Исследования СВФУ: Пенобетоны

Строительная отрасль в республике развита достаточно хорошо, что мы можем видеть собственными глазами. Повсюду ведется строительство жилых комплексов, социальных и культурных объектов. Чаще всего при строительстве по старинке используются бетонные блоки, и это очень странно, так как в Северо-Восточном федеральном университете есть целая кафедра производства строительных материалов на основе минерально-сырьевых ресурсов нашей республики. Их изучением и экспериментами с ними занимается несколько десятков человек, в том числе и студенты кафедры технических факультетов.

Каких результатов добились наши ученые, есть ли какие-то интересные решения для наших северных строек, мы попросили рассказать Василия РОЖИНА, доцента кафедры прикладной механики и строительного материаловедения инженерно-технического института СВФУ, кандидата технических наук, заместителя директора по научной работе, заместителя руководителя ИЦ «Якутск-Эксперт» СВФУ:

— На базе СВФУ есть аккредитованный испытательный центр, я являюсь сотрудником этого центра, а также доцентом кафедры прикладной механики и строительного материаловедения. На нашей кафедре мы занимаемся изучением природных минеральных ресурсов республики и разработкой строительных материалов на их основе.

— Какие у нас есть ресурсы?

— Камни, горные породы, различные пески. Одно из основных направлений нашей кафедры — это ячеистые бетоны. Этот материал имеет пористую структуру и больше подходит нашему региону по своим свойствам.

— Каким?

— Хорошие теплоизоляционные свойства за счет низкого коэффициента теплопроводности. По экологическим характеристикам он не уступает древесине, имеет низкую плотность, легкий по массе. За счет ячеистой структуры хорошо удерживает тепло. Если честно, эта технология себя зарекомендовала давно, еще с начала 2020-х годов. Ее начали широко использовать в Европе, а уже потом в России. Есть две основные разновидности ячеистых бетонов: газобетоны и пенобетоны.

— Чем они отличаются?

— Чтобы получить газобетон, применяется алюминиевая пудра в качестве газо­образующего агента. Немного сложная технология. В основном ее используют немецкие фирмы, где при производстве добавляют не только цемент, но и известь, чтобы получить газосиликатный материал. Он пропаривается в автоклавах для получения более прочного каркаса. Также газобетон более гигроскопичен и может вбирать в себя воду.

— Пенобетон?

— Технология его получения более доступна. К цементному или цементно-песчаному раствору добавляется пена, по структуре напоминающая обычную пену для бритья или пену для тушения пожаров. Пеномасса затвердевает. В итоге получается пористая структура.

— Где она применяется у нас в строительстве?

— У нас в республике она не очень распространена. Из такого материала построены старое здание строительного рынка, частные дома, трех­этажное здание на улице Жорницкого. Точечно есть, но немного.

— А почему точечно? Она дорогая в производстве?

— Я бы не сказал, что она дорогая, но застройщики ориентированы больше на работу с тяжелым бетоном. По привычке. Пенобетон больше подходит для частного строительства, двух-трехэтажных коттеджей.

— У нас есть производство пенобетона для частников?

— Было. Раньше этим занимались хозяин компании «Дисплей» и еще несколько компаний. Вообще, его производство сезонное — лето. Если спрос есть, то есть и компании, которые его производят. Но давно не слышал. Вот посмотрите: легкий материал с пористой структурой. (Василий показывает мне кубик примерно 15 на 15 см. — В. Б.) Средняя плотность — 500 килограммов на метр кубический.

— На пемзу похож.

— Да. Он экологически чистый, не гниет, не разлагается. Материал абсолютно экологичный, не подвержен плесени, обладает высокой влагостойкостью.

— Насколько он проч­ный?

— Вот для сравнения (по­дает мне такой же по размеру кубик, я беру его одной рукой, как и пенобетон, и чуть не роняю на стол, настолько он отличается по весу).

— Предупреждать надо…

— Это бетон. Это то, что используется в строительстве везде. У нас бетонный город. Если сравнивать эти два материала, то, конечно, бетон будет прочнее. Он очень плотный, почти без воздуха, пустот. Заполнители тяжелые — это песок, щебень, и вяжущее — цемент. А тут просто структура пористая.

Кстати, из такого пенобетона много строений в Санкт-Петербурге. И каркас­ные, и большие высокие дома — каркасно-монолитное строительство. Так что годится не только для малоэтажного строительства. По технологии делается опалубка, в нее заливается смесь, и получается монолитная стена. Она будет не несущей, а будет играть роль теплоизоляции или выступать в роли ограждающей конструкции. Это значительно снижает нагрузку на фундамент, облегчает конструкцию. Также такими материалами утепляют полы.

