Pěnový beton – materiál budoucnosti
Článek je věnován úvahám o pěnovém betonu jako materiálu, který svými vlastnostmi převyšuje podobné stavební materiály. Práce nastiňuje hlavní vlastnosti materiálu, kterým je třeba věnovat pozornost, rozdíly mezi typy, jejich vlastnosti a použití.
Sněžana Vadimovna Zlobina
Obsah příspěvku
Pěnový beton – materiál budoucnosti
ZLOBINA Sněžana Vadimovna
student Fakulty managementu a integrované bezpečnosti “Forenzní zkouška” Federálního státního rozpočtového vzdělávacího ústavu vysokého školství Uralský institut Státního hasičského sboru Ministerstva pro mimořádné situace Ruska, Jekatěrinburg. E-mail: [email protected] KOROLKOVA Irina Yuryevna Odborný asistent, Katedra PAST a STS, Federální státní rozpočtová vzdělávací instituce vysokého školství, Uralský institut Státní požární služby Ministerstva pro mimořádné situace Ruska, Jekatěrinburg. E-mail: [email protected]
Stručné shrnutí: Článek je věnován posouzení pěnobetonu jako materiálu, který svými vlastnostmi převyšuje podobné stavební materiály. Práce nastiňuje hlavní vlastnosti materiálu, kterým je třeba věnovat pozornost, rozdíly mezi typy, jejich vlastnosti a použití. Klíčová slova: pěnobeton, technologie výroby, konstrukce, vlastnosti materiálů, pěnové tvárnice, pěnobetonové tvárnice.
Pěnový beton je pórobeton, který má porézní strukturu díky uzavřeným pórům (bublinám) v celém svém objemu. Získávají se jako výsledek vytvrzování roztoku sestávajícího z cementu, písku, vody a pěnidla. Získává se mechanickým smícháním předem připravené pěny s betonovou směsí. Je to relativně mladý materiál, který existuje jen asi 100 let. První použití podobného materiálu se datuje do 1924. století. Do obvyklého cemento-vápenného roztoku se tehdy přidávala býčí krev. V důsledku chemické reakce mezi krevní bílkovinou a složkami roztoku se vytvořila pěna, která nasycovala hmotu betonu vzduchovými bublinami. Tímto způsobem byl získán materiál s dobrými fyzikálními a mechanickými vlastnostmi. Proces výroby pórobetonu poprvé oficiálně předvedl v Praze inženýr Hoffman. Technologie byla založena na chemické reakci, která produkovala plyn, díky kterému byl beton porézní. Tento materiál, stejně jako ten získaný pomocí býčí krve, byl v podstatě pórobeton. Za zakladatele pěnobetonu je považován švédský architekt A. Eriksson (podle jiných zdrojů – Eric Byem z Kodaně), který vyvinul technologii jeho výroby. V roce 5 získal na svůj vynález mezinárodní patent. O pět let později na stejném místě ve Švédsku již začal proces průmyslové výroby tohoto materiálu autoklávovou metodou. Metoda je založena na tom, že při teplotě 180 °C a tlaku reaguje inertní křemičitý písek s dalšími složkami původní směsi: cementem, nehašeným vápnem, hliníkovým práškem. V důsledku toho se tvoří nové stabilní minerály, jako je dobermorit, které poskytují materiálu menší smrštění.
Pokud vezmeme v úvahu úspěchy ruských vědců, můžeme vyzdvihnout jednoho pracovníka Ústavu aplikované mineralogie, M.N. Brjuškovová. V roce 1928 vyvinul technologii výroby pěnového betonu přidáním rostliny zvané mýdlový kořen do cementové malty. Bohužel jeho výzkum nenašel široké praktické uplatnění. Když už mluvíme o použití nového materiálu v SSSR, lze poznamenat, že v 50. a 60. letech se začalo používat autoklávovaný pěnobeton. Objevilo se také několik továren na jeho výrobu. Materiál se ale používal hlavně na izolace střech a nosné stěny průmyslových objektů se z něj stavěly jen ojediněle. Důvody tohoto stavu byly nízké náklady na energie a byrokratická liknavost plánované ekonomiky. Rychlý rozvoj pěnobetonů u nás nastal v 90. letech. Období přechodu k tržním vztahům bylo poznamenáno rychlým růstem cen, v důsledku čehož bylo nutné pamatovat na materiály, které mají dobré tepelně izolační vlastnosti. Výroba pěnobetonů dnes nestíhá pokrýt rostoucí poptávku a je důvod se domnívat, že tento trend bude pokračovat ještě mnoho dalších desetiletí. Způsoby výroby pěnobetonů Za prvé, jakýkoli pěnový beton je materiál, který má ve své struktuře velké množství pórů. K tvorbě pórů dochází v důsledku uvolňování plynu v důsledku chemické reakce, díky čemuž je materiál lehký, ale odolný. Rozdíl spočívá ve způsobu tuhnutí pěnového betonu. Neautoklávovaný pěnobeton se obvykle vyrábí z portlandského cementu (druh cementu získaného společným mletím cementového slínku, sádry a přísad, které obsahují především křemičitany vápenaté), písku a speciálního pěnidla. Tato směs tuhne za normálních podmínek bez zahřívání v peci. Navíc množství pěnidla není přísně regulováno – koneckonců neovlivňuje velikost a tvar pórů, ale pouze objem hotového pěnového bloku. Pro urychlení procesu tvrdnutí a zlepšení kvality pěnobetonu je nutné první den udržovat roztok teplý (30–50°C), při přirozené vlhkosti a normálním tlaku. I přes dostupnost technologie výroby neautoklávovaného cementového pěnobetonu je tvorba jeho struktury na různých úrovních obtížně kontrolovatelná, což je způsobeno řadou technologických faktorů. Současně pravděpodobnost výskytu defektů ve formě deformace a sloučení pórů, obecně tvorby mikrotrhlin přímo závisí na průběhu procesů tvorby struktury.
