используют при звукоизоляции конструкций.
Виды и область применения
В соответствии со стандартом, полистиролбетон может разделяться на несколько видов в зависимости от определенных факторов. Рассмотрим подробнее.
В соответствии с плотностью материала, он может быть: теплоизоляционным, теплоизоляционно-конструкционным и конструкционно-теплоизоляционным:
- Первый вид обладает минимальной маркой по средней плотности, но, при этом, характеризуется низким коэффициентом теплопроводности, что дает возможность применять материал при утеплении конструкций.
- Второй вид, помимо материала для теплоизоляции, может быть использован при строительстве конструкций, которые не подвергаются существенной нагрузке.
- Третий вид может достигать плотности до Д600. Применяется при строительстве стен, перегородок. Говоря проще – при малоэтажном строительстве.
Это могут быть:
- Стеновые панели 3D. Их применяют при монтаже полов, лестниц, перегородок, перекрытий. Они отличаются малым весом. Дополнительную прочность изделиям придает металлический каркас. В последующем, панели покрывают бетонной смесью.
Стеновые панели из полистирола
- Обычные рядовые блоки, служащие для возведения стен и перегородок. Изделия могут быть крупно- и мелкоформатные, в зависимости от размера.
Блоки из полистиролбетона мелкие
- Также в ассортименте продукции, изготавливаемой при сочетании полистирола и бетона, имеются так называемые теплоблоки. Они выпускаются в виде блока и панели. Состоят изделия из трех слоев, одним из которых является полистирол. Обладают повышенными теплосберегающими характеристиками.
Теплоблок
- Изделия из полистиролбетона также представлены в виде элементов, используемых в качестве несъемной опалубки.
Несъемная опалубка из полистиролбетона
- Вентиляционные блоки отличаются наличием уже готовых отверстий, которые используются при проводке коммуникаций.
Вентиляционный блок
- Оконные и дверные проемы могут быть перекрыты при помощи перемычек из полистиролбетона.
Перемычка из полистиролбетона
- Благодаря наличию изделий с облицовочной стороной, застройщики могут избавить себя от необходимости наружной отделки здания.
Полистиролбетонный блок с облицовкой
Как уже говорилось выше, монолитный полистиролбетон также активно применяется в строительной индустрии. С его помощью, например, можно возводить стены, используя опалубку или иные монолитные конструкции.
Применение монолитного полистиролбетона
Видео в этой статье: «Пенополистиролбетон ГОСТ: основные сферы применения материала» содержит всю необходимую для застройщика информацию, касающуюся использования различных изделий из полистиролбетона.
Положительные и отрицательные качества материала
Поскольку общие характеристики и некоторые виды изделий мы уже рассмотрели, давайте теперь проанализируем набор положительных и отрицательных сторон материала и разберемся, стоит ли отдавать предпочтение полистиролбетону при строительстве?
Преимущества полистиролбетона:
| Низкий вес изделий способствует сокращению нагрузки на основание строения. |
| Способность к сохранению температуры у полистиролбетона – крайне высока. Это поможет сэкономить на утеплении и отоплении уже готовой конструкции. |
| Высокий показатель марки по морозостойкости. |
| Экологичность материала |
| Огнестойкость |
| Широкая сфера применения. Как уже говорилось, полистиролбетон выпускается в виде большого количества изделий, что обеспечивает их различное применение. |
| Низкая цена. |
| Простота производства и возможность изготовления изделий своими руками. |
| Неплохие показатели прочности и плотности |
| Хорошая звукоизоляционная способность. |
| Паропроницание и пониженная гигроскопичность. |
| Наличие в ассортименте изделий блоков с облицовкой. |
| Сравнительно большие размеры готовых изделий и простота в обращении. Полистиролбетон легко режется, пилится. |
| Биологическая устойчивость |
К отрицательным сторонам стоит отнести:
- Склонность к усадке;
- Наличие на рынке мелких кустарных производств, на которых при изготовлении не всегда соблюдаются необходимые требования;
- Требование, связанное с необходимостью проектирования вентиляционных систем;
- Специалисты советуют не начинать производить отделочные работы ранее, чем спустя 28 дней с момента окончания укладки блоков;
- Требование к оштукатуриванию поверхности;
- Низкая устойчивость к длительному воздействию высокой температуры;
- Плохая фиксация метизов к стене из полистиролбетона. Приобретать необходимо специализированный крепеж.
