Автоклавный ячеистый бетон представляет собой искусственный каменный материал пористой структуры, получаемый из вяжущего, тонкодисперсного кремнеземистого компонента, порообразователя и воды с последующей тепловлажностной обработкой при повышенном давлении. Материал характеризуется плотностью от 100 до 800 килограммов на кубический метр, теплопроводностью 0,08-0,21 ватта на метр-кельвин и регламентируется ГОСТ 31359-2024, вступившим в силу 1 января 2025 года. К автоклавным ячеистым бетонам относятся газобетон, пенобетон и газопенобетон, различающиеся методом формирования пористой структуры.
Что такое автоклавный ячеистый бетон
Автоклавный ячеистый бетон согласно ГОСТ 31359-2024 является искусственным каменным материалом пористой структуры, в котором равномерно распределены воздушные поры диаметром от 1 до 3 миллиметров. Материал изготавливается из минеральных вяжущих веществ, кремнеземистого компонента, порообразователя и воды с последующей тепловлажностной обработкой в автоклавах.
Автоклавирование представляет собой процесс обработки изделий при температуре около 190 градусов Цельсия и давлении 1,0-1,2 мегапаскаля в течение 10-12 часов. Данный технологический процесс обеспечивает образование в структуре материала низкоосновных гидросиликатов кальция, что значительно повышает прочностные характеристики и снижает усадку при высыхании.
Состав автоклавного ячеистого бетона
- Портландцемент по ГОСТ 30515 или ГОСТ 31108 в качестве основного вяжущего
- Кварцевый песок по ГОСТ 8736 с содержанием кварца не менее 85 процентов в качестве кремнеземистого компонента
- Известь строительная по ГОСТ 9179 с содержанием оксида кальция не менее 70 процентов
- Алюминиевая пудра по ГОСТ 5494 или паста на ее основе в качестве газообразователя для газобетона
- Пенообразователи синтетические или белковые для получения пенобетона
- Вода для бетонов по ГОСТ 23732 в количестве, обеспечивающем требуемую консистенцию смеси
Классификация по способу порообразования
По методу создания пористой структуры ГОСТ 31359-2024 различает газобетоны, пенобетоны и газопенобетоны. Газобетоны получают химическим способом с образованием ячеистой структуры при реакции газовыделения в бетонной смеси. Алюминиевая пудра взаимодействует с гидроксидом кальция с выделением водорода, который создает открытую пористую структуру.
Пенобетоны производятся механическим способом с образованием ячеистой структуры путем введения предварительно приготовленной пены в бетонную смесь. Пенообразователь создает закрытую пористость, что обеспечивает повышенную водостойкость материала по сравнению с газобетоном.
Газопенобетоны получают комбинацией двух способов образования ячеистой структуры, что позволяет регулировать свойства материала в более широких пределах.
Технология автоклавного твердения
Автоклавирование является критически важным этапом производства, определяющим эксплуатационные характеристики автоклавного ячеистого бетона. Процесс тепловлажностной обработки включает несколько последовательных стадий с точным соблюдением температурно-временных параметров.
Стадии автоклавной обработки
Загрузка и подъем давления. Изделия после первичного твердения и резки размещаются в автоклаве на специальных вагонетках. Постепенный подъем давления до 1,0-1,2 мегапаскаля происходит в течение 1,5-2 часов с одновременным повышением температуры до 180-200 градусов Цельсия.
Изотермическая выдержка. При достижении рабочей температуры около 190 градусов Цельсия материал выдерживается в течение 8-10 часов. В этот период происходит синтез низкоосновных гидросиликатов кальция из оксида кальция и диоксида кремния в присутствии насыщенного водяного пара.
Охлаждение и выгрузка. Плавный спуск давления и температуры до атмосферных значений осуществляется за 2-3 часа для предотвращения термических напряжений в материале. После охлаждения изделия приобретают проектную прочность и готовы к применению.
Процессы при автоклавной обработке
В условиях автоклава при температуре 180-200 градусов Цельсия и давлении насыщенного пара происходят химические реакции между известью и кремнеземистым компонентом. Оксид кальция и диоксид кремния образуют низкоосновные гидросиликаты кальция, обеспечивающие высокую прочность материала.
Образование кристаллической структуры гидросиликатов кальция в автоклавных условиях обеспечивает минимальную усадку материала. Согласно ГОСТ 31359-2024, усадка при высыхании конструкционных и конструкционно-теплоизоляционных ячеистых бетонов на кварцевом песке не превышает 0,5 миллиметра на метр.
