Комірчастий бетон — це різновид легкого бетону, що представляє собою пористий штучний матеріал із мінеральних в’яжучих компонентів (цемент, вапно або гіпс) і кремнеземистого заповнювача (кварцовий пісок, зола-винос або кислі шлаки з металургійної промисловості). Виробництво комірчастого бетону базується на процесах диспергування, змішування, спучування суміші з цих компонентів і її твердіння.

Під час виробництва матеріалу важливо досягти високого ступеня активації та рівномірного розподілу частинок газо- або піноутворюючої добавки, а також гомогенізації та диспергування складових компонентів маси. Для цих завдань можна використовувати апарат вихрового шару (АВС) від компанії GlobeCore.

Переваги комірчастого бетону

Основні характеристики пористого матеріалу, які вплинули на його популярність у будівельній сфері:

1. Високі теплоізоляційні властивості
   Пори в комірчастому бетоні можуть займати до 85% об’єму матеріалу, що робить його надзвичайно легким і забезпечує високі теплоізоляційні характеристики. Він відрізняється кращою здатністю утримувати тепло порівняно з традиційними матеріалами, такими як цегла.
2. Зручність використання
   Завдяки правильній геометрії та зручній формі блоків будувати з них швидше і легше, ніж із монолітних чи цегляних конструкцій. Крім того, під час укладання блоків використовують спеціальний клей, а не розчин, що вигідніше і простіше. Шви завтовшки до 3 мм не створюють містків холоду, на відміну від цементних прошарків між цеглою.
3. Висока міцність
   Пористі блоки достатньо міцні для використання в будівництві. Завдяки своїм характеристикам пористий бетон поступово замінює цеглу і залізобетон у багатьох випадках.

Такі експлуатаційні якості забезпечили високу популярність пористого матеріалу і його широку область застосування.

Сфери застосування

Основна сфера застосування комірчастого бетону — будівельна теплоізоляція. Окрім цього, він використовується для зведення стін будівель і споруд. Залежно від призначення, матеріал поділяється на теплоізоляційний, конструктивно-теплоізоляційний і конструктивний. Об’ємна маса різних видів варіюється від 300 до 1200 кг/м³.

В цілому комірчастий бетон застосовується в таких сферах:

• утеплення залізобетонних перекриттів, горищ, стін;
• будівництво перегородок, захисних конструкцій;
• зведення несучих стін і опор у малоетажних будівлях.

З комірчастого бетону будують сучасні котеджі, господарські будівлі, промислові об’єкти, а також багатоповерхові будинки. Він використовується в житлових комплексах і масивах.

З огляду на перспективи, виробництво комірчастого бетону постійно розвивається, цей матеріал стає все більш затребуваним на ринку будівельних матеріалів як у приватному будівництві, так і для великих проєктів.

Виробництво комірчастого бетону – традиційні технології

Існує кілька методів виробництва комірчастого бетону. Залежно від способу твердження форми використовують автоклавний або неавтоклавний метод, а поризація суміші базується на газоутворенні, піноутворенні або аерації. В результаті отримують комірчасті бетони відповідних видів:

• газобетони;
• пінобетони;
• аеровані бетони.

Таким чином, технології відрізняються головним чином за способом поризації матеріалу та методом його твердіння. Наприклад, газобетон виготовляють шляхом змішування всіх компонентів у сухому і вологому вигляді за допомогою мішалок і млинів, після чого сировину поміщають у форми, де відбувається подальше пороутворення. А пінобетон виготовляють шляхом підготовки суміші на мішалках з її одночасним спучуванням, після чого вже спінений продукт заливають у форми.

Ефективність застосування апарата вихрового шару (АВС) у процесі виробництва комірчастого бетону розглянемо на прикладі популярної технології з використанням газоутворювача. Для початку проаналізуємо проблеми, які може вирішити нове обладнання від компанії GlobeCore.

Недоліки класичної технології виробництва комірчастого бетону

Популярна технологія виробництва комірчастого бетону передбачає використання газоутворювача, за допомогою якого спучується суміш. Зазвичай як такий компонент використовують алюмінієву пудру. Під час реакції з водним розчином гідроксиду кальцію виділяється кисень, що утворює пори.

Чим однорідніше будуть розташовані пори в бетоні та чим вони менші за розміром, тим вищі експлуатаційні якості кінцевого матеріалу. Щоб досягти цього, важливо якнайрівномірніше розподілити газоутворювач по всьому об’єму суміші, забезпечивши його високу дисперсність. Крім того, на якість впливає кількість активного CaO у підготовленій масі.

Щоб досягти високої пористості матеріалу, початкові компоненти (пісок, вапно) піддають обробці та додатковому подрібненню. При цьому може застосовуватися окремий мокрий помел піску або спільний сухий помел компонентів.

Додаткова обробка газоутворювача полягає в частковому видаленні парафінової плівки з поверхні частинок. Це робиться шляхом змішування з водою і поверхнево-активними речовинами. Однак традиційні мішалки неефективні у видаленні парафінової плівки.

Крім того, у процесі підготовки газоутворювача частинки алюмінієвої пудри подекуди утворюють грудочки. У подальшому ці скупчення частинок під час хімічної реакції провокують надмірне, нерівномірне виділення кисню — утворюються великі пори та пустоти. У результаті бетонний виріб у цих місцях має низьку міцність і може тріснути.