- Дополнительные затраты на повышение уровня адгезии стены из полистиролбетона с отделочными материалами.
- Плотность и прочность полистиролбетона несколько меньше, чем у его конкурентов – разновидностей легких бетонов.
Теплоемкость полистиролбетонных блоков
Теплоемкость показывает, какое количество тепловой энергии потребуется для увеличения температуры материала на 1 градус. Измеряется удельная теплоемкость в кДж/кг*градус. Для полистиролбетона этот показатель равен 1,06, что сопоставимо с кирпичной кладкой. Однако следует учитывать, что эта величина зависит от плотности материала, а значит для нагрева на 1 градус кирпичной стены потребуется в 2,5 раза большее количество теплоты, чем для нагрева полистиролбетонной.
Как рассчитать толщину стены
Для расчета необходимой толщины стены нужно знать:
- теплотехнические характеристика материала, из которого будет возводиться конструкция. Если материалов несколько – всех материалов.
- Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) Этот параметр можно взять из справочника или рассчитать по формуле ГСОП = (tв — tот)zот,
где tот, zот — средняя температура наружного воздуха, °С, и продолжительность, сут/год, отопительного периода, tв — расчетная температура внутреннего воздуха здания, °С, по ГОСТ 30494. Для Москвы и Санкт-Петербурга ГСОП равен 6000
- Сопротивление стены теплопередаче. Это справочная величина, зависящая от ГСОП, узнать ее величину можно в СНиП 2-3-79. Для жилых домов в Москве это 3,5 (м2?°С)/Вт.
Вычисление ведется по формуле формулой R = s / ? (м2•°С/Вт), где R — сопротивление теплопередаче, s — толщина стены (м), а ? — теплопроводность. Исходя из этой формулы, получаем S= R * ?. Пример расчета толщины стены жилого дома из полистиролбетонных блоков D600 в Москве: S = 3.5*0.14=0.49 м., т.е. для того, чтобы здание соответствовало СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», необходима полистиролбетонная стена толщиной почти полметра. Из красного кирпича толщина стены должна быть S=3.5*0.56=1.96 м. Это расчеты для сухого материала, с увеличением влажности коэффициент теплопроводности также увеличивается.
Всвязи с небольшой гигроскопичностью допускается эксплуатировать сооружения из полистиролбетона без укрытия фасада.
Стены меньшей толщины позволяют не только сохранить полезную площадь внутри постройки, но и уменьшают общий вес конструкции, снижая тем самым нагрузку на фундамент. Малоэтажные дома из полистиролбетона можно возводить на мелкозаглубленных ленточных фундаментах и даже на свайно-винтовых.
Относительно небольшой вес при высоких показателях теплозащиты позволяет использовать полистиролбетон при надстройке дополнительных этажей или мансард на уже построенных зданиях.
Информация для организации производства полистиролбетона
Полистиролбетон, экономика, состав, рецептура, особенности производства.
Полистиролбетон. Общее описание.
Полистиролбетоном называется бетон, легким заполнителем которого является вспененный полистирол. Полистиролбетон по своим свойствам относится к легким бетонам (ячеистым бетонам), однако имеет ряд существенных отличий. К его достоинствам относят возможность варьирования в широких пределах его плотности, в результате чего полистиролбетон может быть как конструкционным, так и теплоизоляционным материалом. Исключительно малая объемная плотность частиц вспененного пластика позволяет производить легкий бетон с объемной массой, диапазон которой может быть выбран в соответствии с требованиями конкретной области применения, и при этом бетон имеет соответственно широкий диапазон характеристик. Также, в отличие от пенобетонов и газобетонов, несложно получать полистиролбетон плотностью менее 200кг/м3, обладающий повышенными теплоизоляционными свойствами.
Полистиролбетон (ГОСТ Р 51263-99) представляет собой композиционный материал, в состав которого входит портландцемент и его разновидности, кремнеземистый заполнитель (кварцевый песок или зола-унос с ТЭЦ, применяется при производстве полистиролбетона высокой плотности), пористый заполнитель, в качестве которого выступает гранулы вспененного полистирола (ПВГ), а также модифицирующие добавки (ускорители схватывания, пластификаторы и т. д.) Плотность производимого полистиролбетона, как правило, варьируется в пределах Д600 (для конструкционных блоков) до Д150 (при использовании в качестве теплоизоляционного материала).
