ПОЛИСТИРОБЕТОН ДЛЯ ПЕРЕКРЫТИЙ МАРКО

Бетон на основе цемента – второй (после металла) по объемам использования    строительный материал, производство и потребление которого устойчиво растет.   Этот строительный материал имеет массу положительных качеств, главным из которых является прочность на сжатие. Без бетона сегодня немыслима ни одна серьезная стройка. Ослабляет позиции этого лидера строительной индустрии только одно – его значительный вес. Среди строительных материалов бетон по весу прочно занимает второе место после металла. Плотность тяжелого бетона – 2500 кг/м3.

Пенопласт – один из самых распространенных утеплителей, промышленное производство которого началось в 1937 году. Споры вокруг использования этого материала в строительстве не утихают уже много лет. Основная проблема пенопласта – горючесть. Использование пенополистирола (другое название пенопласта) в строительстве несколько раз пытались запретить. Но сделать это не так просто.

Более легкого, а, следовательно, более теплого строительного материала просто-напросто не существует. Строители применяют ППС (сокращенное название пенополистирола), кубический метр которого весит 15-45 кг. Пенопласт в 100!!! раз легче бетона.  Особенно часто используется пенопласт в конструкциях, где нет его извечных врагов – огня и солнечного света. К примеру, объемы применения пенопласта в фундаментах постоянно растут. 

Наиболее характерные свойства этого материала:

1. чрезвычайно малый объемный вес;
2. низкая теплопроводность вспененных гранул и, как следствие, высокие теплозащитные характеристики;
3. внутренняя структура с закрытыми порами, благодаря чему ППС практически не поглощает воду.

Не обязательно обладать выдающимися математическими способностями, чтобы понять – соединив легкий ППС и тяжелый бетон, можно получить материал с необычными характеристиками. На первый взгляд такое соединение не должно вызывать затруднений: залил воду, добавил цемент, засыпал вместо песка и щебня гранулы пенопласта и – новый материал готов. Но это только на первый взгляд. Легкие гранулы пенопласта при смешивании с водой мгновенно всплывают и не желают сцепляться с цементом.  

Легкие закрытые шарики не впитывают воду, и поэтому цемент не “прилипает” к гранулам. Сначала ученым, а затем и практикам пришлось изрядно потрудиться, чтобы соединение двух совершенно разных материалов состоялось. Для этого гранулы ППС покрыли специальным поверхностно-активными веществом (ПАВ), которое отделило тяжелый цемент от прямого контакта с легким пенопластом. Это позволило добиться равномерного перемешивания разнородных материалов.

Новый материал назвали ПОЛИСТИРОЛБЕТОН. Первое в Советском союзе авторское свидетельство (патент) на сырьевую смесь для легкого бетона было получено группой авторов 15 ноября 1986 года. Второе – 01 октября 1987 года. Обе композиции созданы в Научно-исследовательском институте бетона и железобетона (НИИЖБ). Здесь же разработана и опробована технология приготовления полистиролбетонной смеси. Необходимо подчеркнуть – технология предусматривала получения блоков методом литья в металлические формы.

В качестве поверхностно-активных веществ производители полистиролбетона применяют самые разные материалы. В отечественной практике широкое распространение нашла смола древесная омыленная – СДО. Эта химическая добавка природного происхождения обладает еще одним ценным качеством – она при перемешивании вовлекает в цементный раствор воздух. Поэтому СДО чаще называют воздухововлекающей добавкой. Воздух вспенивает цементное молочко, и такой вспененный, наполненный воздухом бетон (пенобетон) становится еще более легким. По этой причине полистиролбетон (ПСБ) иногда называют пенополистиролбетоном (ППСБ).

И пенобетон и полистиролбетон относятся к одному классу ячеистых бетонов. Отличие только в том, что цементная матрица пенобетона заполнена воздушными пузырьками – пустотами, а цементная матрица ПСБ – гранулами. При этом пустоты пенобетона при увлажнении заполняются водой, а гранулы ПСБ воду не впитывают. Именно поэтому влагопоглощение ПСБ в несколько раз меньше влагопоглощения пенобетона. Если учесть, что степень влагопоглощения прямо влияет на морозостойкость материала, становится ясно, почему морозостойкость ПСБ в 3-5 раз выше морозостойкости пенобетона. В таблице приведены основные технические характеристики ПСБ. Для сравнения здесь же представлены данные по морозостойкости пенобетона.

