Для удовлетворения потребности строительства в материалах и конструкциях в настоящий момент можно наладить выпуск продукции по технологиям не требующих значительных капитальных затрат и времени на организацию производства. К числу таких технологий можно отнести производство ячеистого бетона по безавтоклавной технологии.

Производство этого строительного материала с начала девяностых годов прошлого века бурно развивалось в основном на малых и средних предприятиях. Этому способствовала простота технологии, доступность оборудования и достаточно высокие характеристики пенобетона.

Наряду с перечисленными достоинствами ячеистый бетон имеет и недостатки, к числу которых обычно относят недостаточно высокое соотношение прочности и плотности, не позволяющее использовать этот материал для возведения несущих и самонесущих наружных стен без дополнительного утепления. Кроме того, для этого материала характерны высокая деформативность, карбонизационная и влажностная усадка [1].

Значительные усадочные явления в ячеистых бетонах обусловлены развитой поверхностью раздела твёрдой и газовой фаз и достаточно высокой проницаемостью межпоровых перегородок, которым свойственна значительная капиллярная пористость. Усадочные деформации в конструкциях приводят к возникновению напряжений в них, иногда возникновению усадочных трещин [2].

Вследствие высокой пористости ячеистые бетоны характеризуются высокой проницаемостью. С одной стороны, это является положительной особенностью материала, так как обеспечивает достаточную паропроницаемость и, соответственно, комфортную влажность в помещении. С другой стороны, это обуславливает высокую эксплуатационную влажность материала, что приводит к повышению его теплопроводности.

На рис. 1 приведены графики зависимости расчётной толщины наружной стены из ячеистого бетона исходя из требований к их термическому сопротивлению для климатических условий г. Пензы. Расчёт произведён исходя из нормативных значений теплопроводности пенобетона, эксплуатирующегося в различных температурно-влажностных условиях [3]. Условия эксплуатации оказывают влияние на теплопроводность материала, так как определяют эксплуатационную влажность материала, теплотехнические характеристики которого в значительной степени зависят от его влагосодержания [4].

Рисунок 1 – Зависимость расчётной толщины конструкции от плотности ячеистого бетона с учётом нормативных значений теплопроводности [3] для различных условий эксплуатации: 1 – сухой бетон; 2 - условия эксплуатации А (умеренный климат и сухие помещения); 3 - условия эксплуатации Б (влажный климат или помещения с высокой влажностью)

Как видно из графиков на рис. 1, расчётная толщина ограждающих конструкций из ячеистого бетона, эксплуатирующихся в умеренных климатических условиях, с плотностью 300 кг/м³ составляет 377 мм, а для бетона с плотностью 400 кг/м³ – 456 мм. То есть толщина конструкций, исходя из теплотехнических характеристик, имеет значения приемлемые для наружных стен. Толщина конструкций, как видно из графиков на рис. 1, в значительной степени зависит от эксплуатационной влажности материала; если в качестве расчётной принять теплопроводность сухого материала, то толщина стен снизится на 20 %. В связи с этим введение в состав пенобетона гидрофобизирующих или полимерных добавок, снижающих эксплуатационную влажность материала, может дать значительный эффект.

Исследование зависимости теплопроводности пенобетона плотностью 350 - 500 кг/м³ от его влажности с помощью прибора ИПС-4 (рис. 2) показали, что во влажном ячеистом бетоне теплопроводность может возрасти в 2 раза.

Рисунок 2 – Влияние влажности пенобетона различной плотности на коэффициент его теплопроводности

В связи с изложенными результатами исследования целесообразно проведение работ направленных на придание ячеистому бетону гидрофобных свойств. Снижение эксплуатационной влажности за счёт введения в состав пенобетона полимерных смол не целесообразно, так как при этом теряется важное преимущество ячеистого бетона – высокая паропроницаемость. Опыт применения для гидрофобизации бетонов кремнеорганических соединений показал, что со временем эффективность этих добавок снижается, в связи с чем эти добавки не получили распространения в технологии ячеистых бетонов и других портландцементных строительных материалов.

Исследование солей олеиновой и стеариновой кислот показало их высокую эффективность для гидрофобизации строительных материалов на основе цемента [5]. Экспериментально установлено, что стеарат цинка при водоцементном отношении менее 0,6 не уступает по гидрофобизирующему эффекту известной добавке ГКЖ-94 (рис. 3). Как видно из графиков на рис. 3, при В/Ц менее 0,5 введение в строительный раствор 1 % стеарата цинка снижает его водопоглощение более чем в 2 раза.

Рисунок 3 –Зависимость водопоглощения строительного раствора с различными добавками от В/Ц: 1 – контрольный состав; 2 – стеарат цинка, 3 – ГКЖ 94

Повышение теплотехнических характеристик неавтоклавного ячеистого бетона за счёт его гидрофобизации солями олеиновой и стеариновой кислот – одно из перспективных направлений развития этого материала. Применение совместно с этими добавками высокоэффективных суперпластификаторов позволит не только улучшить прочностные показатели материала, но и повысить эффективность гидрофобизирующих добавок и, соответственно, дополнительно снизить теплопроводность ячеистых бетонов.