Основные преимущества полистиролбетона
Легкий бетон с заполнителем из пенополистирола (полистиролбетон) известен в течение длительного времени. В то время, как полистиролбетон известен не менее 25 лет на нашем рынке, а на западном — более 40 лет, до настоящего времени ожидания, относительно объема использования материала оправдались только в некоторых областях применения. Однако в промышленности строительных материалов наблюдается рост интереса к полистиролбетону, указывающий на некоторые изменения в этом отношении, вызванные главным образом следующими причинами:
— полистиролбетон стал серьезной альтернативой ячеистых бетонов, из-за более широкой области применения, простоты изготовления и превосходных теплотехнических показателей материала,
— требования по теплоизоляции зданий становятся значительно более жесткими, вследствие этого стало необходимым функциональное разделение строительных материалов на теплоизоляционные и несущую нагрузку, и эти материалы должны соответствующим образом сочетаться в элементах зданий. В этом отношении интересные решения предлагает использование легкого бетона с заполнителем из пенополистирола (полистиролбетона).
Значительное снижение материалоемкости
Экономия до 70 % раствора.
Более низкая стоимость полистиролбетона по сравнению с другими материалами.
Сниженные затраты на отопление вследствие более низкой теплопроводности полистиролбетона по сравнению с другими материалами.
Крупноразмерные блоки упрощают укладку стен.
Высокая технологичность строительства, блоки легко пилятся, гвоздятся (придание любой геометрической формы, устройство каналов для скрытой проводки).
Блоки имеют разнообразную форму, легко монтируются, увеличивая скорость возведения стен и перегородок в 10 раз.
Кладка ведется на клеевой основе для пенобетонов, что позволяет получить межблочный шов не более 3-4 мм и избежать образования мостиков холода.
Снижение трудозатрат в 3 раза.
Не требуется использование тяжелой грузоподъемной техники при строительстве дома.
Один блок заменяет 17 кирпичей и весит не более 22 кг.
Трудногорючие, при оштукатуривании или облицовке кирпичом могут применяться при строительстве зданий I категории огнестойкости и класса пожаростойкости СО, т.е. до 25 этажей включительно (совместное Заключение от 25.12.2000г. Госстроя РФ № 9-18/604 и МВД РФ № 20/22/4578).
Долговечность более 100 лет.
Высокая морозостойкость.
Полистиролбетон не является питательной средой для микроорганизмов и грибков, не подвержен гниению.
Экологически безопасен.
Прекрасная звуковая изоляция.
Отличная гидроизоляция при сохранении паропроницаемости.
Основные технические характеристики полистиролбетона
| Марка блоков по средней плотности (кг/м3) | Класс по прочности на сжатие | Средняя прочность на сжатие R, МПа | Передел прочности на растяжение при изгибе, МПа | Коэффициент теплопроводности,Вт/м °С | Марка по морозо- стойкости | ||
| в сухом состоянии | при эксплуатационной влажности | ||||||
| А | Б | ||||||
| D150 | М 2,5 | — | 0,10 | 0,055 | 0,057 | 0,060 | F25 |
| D200 | М 3,5 | — | 0,15 | 0,065 | 0,070 | 0,075 | F25-F35 |
| D250 | В 0,35 | — | 0,25 | 0,075 | 0,085 | 0,090 | F35-F50 |
| D300 | В 0,5 | 0,73 | 0,35 | 0,085 | 0,095 | 0,105 | F35-F50 |
| D350 | В 0,75 | 1,09 | 0,50 | 0,095 | 0,110 | 0,120 | F50-F75 |
| D400 | В 1,0 | 1,45 | 0,60 | 0,105 | 0,120 | 0,130 | F50-F75 |
| D450 | В 1,5 | 2,16 | 0,65 | 0,115 | 0,130 | 0,140 | F75-F100 |
| D500 | В 2,5 | 2,90 | 0,70 | 0,125 | 0,140 | 0,155 | F75-F100 |
| D550 | В 3,0 | 3,60 | 0,73 | 0,135 | 0,155 | 0,175 | F100-F150 |
группа горючести Г1; (самозатухающий)
паропроницаемость Д400 — 0,085 мг/м-ч-Па, Д500 — 0,075 мг/м-ч-Па при высокой водонепроницаемости;
температура применения от — 60°С до + 70°С;
удельная теплоемкость 1,06 кДж/(кг • °С);
низкая эксплуатационная влажность в пределах 4 — 8 % по массе и малая величина усадки, не превышающую 1 мм/м, обладает низкой сорбционной влажностью, что позволяет материалу сохранять низкие значения теплопроводности и в условиях повышенной влажности.