I při kvalitní výrobě se mohou bloky z těchto důvodů lišit velikostí o několik milimetrů. Zdánlivě nevýznamný rozdíl vede k tomu, že široké švy se v domě z pěnových bloků stávají účinnými „studenými mosty“ a slavné tepelně izolační vlastnosti tohoto materiálu jsou redukovány na nic. Je důležité si uvědomit, že taková výroba může být organizována v malém podniku nebo dokonce soukromým podnikatelem, takže kvalita neautoklávovaného pěnového betonu může být velmi odlišná. Mezi výhody patří především možnost monolitické konstrukce a také relativní levnost výroby. Pokud je neautoklávovaný pěnobeton jednoduše vytvrzená porézní cementově-písková malta, pak je autoklávovaný typ zásadně novým materiálem. Autoklávovaný pěnobeton se snadněji standardizuje, velikosti bloků se liší podstatně méně než u neautoklávovaného pěnobetonu. Pevnost, voděodolnost – všechny parametry autoklávovaného pěnobetonu jsou buď stejné nebo lepší než u jeho neautoklávovaného analogu. Vyrábí se ve velkovýrobě a z toho plynou i jeho vlastní požadavky – v tomto případě samozřejmě nemůže být řeč o monolitické konstrukci, nebo například o tvorbě bloků speciálních tvarů a velikostí přímo pro váš projekt. Aplikace pěnového betonu Atraktivní je pěnobeton, jehož výroba se v posledních letech aktivně rozvíjí, pravděpodobně proto, že proces výroby pěnobetonové směsi nevyžaduje velké investice do zařízení; výrobní technologie se vyznačuje jednoduchostí; Jeho využití je tak ekonomicky výhodné a dostupné i pro malé firmy a soukromé podnikatele. K získání hotové směsi není potřeba štěrk, vápno, drcený kámen nebo expandovaná hlína. Hlavními složkami, které tvoří pěnový beton, jsou písek, portlandský cement a pěnidla. Je důležité, aby všechny tyto materiály měly současně vysoké ukazatele šetrnosti k životnímu prostředí, pevnosti a odolnosti. Výhodou je také dostupnost a nízká cena surovin pro výrobu pěnobetonů. Dobrá pohyblivost směsi umožňuje její plnění do jakýchkoli forem a blokových forem. Lití je možné i do úzkého svislého bednění díky tomu, že materiál při montáži nevyžaduje hutnění vibracemi. Pro výrobu je pouze nutné mít speciální kovové formy pro odlévání hotových pěnových bloků standardních velikostí. A někdy se používají i formy vyrobené z vrstvené překližky. Ve velkých podnicích lze pro zjednodušení procesu míchání a lití bloků provádět automaticky, což výrazně snižuje náklady na pracovní sílu, zlepšuje kvalitu produktu a činí proces výroby pěnobetonové směsi technologicky vyspělejším a standardizovaným.
Pěnový beton se používá hlavně:
v klasické výstavbě domů;
v monolitické bytové výstavbě;
v rámové bytové výstavbě;
pro tepelnou a zvukovou izolaci stěn, podlah, desek, stropů.;
pro tepelnou izolaci potrubí a zařízení;
při výstavbě dálnic;
pro tepelnou izolaci střech, podkroví a půdních vestaveb;
pro potěry podlah.
Stavba domů z pěnových bloků je každým rokem populárnější. Takové domy se vyznačují hospodárností nejen výstavby, nepřítomností dodatečné tepelné a zvukové izolace, povrchové úpravy, ale také dalšího využití konstrukcí.
Je také třeba připomenout, že vysoká rychlost výstavby a relativně nízké náklady na stavbu domu z pěnových bloků činí z takových venkovských chat „rozpočtovou možnost“.
A protože samotný materiál má relativně nízkou měrnou hmotnost, umožňuje stavět venkovské domy i na půdách nevhodných pro práci se dřevem a cihlami.
Pěnové bloky se stále častěji používají také jako odolný, nehořlavý tepelně izolační materiál, který dokáže zajistit požární bezpečnost stavby.