При недостатньому виділенні газу до суміші додають до 25% вапна. Крім того, вапно допомагає досягти необхідної міцності бетону до завершення процесу газоутворення, що важливо для отримання пористої структури.

Отже, серед основних проблем традиційної технології виробництва комірчастого бетону можна виділити:

– утворення раковин і тріщин у матеріалі;
– недостатній вихід газу для утворення пор;
– низьку однорідність суміші.

Застосування апарата вихрового шару від компанії GlobeCore допомагає вирішити проблеми злипання частинок газоутворювача, його недостатньої активності та нерівномірного розподілу по об’єму маси.

Виробництво комірчастого бетону з використанням апарата вихрового шару

Підготовка газоутворювача на апараті вихрового шару передбачає обробку алюмінієвої суспензії в середовищі електромагнітного поля з використанням ферромагнітних частинок. Крім того, підготовка та активація вапняно-піщаних і цементно-піщаних сумішей також відбувається за таких умов.

Суміш обробляється в немагнітній робочій камері, де з високою інтенсивністю переміщуються ферромагнітні голки під впливом електромагнітного поля, створеного індуктором, — утворюється вихровий шар. Ці голки перетворюються на мініатюрні мішалки та дробарки. У результаті такої обробки отримується однорідна маса з високим ступенем дисперсності й активації оброблюваних речовин і сумішей. Перемішування, активація й подрібнення відбуваються під впливом електромагнітного поля, акустичних коливань, високого локального тиску та електролізу.

Ефективність підготовки суспензії з алюмінієвої пудри на апараті вихрового шару була досліджена та описана Д. Д. Логвиненком. У таблиці 1 показано, як змінюються фізико-механічні властивості газосилікату, отриманого на основі газоутворювача, обробленого на АВС і без нього.

Таблиця 1

№ досліду	Умови приготування суспензії	Продуктивність апарату АВС-100, л/год	Механічні властивості газосилікату
			Після обробки суспензії в АВС			Після обробки суспензії в традиційній мішалці
			Об’ємна маса, γ, г/см³	Межа міцності при сколюванні, σс*10⁻⁵, Па	Коефіцієнт конструктивної якості	Об’ємна маса, γ, г/см³	Межа міцності при сколюванні, σс*10⁻⁵, Па	Коефіцієнт конструктивної якості
1	Алюмінієва пудра — 100% від розрахункової кількості	120	385	18,7	2,56	396	15,2	2,03
			377	10,3	1,47	419	79,5	0,92
			414	11,8	1,41	438	10,8	1,14
2	Алюмінієва пудра — 90% від розрахункової кількості	950	386	14,5	1,85	437	14,1	1,51
			427	15,2	1,70	—	—	—
			375	12,3	1,80	—	—	—

Виробництво комірчастого бетону з використанням газоутворювача, обробленого на АВС, дозволило отримати матеріал із міцністю на 10-30% вищою, ніж у зразка, виготовленого традиційним способом. Коефіцієнт якості комірчастого бетону збільшився на 20-60% порівняно з вихідними даними.

Крім того, удосконалена технологія виробництва комірчастого бетону стала економічнішою. Витрати на газоутворювач зменшилися на 10%, а кількість вапна, необхідного для зміцнення структури, скоротилася на 2%. При цьому кінцевий продукт став не лише легшим, але й міцнішим. Об’ємна маса матеріалу зменшилась, що позитивно вплинуло на його теплові характеристики.

Не можна виключати, що покращення фізико-механічних характеристик комірчастого бетону також пов’язане з обробкою в АВС вапняно-піщаних і цементно-піщаних сумішей. Це може бути пов’язано з активацією частинок SiO₂, яка виникає через утворення активних центрів на поверхні піщинок.

Переваги апарата вихрового шару у виробництві комірчастого бетону

Виробництво комірчастого бетону з використанням АВС є оптимізацією технологічних процесів на виробничій лінії та супроводжується підвищенням якості кінцевого продукту завдяки ефективнішій обробці сировини й сумішей. Це досягається завдяки таким перевагам АВС:

1. Універсальність
Апарат вихрового шару підходить як для активації та підготовки суспензії з газоутворювача, так і для змішування, диспергування та активації інших компонентів цементно-піщаної або вапняно-піщаної суміші. Обладнання підходить для мокрого помелу, змішування компонентів, активації та подрібнення піску, а також для сухого змішування компонентів комірчастого бетону.

2. Підвищення якості продукції
Завдяки підготовці компонентів і добавок на АВС, ми отримуємо комірчастий бетон із покращеними фізико-механічними характеристиками.

3. Економічність
Апарат вихрового шару економічніший порівняно з традиційними установками щодо витрат енергії, а також дозволяє знизити витрати компонентів для спучування маси і скоротити час обробки сумішей.

4. Зручність використання
АВС можна легко інтегрувати у наявну лінію для виробництва комірчастого бетону. Для установки не потрібні спеціальні фундаменти або додаткові конструкції, а апарат досить компактний.

Виробництво комірчастого бетону з використанням апарата вихрового шару дозволяє отримати якісніший будівельний матеріал, оптимізувати технологічні процеси і знизити собівартість продукції, збільшуючи її обсяги.