Сравнительные характеристики различных материалов и полистиролбетона
| Материал | Плотность, кг/м3 | Коэффиц. теплопро-водности, Вт/(м*С) | теплопотери, Вт/м2 | Толщина стены при Roпр=3.15, м. | Масса 1м2 стены, кг |
| кирпич глиняный полнотелый | 1700 | 0,81 | 54 | 2,55 | 4337,55 |
| кирпич глиняный (пустотность 20%) | 1400 | 0,43 | 28,67 | 1,35 | 1896,3 |
| кирпич силикатный | 1800 | 0,87 | 58 | 2,74 | 4932,9 |
| ячеистый бетон (автоклавный) | 500 | 0,18 | 17,5 | 0,55 | 303,19 |
| керамзитбетон | 850 | 0,38 | 26,67 | 1,18 | 1004,06 |
| дерево | 500 | 0,15 | 33,33 | 0,47 | 236,25 |
| ПОЛИСТИРОЛБЕТОН | 500 | 0,13 | 13,33 | 0,30 | 135 |
Области применения полистиролбетона
Этот материал используется на крышах и полах как тепло- и звукоизоляция. Он также используется для заполнения пустот в кирпичной кладке, подземных стен, изоляции в пустотелых блоках, идеален для объемного и любого другого заполнения, где требуются высокие изоляционные свойства. Применяется для изготовления сборных блоков и панелей перегородок, покрывающих плит подвесных потолков, тепло- и звукоизоляции в многоуровневых жилых и коммерческих сооружениях. Полистиролбетон используется в бетонных блоках и панелях для наружных стен и перегородок, бетонных плитах для покрытий крыш и перекрытий этажей. Полистиролбетон используется в сборных панелях любой размерности для коммерческого и промышленного использования, монолитных стенах, садовых украшениях и других областях. Идеален для надстройки зданий, когда вес конструкции играет определяющую роль.
Отходы пенополистирола в качестве легкого заполнителя.
В Германии в настоящее время для изготовления упаковочных материалов ежегодно используется около 40 000 тонн сырья для производства пенополистирола, из которого получается пенополистирол в объеме до 2 млн. м3. Эти упаковочные материалы содержат 98% воздуха, не содержат ни в каких количествах фторхлоруглеводов, и могут подвергаться переработке для того, чтобы вновь послужить какой либо разумной цели.
В наше стране тоже достаточное количество отходов, а с развитием промышленности и ростом производства изделий остро встает вопрос переработки упаковки.
В этой связи были разработаны системы для вторичной переработки пенополистирола, позволяющие обеспечить полную утилизацию использованных упаковочных материалов, получаемых от промышленных, торговых предприятий и от частных потребителей.
В настоящей статье мы рассматриваем только применение отходов полистирола в легких бетонах. Мелкозернистый (измельченный материал), изготавливаемый из отходов производства пенополистирольной упаковки, пригоден для использования при производстве строительных материалов: в качестве порообразующего вещества при производстве блоков, панелей, и в качестве легкого заполнителя для производства легкого бетона (полистиролбетона).
Для использования измельченного пенополистирола в качестве легкого заполнителя требуется выполнение определенных требований с целью предотвращения снижения качества бетона.
В том, что касается размеров и формы зерен, различия между (измельченным материалом) и свежеиспеченными частицами пенополистирола должны быть настолько малы, насколько это возможно:
— большая часть зерен должна иметь круглую форму;
— большая часть зерен должна иметь размеры, находящиеся в диапазоне от 0,5 мм до 4,0 мм;
— в измельченном материале должны отсутствовать очень мелкие частицы.
Эти требования к качеству могут быть удовлетворены при соблюдении следующих условий:
— использованием соответствующих дробилок с отделением частиц пенополистирола в тачках, в которых они сплавились между собой, так что первоначальная сферическая форма зерен в очень большой степени сохраняется,
— размер частиц гранул пенополистирола, используемого для производства упаковочных материалов, обычно соответствует размеру, требующемуся для легкого пенополистирольного заполнителя, изготовленного из (свежего материала), это достижимо при помощи использования соответствующих сит в дробилке. В настоящее время такой подготовленный (измельченный материал) предлагается некоторыми западными производителями упаковочных материалов по цене от 12 до 25 евро, что намного ниже уровня цен за свежевспененный легкий пенополистирольный заполнитель.