Pěnobeton se tak v posledních letech rozšířil a v budoucnu se jeho použití bude jen rozšiřovat v různých oblastech činnosti.
Výhody pěnového betonu a výrobků z něj
Pěnový beton je v posledních letech stále oblíbenější. Budovy z pěnového betonu jsou dobře přizpůsobeny obtížným klimatickým a ekonomickým podmínkám Ruska a mají řadu důležitých výhod.
Hlavní předností pěnobetonu, která jej odlišuje od ostatních stěnových materiálů, je jedinečný kompromis pevnosti, odolnosti a tepelně izolačních vlastností.
Použití pěnobetonových tvárnic a pěnobetonů umožňuje provádění stavebních prací v souladu s nejmodernějšími normami pro tepelnou odolnost obvodových konstrukcí a pevnost budov.
Ve stavebnictví zatím pěnobeton nemá důstojnou konkurenci (s výjimkou pórobetonu, materiálu jemu blízkého svými základními vlastnostmi).
Bydlení postavené z pěnových bloků je pohodlné pro bydlení a má následující výhody:
Pěnový beton zabraňuje výrazným tepelným ztrátám v zimě, nebojí se vlhkosti, umožňuje vyhnout se příliš vysokým teplotám v létě a regulovat vlhkost v místnosti pohlcováním a uvolňováním vlhkosti, čímž pomáhá vytvářet příznivé mikroklima (mikroklima dřevěného domu);
Pěnový beton má poměrně vysokou schopnost pohlcování zvuku. V budovách z pórobetonu jsou splněny současné požadavky na zvukovou izolaci;
Během provozu pěnový beton nevypouští toxické látky a je na druhém místě za dřevem, pokud jde o jeho šetrnost k životnímu prostředí. Pro srovnání: koeficient šetrnosti k životnímu prostředí pórobetonu je 2; stromy – 1; cihly – 10; bloky z expandované hlíny – 20;
dobrá pevnost a odolnost (blízko cihly):
Pěnový beton je téměř nestárnoucí a prakticky věčný materiál, nepodléhající vlivům času, nehnije a má pevnost kamene. Zvýšená pevnost v tlaku umožňuje použití výrobků s nižší objemovou hmotností ve stavebnictví, což dále zvyšuje tepelný odpor stěny;
ideální povrch stěny, který nevyžaduje velké náklady a úsilí na dokončení:
Vzhledem k dobré zpracovatelnosti je možné vyrábět různé tvary rohů, oblouků, jehlanů;
Výrobky z pěnového betonu spolehlivě chrání před šířením požáru a odpovídají prvnímu stupni požární odolnosti, což potvrzují příslušné zkoušky.
Proto se dobře hodí pro použití v požárně odolných konstrukcích. Když je na povrch betonu aplikováno intenzivní teplo, například z hořáku, beton se nerozštípne ani nevybuchne, jako se to děje u těžkého betonu;
absence takzvaných „studených mostů“:
Vysoká geometrická přesnost rozměrů výrobku umožňuje pokládání bloků na lepidlo, zamezení vzniku „studených mostů“ ve stěně a výrazné snížení tloušťky vnitřní i vnější omítky;
nízké náklady na výrobu a konstrukci z pěnových bloků:
Hmotnost pěnového betonu je o 10 % až 87 % nižší než u standardního těžkého betonu. Výrazné snížení hmotnosti má za následek značné úspory na základech.
Uvážíme-li použití pěnobetonu ve stavebnictví z ekonomické stránky, můžeme konstatovat, že snížení nákladů nebude pouze na stavbu objektu, ale i na náklady na dopravu.
Výsledkem je, že zákazníci obdrží relativně levnou, vysoce kvalitní a odolnou budovu, která splňuje všechny moderní evropské požadavky.
Pěnový beton a další materiály ve stavebnictví
Při porovnávání pěnového betonu s jinými materiály je třeba vzít v úvahu, že:
je šetrný k životnímu prostředí, „dýchá“, nehořlavý;
můžeme snadno vyrábět jak ve stacionárních podmínkách, tak na staveništi;
vyrobené z komponent dostupných v jakékoli oblasti;
Pořizovací cena pěnového betonu je nízká.
Pěnový beton má lepší tepelnou vodivost než plné keramické cihly, štěrbinové keramické a vápenopískové cihly a porézní keramický kámen. To znamená, že stěny z těchto materiálů podobné tloušťky nebudou zadržovat teplo uvnitř domu tak dobře jako pěnobeton. Použití pěnových bloků ve stavebnictví výrazně snižuje množství použitého materiálu a také snižuje potřebnou tloušťku stěny.
Má nižší hustotu než expandovaný jílový beton, a proto je zatížení základu sníženo a nevyžaduje velké náklady na jeho výstavbu.
Malá tloušťka stěn znamená, že dům nepotřebuje dodatečnou izolaci zvenčí silnou vrstvou izolace.
Níže je uvedena srovnávací tabulka pěnového betonu s jinými materiály.
Hustota, kg / m3
Tepelná vodivost, Kcal/m2g0C