Необходимо отметить высокую прочность полистиролбетона на растяжение и при изгибе. Эта прочность в 2,5-4 раза выше аналогичных показателей для газобетона. С этими показателями прямо связана трещиностойкость – способность материала препятствовать образованию трещин. При испытаниях на прессе кубики из тяжелого бетона или газобетона после превышении допустимых нагрузок раскалываются на отдельные куски. Кубики из ПСБ только деформируются. Плотность полистиролбетона легко менять. Эта особенность позволяет при необходимости получить полистиролбетон высокой плотности, который по своим качествам мало отличается от керамзитобетона.

Первого сентября 1999 года введен в действие Государственный стандарт РФ ГОСТ Р 51263-99 Полистиролбетон. Технические условия. В 2016 это стандарт был был переиздан и стал межгосударственным. Стандарт разработан Всероссийским федеральным технологическим институтом ВНИИжелезобетон на основании результатов разработок института с учетом анализа и обобщения накопленного отечественного и зарубежного опыта. Этот документ открыл полистиролбетону зеленый свет на отечественный строительный рынок. Появление стандарта завершило многолетний цикл исследований, который начался во второй половине 80-х годов. От первого авторского свидетельство по ПСБ (октябрь 1986 года) до утверждения стандарта прошло 14 лет. Еще 12 лет понадобилось для того, чтобы новый строительный материал получил признание, и авторы модифицированного полистиролбетона получили премию Правительства России. 

Институт железобетона разработал НОРМАЛИ типовых деталей и узлов полистиролбетонных ограждающих конструкций теплоэффективных зданий системы “Юникон” для проектирования и строительства в городе Москве”. Нормали содержат подробные рекомендации архитекторам и конструкторам по применению ПСБ в жилищном строительстве.

В качестве примера на рисунке приведен взятый из нормали фрагмент фасадной ненесущей стены с раскладкой полистиролбетонных блоков толщиной 295 мм. На схеме хорошо видна теплая полистиролбетон перемычка, для оконных и дверных проемов. Номенклатура таких перемычек позволяет перекрывать проемы до трех метров.

ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИСТИРОЛБЕТОНА

До кризиса 2008 года общее производство полистиролбетона в России достигало 150 тысяч кубических метров в год. Необходимо отметить, что почти весь производимый полистиролбетон использовался в многоэтажном строительстве. Тонкие и легкие стены позволили значительно снизить нагрузки на фундамент и перекрытия. Конструкции многоэтажного дома упростились и стали дешевле. После облицовки кирпичом такой дом выглядит очень солидно. 

После кризиса восстановить производство не удалось. Более того, объемы производства начали неуклонно падать.  В настоящее время крупных (заводских) производств в стране фактически не осталось. Главная причина в том, что на смену полистиролбетону в многоэтажное строительство пришел газобетон. ПСБ с го недостаточной огнестойкостью конкуренции с газобетоном не выдержал.

Основные объемы потребления ПСБ переместились в малоэтажное строительство.  Необходимо констатировать, что сегодня  производство полистиролбетона это много ручного труда, недостаточный контроль качества, широкие допуски на размеры блоков. Если тенденция не изменится, полистиролбетон ждет участь пенобетона, который фактически исчез с рынка стеновых строительных материалов.  

Для перекрытий полистиролбетон использовать удобно по нескольким причинам:

• тонкие блоки из полистиролбетона значительно прочнее аналогичных по толщине блоков из газобетона;
• некоторые производители ПСБ выпускают большеразмерные плиты с плотность 150 кг/м3, работать с которыми намного удобнее. Плиты можно использовать в качестве утеплителя при устройстве перекрытий по грунту;
• во многих регионах полистиролбетон дешевле газобетона;
• с производителями ПСБ легко договориться о поставке блоков большой (400-500 мм), которые необходимы для большепролетных перекрытий длиной 10-12 м;
• ПСБ практически не реагирует на повышенную влажность. Это позволяет без каких-либо ограничений использовать полистиролбетон на фундаментах с закрытыми цоколями.

Монтаж блоков ПСБ в опалубку перекрытия мало отличается от монтажа газобетона и других блоков. Особенно с учетом того, что такие блоки прекрасно пилятся, строгаются, сверлятся.  Эта особенность облегчает прокладку в перекрытиях с ПСБ инженерных  сетей.