На российском рынке тоже присутствует , к сожалению редко удовлетворяющий вышеперечисленным требованиям. Полученные в результате 28-дневных испытаний значения прочности при сжатии и при изгибе, в каждом случае представляют собой средние значения для трех образцов. Испытания на прочность при сжатии проводились на кубах с длиной ребра 20 см, а испытания на прочность при изгибе — на брусках 70*15*15 см.
Прочность при сжатии образцов полистиролбетона, изготовленных с использованием пенополистирола из (измельченного материала) — прежде всего в нижней части диапазона объемных масс полистиролбетона примерно на 40 % ниже, чем у полистиролбетона, изготовленного с использованием частиц свежего вспененного пенополистирола.
Прочность на растяжение при изгибе обоих вариантов полистиролбетона в пределах указанного диапазона объемных масс находится примерно на одном уровне.
Использование пенополистирола из , по сравнению со вспененным пенополистиролом не влияет на теплопроводность, так как она в первую очередь зависит от объемной массы полистиролбетона. Использование пенополистирола из не оказывает отрицательного влияния на требования к качеству, такие, как поглощение воды, морозостойкость, огнестойкость и т. п.
Подробное описание процесса изготовления
полистиролбетонных стеновых блоков.
Вспенивание ПСВ гранулята, дозировка составляющих, смешивание, подача, формовка.
ПСВ гранулы являются полистиролом, содержащим легкокипящий компонент (пентан). ПСВ гранулы представляют собой бисерный гранулят, который может поставляться потребителю, как прошедший сепарационное разделение, так и без разделения на фракции. При использовании сеянного гранулята вспененные гранулы полистирола имеют одинаковые размеры, в случае применения, не сеянного гранулята вспененныенные гранулы полистирола будут иметь значительные расхождения размеров(0,5-12 мм).
Процесс вспенивания ПСВ гранул условно можно разделить на два этапа:
1. Предварительное вспенивание;
2. Высушивание (вылеживание) вспененных гранул, для их дальнейшего использования.
Вспенивание.
Активация пентана содержащегося в гранулах ПСВ происходит под воздействием водяного пара. Гранулы ПСВ под действием пара размягчаются и начинают вспениваться, увеличиваясь в объеме. Возможно пятидесятикратное увеличение первоначального объема гранул. Соответственно изменяется и насыпной вес гранул: Например, от 680гр/л до 14гр/л.
Для ускорения процесса вспенивания ПСВ гранулы перемещаются в емкости вспенивателя посредством механического активатора-ворошителя. Постоянная циркуляция гранул при воздействии водяного пара позволяет максимально быстро и качественно вспенивать значительные объемы материала. Размер вспененного материала напрямую зависит от температуры и времени воздействия водяного пара, а также скорости вращения и конструкции активатора-ворошителя.
Описание процесса вспенивания гранул ПСВ на установки ПП-4 оснащенной встроенным парогенератором.
Исходное сырье (ПСВ гранулы) из расходного бункера посредством шнекового питателя подается в нижнюю часть вспенивателя. Изменяя количество подаваемого материала (регулятор расходного бункера) регулируется объем вспененных гранул.
Под воздействием водяного пара активируется легкокипящий агент (пентан) содержащийся в ПСВ гранулах. Гранулы увеличиваются в объеме, вытесняются невспененными гранулами, подаваемыми шнековым питателем в нижнюю часть установки, уровень заполнения вспенивателя увеличивается. Вспененные гранулы достигают разгрузочного окна в верхней части емкости вспенивателя и попадают в установку сушки. Меняя высоту шторки разгрузочного окна можно изменять объем вспененных гранул. Чем выше шторка разгрузочного окна и меньше подача сырья шнековым питателем, тем большее время водяной пар воздействует на гранулы ПСВ и тем соответственно больше объем и меньшая плотность вспененных гранул. И, наоборот, при увеличении подачи сырья в установку и нижнем расположении шторки разгрузочного окна увеличивается насыпная плотность готового материала.
Вспенивание ПСВ гранул в установке происходит при постоянном перемешивание материала активатором-ворошителем. Лопасти активатора перемешивают вспененные гранулы, препятствуя слипанию и способствуя равномерному перемещению материала к разгрузочному окну установки, при постоянном воздействии водяного пара.
Схема линии вспенивания гранулята ПСВ
Сушка материала.