Плотность и марки автоклавного ячеистого бетона
Плотность автоклавного ячеистого бетона является основным классификационным признаком и обозначается буквой D с цифровым индексом, соответствующим средней плотности в сухом состоянии в килограммах на кубический метр. ГОСТ 31359-2024 устанавливает следующий ряд марок по плотности.
| Марка | Плотность, кг/м³ | Назначение | Типичные классы прочности |
|---|---|---|---|
| D100-D200 | 100-200 | Теплоизоляционный | В0,35-В0,75 |
| D250-D300 | 250-300 | Теплоизоляционный | В0,5-В1,0 |
| D300-D400 | 300-400 | Теплоизоляционный / Конструкционно-теплоизоляционный | В1,0-В2,5 |
| D450-D550 | 450-550 | Конструкционно-теплоизоляционный | В2,0-В4,5 |
| D600-D700 | 600-700 | Конструкционно-теплоизоляционный / Конструкционный | В2,5-В7,5 |
| D800 | 800 | Конструкционный | В7,5-В10 |
Классификация по назначению согласно ГОСТ 31359-2024
Теплоизоляционный автоклавный ячеистый бетон имеет марку по средней плотности не выше D400. Требований к нижней границе прочности для данного вида не установлено. Применяется преимущественно для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий.
Конструкционно-теплоизоляционный бетон характеризуется классом по прочности при сжатии не ниже В1,5 и маркой по средней плотности не выше D700. Данный вид материала обеспечивает оптимальное сочетание несущей способности и теплотехнических характеристик, применяется для возведения наружных и внутренних стен малоэтажных зданий.
Конструкционный автоклавный ячеистый бетон имеет класс по прочности при сжатии не ниже В7,5. Требований к теплопроводности и марке по средней плотности не установлено. Используется для несущих конструкций зданий с повышенными нагрузками.
Классы прочности и марки морозостойкости
ГОСТ 31359-2024 устанавливает следующие классы по прочности на сжатие автоклавного ячеистого бетона: В0,35; В0,5; В0,75; В1,0; В1,5; В2,0; В2,5; В3,0; В3,5; В4,0; В4,5; В5; В6; В7,5; В10. Класс обозначает гарантированную прочность в мегапаскалях с обеспеченностью 0,95.
Морозостойкость автоклавного ячеистого бетона
По показателю морозостойкости автоклавные ячеистые бетоны подразделяют на марки F15, F25, F35, F50 и F75. Марка морозостойкости обозначает количество циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое выдерживает материал без потери несущей способности. Метод определения морозостойкости установлен ГОСТ 25485.
Для изделий, подвергающихся переменному замораживанию и оттаиванию в процессе эксплуатации, марка по морозостойкости устанавливается в технических документах на конкретные виды изделий в зависимости от климатических условий и конструктивных особенностей применения.
Теплопроводность автоклавного ячеистого бетона
Теплопроводность автоклавного ячеистого бетона определяется его плотностью в сухом состоянии и влажностью. ГОСТ 31359-2024 устанавливает методику определения теплопроводности в сухом состоянии при средней температуре 10 градусов Цельсия для теплотехнических расчетов ограждающих конструкций.
| Марка | Теплопроводность в сухом состоянии, Вт/(м·°С) | Термическое сопротивление стены 400 мм, м²·°С/Вт |
|---|---|---|
| D250 | 0,065-0,075 | 5,33-6,15 |
| D300 | 0,080-0,090 | 4,44-5,00 |
| D400 | 0,095-0,110 | 3,64-4,21 |
| D500 | 0,110-0,130 | 3,08-3,64 |
| D600 | 0,140-0,160 | 2,50-2,86 |
| D700 | 0,180-0,210 | 1,90-2,22 |
Влияние влажности на теплопроводность
Эксплуатационная теплопроводность автоклавного ячеистого бетона зависит от влажности материала в конструкции. При повышении влажности на каждый процент по массе коэффициент теплопроводности увеличивается приблизительно на 0,01 ватта на метр-кельвин.
ГОСТ 31359-2024 устанавливает понятие отпускной влажности, определяемой через 12-24 часа после автоклавной обработки. Равновесная сорбционная влажность ячеистого бетона в ограждающих конструкциях отапливаемых зданий составляет 4-5 процентов по массе в зависимости от климатических условий эксплуатации.
Отличия газобетона от пенобетона
Газобетон и пенобетон различаются технологией производства, структурой пор и эксплуатационными характеристиками при одинаковой марке по плотности. Газобетон формируется химическим методом с использованием алюминиевой пудры, создающей открытую систему пор диаметром 1-3 миллиметра.
Сравнительные характеристики материалов
- Структура пор. Газобетон имеет открытую пористость с равномерным распределением пор, пенобетон характеризуется преимущественно закрытой пористостью с переменным размером ячеек до 5 миллиметров
- Прочность при одинаковой плотности. Автоклавный газобетон обладает прочностью в 1,5-2 раза выше за счет образования гидросиликатов кальция в процессе автоклавирования
- Геометрическая точность изделий. Газобетонные блоки нарезаются из массива с точностью по толщине до 1 миллиметра, пенобетон формуется в кассетах с большими отклонениями
- Водопоглощение. Газобетон характеризуется повышенным водопоглощением до 20 процентов по массе вследствие открытой пористости, пенобетон имеет показатель 10-14 процентов
- Усадка при высыхании. Автоклавный газобетон дает усадку не более 0,5 миллиметра на метр, неавтоклавный пенобетон 2-3 миллиметра на метр
Область применения различных видов
Автоклавный газобетон марок D400-D500 применяется для возведения самонесущих стен с расчетной толщиной 375-400 миллиметров в зданиях высотой до трех этажей. Газобетон марок D600-D700 используется для несущих стен многоэтажных зданий с обязательным армированием кладки.
