В данной статье исследуются свойства, основные характеристики и области применения грунтобетона. Рассматривается возможность использования глин разной природы как матричной основы конструирования композита.

Основу грунтобетона как композиционного материала составляют глинистые породы – кембрийская глина или суглинок, активность которых зависит от дисперсности среды, концентрации ионов металла, РН среды, а также определяется природой (генезисом) глинистой породы, включая содержания в ней примесей.

Разработан и получен грунтобетон нормального и ускоренного твердения, в основе которого лежит применение кембрийской глины из забоя строящегося метро Санкт-Петербурга в комплексе с полиминеральной активной смесью (ПМАС), состоящей из отходов промышленности (нефелиновый шлам, фторангидрид, доменный шлак). Применение грунтобетона в производстве строительных изделий и конструкций позволяет обеспечивать высокую технико-экономическую эффективность и экологическую рациональность технологии, что способствует расширению сырьевой базы строительства в целом. Реализация подобных материальных резервов минерального сырья связана с возможностью управления процессами ускоренного структурообразования, способного обеспечить достаточно высокие физико-механические и деформативные характеристики грунтобетона [см. Комохов П.Г., Сватовская Л.Б., Комохов А.П. и др. Особенности структурной механики безобжиговых алюмосиликатов // Цемент. 1990, №5. С.2–6; Комохов А.П. Особенности структурообразования и свойства грунтобетона // Труды III научно-практической конференции по ресурсосберегающим технологиям. Самара, 2002. С.112–120; Комохов А.П. Высокоэффективная технология грунтобетона как современного композиционного материала // Строительство и реконструкция. 2002, №2. С.25–28].

Основной активной составляющей структурной фазы данного вида бетона является глинофторнефелиновое комплексное вяжущее, его воздействие на гидратационную активность и на процессы структурообразования композиционного материала.

Вопросы изучения прочности грунтобетона на основе системы “глинистая порода – активатор ПМАС” играют первостепенную роль в оценке качества формируемой структуры данной твердеющей системы исходных материалов. Составы вяжущего и бетона на его основе приведены в таблице 1.

Пенобетон относится к виду ячеистых бетонов, которые, в свою очередь, относятся к классу воздухонаполненных материалов (аэроматериалов), в которых большую часть объёма занимает воздух.

В класс аэроматериалов входят ячеистые бетоны, пенопласты, пористая керамика, насыпные неуплотнённые материалы, минеральная и органическая вата, древесина, войлок, снег, пух, шерсть, овчина, пневмоконструкции, автокамеры (в рабочем состоянии) и т. д. Наличие воздуха в этих материалах обеспечивает теплоизолирующие и амортизационные функции.

Ячеистым бетоном называется искусственный легкий материал из неорганических материалов, в которых основным структурным элементом является воздух (от 40 до 95 % по объёму).

При приготовлении пенобетона воздух вводится с помощью отдельно приготовленной пены или скоростным перемешиванием (взбиванием) растворных смесей с поверхностно-активными добавками, снижающими поверхностное натяжение воды и удерживающими вовлечённый при перемешивании воздух.

В пенобетонах с помощью специальных поверхностно-активных добавок (ПАВ) создаётся система сферических ячеек диаметром от 0,1 до 2 мм в неограниченной матрице ( например в цементно-песчаной). Проще говоря, пенобетон - это взбитый (аэрированный, поризованный) цементный раствор. Его пористость создаётся не только сферическими ячейками, но и капиллярными порами, образующимися от гидратирующей и избыточной воды затворения (контракционная и капиллярная пористость). Поэтому содержание воздуха в пенобетонах может достигать 95 %. Однако, могут быть пенобетоны, которые изготовляют с небольшим количеством воздуха для повышения их морозостойкости и кавитационной стойкости, но при сохранении высоких прочностных свойств. Это так называемые мелкозернистые поризованные бетоны объёмной массой от 1300 до 1800 кг/м (марок по плотности Д 1300-Д1800).

Обычные пенобетоны делятся на теплоизоляционные (Д200-Д400), конструкционно-теплоизоляционные (Д500-Д800) и конструкционные (Д900-Д1200).

Для ускорения твердения пенобетонов можно применять пропарку при атмосферном давлении, электропрогрев, быстротдвердеющие цементы или химические добавки-ускорители (например добавка Простон-Д17).

Пенобетоны, в отличие от газобетонов, в которых пористость образуется в результате химических реакций с газовыделением, имеют более низкую плотность (до 100 кг/м ³ ), равномерную мелкодисперсионную пористость и независимость от перепадов температуры и давления окружающего воздуха.

В настоящее время выпускается множество различных пенообразователей. Мы рассмотрим: каких они бывают типов, их отличия друг от друга и требования к пенообразователям, применяемым в производстве пенобетона.

Любой пенообразователь, существующий на рынке производства пенобетона должен удовлетворять следующим требованиям:

- технико-экономические
Расход пенообразователя в денежном выражении не должен превышать 2$ на 1 кубический метр производимого пенобетона. При превышении этого показателя его применение становится экономически нецелесообразным из-за большого влияния на себестоимость продукции. Причем, является очевидным, что более дорогие пенообразователи не увеличат качество продукции в соответствии с увеличенной стоимостью. Этот критерий сразу отсекает все импортные пенообразователи и оставляет Российские.

- постоянство свойств, независимо от партии
Пенообразователь должен иметь одинаковые характеристики, независимо от партии и времени выпуска. В противном случае понадобится постоянная перенастройка технологического процесса производства или, если ее не делать, продукция будет получаться пониженного качества.

- достаточный срок хранения
Пенообразователь должен иметь срок хранения не меньше 1 года. Если срок хранения меньше, то придется покупать пенообразователь маленькими партиями и постоянно докупать новые. Это может быть проблематичным, в связи с большим временем доставки по железной дороге и удаленностью некоторых производств. Также, при окончании строительного сезона и значительном снижении объема производства, невостребованный пенообразователь может вообще испортится до следующего сезона.

- малый расход
Расход пенообразователя не должен превышать 1,5 литров на 1 куб.м. производимого пенобетона. Это необходимо по двум причинам. Первая: для большего количества продукции получаемой из одной загрузки пеногенератора. Вторая: для меньшего влияния на процесс твердения пенобетона. Как известно, при большом количестве пенообразователя использованного для приготовления пенобетона, может увеличиваться время затвердевания пенобетона, понижаться его прочность, увеличиваться усадка.