Вспененный полистирол содержит до 10-15% влажности, к тому же внутри гранул создается разряжение вследствие конденсации остатков пентана и водяного пара. Это может привести к деформации (сжатию) вспененных гранул, сжатие гранул резко снижает объем материала и приводит к значительному увеличению насыпной плотности. Поэтому вспененные гранулы ПСВ необходимо просушить, для стабилизации внутреннего давления и упрочнения наружных стенок гранул. Диффузионное проникновение воздуха в ячейки вспененного полистирола придает материалу высокие показатели сопротивления сжатию. Скорость поглощения воздуха вспененными гранулами выше у материала более низкой насыпной плотности.
Сушка-транспортер.
Применение пневмодинамических сушек-транспортеров вспененного полистирола позволяет быстро и эффективно снизить остаточную влажность материала до 6-3% ,одновременно перемещая материал в бункера вылеживания. Бережная транспортировка вспененных гранул в воздушном потоке нагретом, до температуры 35-40оС придает, процессу сушки необходимую динамику и позволяет организовать непрерывную подачу материала на участок вылеживания. Во время прохождения вспененными гранулами установки сушки вместе с потерей остаточной влажности значительно возрастает текучесть материала, что положительно сказывается на наполняемости бункеров вылеживания.
Вылеживание вспененных гранул ПСВ.
Для окончательной стабилизации внутреннего разряжения и достижения показателей остаточной влажности ПСВ гранул на уровне 0,5-1 % необходима выдержка материала в бункерах вылеживания. Бункера вылеживания представляют собой легкую сварную конструкцию с закрепленным мешком из воздухопроницаемой ткани. Бункера могут изготавливаться различного объема, ПП «МЕТЕМ» предлагает бункера объемом 20 м3. Бункера данного объема удобны в работе и обслуживании, позволяют разместить участок вылеживания практически в любом пригодном для этих целей помещении. Бункера вылеживания соединяются пневмопроводами, объединяющими узел вылежки и позволяющими создать бункерный модуль необходимого объема.
Вспененные гранулы ПСВ находятся в бункере вылеживания около 4-12 часов в зависимости от размера гранул, насыпной плотности и остаточной влажности. Для уменьшения времени выдержки материала в бункере рекомендуется размещать участок вылежки в помещении с пониженной относительной влажностью. Значительного сокращения времени выдержки можно добиться, применив метод перекачивания гранул нагретым воздушным потоком из бункера в бункер. Время выдержки ПСВ гранул в этом случае сокращается до 2-3 часов.
Особенности хранения гранулята ПСВ.
Гранулят ПСВ (ТУ 38.602-22-57-96) поставляется потребителю в основном упакованными в мешках-контейнерах весом 30-50 кг. При закупке материала следует учитывать, что срок хранения ПСВ гранул в мешках не должен превышать шести месяцев с момента изготовления и фасовки. Температура в помещении, где храниться сырье не должна подниматься выше +20оС. Данные ограничения обусловлены снижением содержания в гранулах легкокипящего агента- пентана. Однако вспенивание ПСВ гранулята, для производства полистиролбетона обычно проводиться по одностадийной схеме (при изготовлении листового пенопласта двух стадийная или даже трех стадийная схема) поэтому содержание пентана остается достаточным, для одностадийного вспенивания даже по истечению 12 месяцев с момента производства ПСВ гранулята. Склады хранения должны обеспечивать защиту фасованного гранулята ПСВ от неблагоприятных погодных условий.
Хранение вспененных гранул ПСВ.
Вспененные гранулы ПСВ после выравнивания внутреннего давления имеют достаточно стабильные характеристики, как водопоглощения так и прочности и могут храниться достаточно долго. Однако при вылежке гранул в бункерах необходимо защитить их от воздействия низких температур. При низкой температуре резко замедляется процесс сушки материала, гранулы смерзаются, что отрицательно сказывается на качестве получаемых гранул ПСВ. Температура в производственном помещении не должна опускаться ниже +8оС.
Обязательная вентиляция производственных и складских помещений.
При соединении пентана содержащегося в грануляте ПСВ с воздухом образуется взрывоопасная воздушно-пентановая смесь. Воздушно-пентановая смесь тяжелее воздуха, поэтому необходимо предусмотреть вентиляцию участка вспенивания и вылежки материала на уровне пола. Приток свежего воздуха осуществляется с верху. На крыше производственного здания должны быть установлены вентиляционные люки, обеспечивающие достаточный приток свежего воздуха. На уровне пола рекомендуется установить вытяжной вентилятор.