Пенобетон автоклавного твердения применяется преимущественно для заполнения каркасных конструкций, устройства монолитных перекрытий и теплоизоляционных слоев. Неавтоклавный пенобетон используется для теплоизоляции кровельных покрытий при плотности не более 400 килограммов на кубический метр.
Требования ГОСТ 31359-2024 к характеристикам
ГОСТ 31359-2024, вступивший в силу с 1 января 2025 года, устанавливает технические требования к автоклавным ячеистым бетонам, методы контроля и правила приемки. Стандарт определяет физико-механические и теплофизические характеристики материала.
Основные нормируемые показатели
- Средняя плотность в сухом состоянии определяется на образцах по ГОСТ 12730.1
- Прочность на сжатие контролируется на образцах по ГОСТ 10180
- Морозостойкость определяется по ГОСТ 25485 с установлением марок от F15 до F75
- Усадка при высыхании не должна превышать 0,5 миллиметра на метр для конструкционных и конструкционно-теплоизоляционных бетонов на кварцевом песке
- Теплопроводность определяется по методике приложения В ГОСТ 31359-2024 в сухом состоянии при температуре 10 градусов Цельсия
Контроль качества продукции
Приемо-сдаточный контроль плотности и прочности проводится на каждой партии изделий из автоклавного ячеистого бетона. Периодический контроль морозостойкости, усадки при высыхании и паропроницаемости осуществляется перед началом массового производства, при смене поставщика сырья, но не реже одного раза в год.
Контроль теплопроводности согласно ГОСТ 31359-2024 проводится не реже одного раза в три месяца с построением зависимости теплопроводности от плотности. Фактическую теплопроводность бетона для каждой партии определяют по найденной зависимости.
Преимущества автоклавного твердения
Автоклавная обработка обеспечивает существенное улучшение эксплуатационных характеристик ячеистого бетона по сравнению с неавтоклавными материалами. Основные преимущества связаны с образованием прочных связей между частицами материала.
Повышенная прочность. Автоклавирование увеличивает прочность материала в 1,5-2 раза при одинаковой плотности за счет формирования гидросиликатов кальция с прочными кристаллическими связями.
Минимальная усадка. Завершение процессов твердения в автоклаве обеспечивает стабильность геометрических размеров изделий в процессе эксплуатации с усадкой не более 0,5 миллиметра на метр.
Морозостойкость. Автоклавный ячеистый бетон выдерживает от 15 до 75 циклов замораживания-оттаивания в зависимости от марки плотности и назначения материала.
Ограничения и особенности применения
Автоклавный ячеистый бетон требует защиты от прямого воздействия атмосферной влаги путем устройства защитно-декоративных покрытий. Открытая пористость газобетона обусловливает необходимость применения паропроницаемых штукатурных составов для отделки наружных стен.
При возведении несущих конструкций из автоклавного ячеистого бетона марок D500-D600 требуется устройство армированных поясов в уровне перекрытий для равномерного распределения нагрузок. Крепление навесного оборудования к стенам осуществляется с использованием специализированных анкерных систем для ячеистых бетонов.
Оборудование для производства автоклавного ячеистого бетона
Производство автоклавного ячеистого бетона осуществляется на автоматизированных технологических линиях мощностью от 50 до 500 тысяч кубических метров в год. Основное оборудование включает узлы дозирования сырьевых материалов, смесители, формы для заливки массива, резательные комплексы и автоклавы.
Автоклавы для тепловлажностной обработки
Автоклавы представляют собой горизонтальные цилиндрические сосуды диаметром 2-3 метра и длиной до 40 метров, рассчитанные на рабочее давление 1,2-1,6 мегапаскаля. Внутренняя поверхность автоклавов футеруется теплоизоляционными материалами для снижения тепловых потерь в процессе обработки.
Загрузка изделий производится на специальных вагонетках, перемещающихся по рельсовым путям. Система автоматического регулирования поддерживает заданные параметры температуры и давления с точностью плюс-минус 5 градусов Цельсия и плюс-минус 0,1 мегапаскаля.
Часто задаваемые вопросы
Автоклавный ячеистый бетон представляет собой эффективный строительный материал с оптимальным сочетанием теплотехнических и прочностных характеристик. Технология автоклавного твердения обеспечивает стабильность свойств, минимальную усадку и высокую долговечность конструкций. При выборе марки материала необходимо руководствоваться требованиями ГОСТ 31359-2024, учитывать назначение конструкций, климатические условия эксплуатации и требования проектной документации к несущей способности и теплозащите ограждающих конструкций.
Данная статья носит информационно-ознакомительный характер и предназначена для технических специалистов строительной отрасли. Информация представлена на основании действующего ГОСТ 31359-2024 и технической литературы. Автор не несет ответственности за последствия применения материалов в практической деятельности без проведения необходимых расчетов и экспертизы. Перед использованием автоклавного ячеистого бетона в строительных конструкциях необходимо руководствоваться требованиями проектной документации и действующих стандартов.