Над разгрузочным окном вспенивателя и приемной горловиной сушки необходимо установить вытяжные зонты, для предотвращения скапливания пентана (воздушно-пентановой смеси).
Рассмотренная схема производства вспененных гранул ПСВ на основе установки вспенивания ПП-4, позволяет получить до 60 м3 готового материала за восьмичасовую рабочую смену.
Дозирование, транспортировка вспененных гранул ПСВ, цемента и воды.
ПСВ
Готовые вспененные гранулы ПСВ из бункера вылеживания подаются воздушным потоком по воздухопроводу в бункер-приемник объемного дозатора. Избыточное давление воздуха стравливается через выходной фильтр дозатора. По наполнению дозатора, закрывается входная заслонка и открывается выходная. Гранулы ПСВ попадают в смеситель полистиролбетона. Дозаторы имеют механизм корректировки объема в широких пределах и могут оснащаться автоматизированным пневмоприводами заслонок.
Цемент
Цемент подаётся из бункера хранения шнековым питателем в дозатор компонентов после точной дозации в полистиролбетоносмеситель.
Применение автоматического дозатора компонентов обеспечивает максимальную точность подачи цемента при минимальных затратах времени.
Вода
Для максимально точного отпуска воды, в производстве полистиролбетона ПП «МЕТЕМ» производит водяные дозаторы : Автоматический дозатор воды и химических добавок ДЗ-В-01.
Приготовление полистиролбетона.
Составляющие полистиролбетона( вспененные гранулы ПСВ, цементные вяжущие, вода, добавки) дозированными частями подаются в смеситель. Последовательность подачи составляющих определяется технологическим регламентом предприятия изготовителя. Обычно последовательность загрузки составляющих смеси следующая:
1.Подача в смеситель дозированного объема вспененных гранул ПСВ.
2.Первоначальная (пусковая) подача в смеситель воды с добавками. Около 25 % необходимого объема воды.
3.Перемешивание, для смачивания поверхности гранул ПСВ.
4.Подача в смеситель необходимого количества цемента.
5.Перемешивание гранул ПСВ обработанных водой с цементными вяжущими.
6.Подача в смеситель основного объема воды, для полного насыщения раствора водой.
7.Окончательное перемешивание.
8.Разгрузка смесителя.
Подача полистиролбетона на участок формования
(при изготовлении стеновых блоков, либо стеновых камней).
Подвижные полистиролбетонные растворы могут подаваться на участок формовки (заливка в формы) посредством герототорных насосов и пневмотранспортеров низкого или высокого давления.
Способы формования полистиролбетонных растворов (смесей).
Литье подвижных, пластичных полистиролбетонных растворов в формы, на сегодняшний день наиболее распространенный способ формования. Наличие большого количества металлических (пластиковых, металлопластиковых) форм неотъемлемая часть данной технологии.
В производственный процесс изготовления полистиролбетонных блоков на основе литьевой технологии может быть включен пеногенератор, для производства пенобетона низких и средних плотностей (от 800кг/м3). Применение пеногенератора позволяет подавать стабильные (устойчивые) водопенные растворы в бетоносмеситель (полистиролбетоносмеситель) принудительного действия. Полученный пенобетон (поробетон) средних плотностей при смешивании с гранулами ПСВ образует уникальный материал пенополистиролбетон. Применение пенобетона средних плотностей в производстве полистиролбетонных блоков позволяет существенно снизить коэффициент теплопроводности материала.
Улучшение тепловых характеристик
Такие характеристики полистиролбетона, как теплопроводность и коэффициент теплосопротивления, можно улучшить на стадии производства раствора, увеличив количество или фракциюгранул вспененного полистирола, соответствующим образом изменив состав смеси. При самостоятельном изготовлении полистиролбетона на стройплощадке, например для монолитных работ, важно четко соблюдать дозировку. Даже незначительное изменение состава может серьезно изменить прочностные и изоляционные свойства материала.
Нельзя изменять соотношение компонентов смеси или использовать материалы с характеристиками, отличными от расчетных, например цемент ПЦ 400 вместо 500.
При увеличении влажности и намокании материала теплоизоляционные характеристик значительно ухудшаются. Стены из полистиролбетона высокой плотности можно дополнительно утеплить при помощи полистиролбетона низкой плотности или минеральной ваты.