— В чем проблема тогда?

— Как я уже говорил, сила привычки. Больше привыкли строить из дерева. Не все готовы к новому. Опять же есть опасения, что на такие стены не повесить кухонный гарнитур, полочки какие-то. Есть недоверие.

— Не выдержит?

— Выдержит. Для этого есть специальные дюбели большего диаметра.

— Он не крошится?

— Нет. Достаточно проч­ный, но не такой как бетон, у которого, для сравнения, плотность 2400 килограммов на метр кубический.

— Сколько срок службы у дома из такого материала?

— Пятьдесят лет как минимум. У него нет характеристик, что он со временем начнет ломаться или сыпаться. Это долговечный материал, но срок его службы зависит от качества монтажа и правильной эксплуатации.

— Что значит правильно эксплуатировать? Чего он боится?

— Практически ничего не боится. Не горит, не гниет, не боится плесени, так как структура пор закрытая. В отличие от газобетона пре­имущество в том, что ячейки друг с другом не сообщаются. Может немного выветриваться, потрескаться от воздействия солнечных лучей, стихии, ветра, дождя — снаружи. Если его защитить отделочными, фасадными материалами, с ним ничего не будет. Но даже камни выветриваются. Основное преимущество перед деревом, что он не горит.

— Где берут сырье для образования пены?

— Производят у нас в России. Оно бывает двух видов: белковое и синтетическое. Мы в основном работаем с белковыми. Они сделаны из гидролизованной крови животных, также из шкур, рогов, копыт и т. д.

Главная задача этого материала, что он мог бы помочь хотя бы немного решить проблему кризиса в системе ЖКХ. Мы очень много тратим тепловой энергии на отопление, практически отап­ливаем улицу. Ресурсо- и энергосбережения практически нет. А такие материалы как раз энергоэффективные.

Наш институт работает по направлению ресурсо- и энергосбережения в строительстве, как оптимально сохранить тепло, из чего построить дом и экономично его эксплуатировать. В институте выполняются научно-прикладные разработки в области диагностики, проектирования и возведения безопасных и комфортных зданий в условиях Севера.

Государство направляет огромное количество средств на субсидии, чтобы содержать дома в нормальном состоянии, в итоге очень много доплачивает за отопление. Мы рано или поздно должны переходить на такие материалы. На Западе давно уже перешли на это, чтобы меньше тратить на отопление.

— В чем загвоздка?

— У нас в республике цемент производит только одна компания «Якутцемент» в Мохсоголохе. И он используется везде для производства обычного бетона, для стяжки и т. д. Нужен, чтобы скрепить все заполнители в одно целое, как клей, вяжущее вещество. Проблема в том, чтобы, к примеру, построить школу из бетона в Тикси, цемент нужно везти туда. Сколько он будет ехать с нашей логистикой? Правильно, долго. По ГОСТу гарантийные сроки хранения цемента — 45–60 суток. Потом цемент начинает комковаться, слеживаться, происходят процессы частичной карбонизации и гидратации цемента, и он теряет свои прочностные свойства. Вследствие этого приходится увеличивать расход цемента, чтобы конечный материал отвечал всем требованиям.

При длительной транспортировке, хранении основные свойства цемента снижаются, и конечный продукт из этого материала будет некачественный.

— Эту проблему можно решить? В кратчайшие сроки в любом случае цемент не доставить, чтобы сохранить его качества.

— Цемент — это порошок. Чтобы получить такой порошок, сначала глину и известняк в специальных вращающихся печах обжигают до состояния плавления или спекания. Сырье спекается при высокой температуре и пре­вращается в гранулы цемент­ного клинкера. Потом его измельчают в мельницах и получают порошкообразный материал.

Моя идея заключается в том, чтобы использовать полуфабрикат цементного производства — это цементный клинкер. При обработке в печи при высокой температуре получаются гранулы. Такой продукт при перевозке на дальние расстояния не слеживается. Нужно просто до Тикси, например, привезти и там размолоть. Вот тебе и цемент.

— Ну да, мельницу-то там можно собрать.

— Да. Сейчас технологии измельчения продвинулись. Есть разные типы мельниц, которые не требуют больших затрат. Клинкер перемалывают с местным активным минеральным сырьем, песком или активными минеральными добавками, например природным цеолитом. И можно делать разные виды цемента.

— Эту технологию можно применять на местах строительства в отдаленных районах республики.

— Совершенно верно. Когда нужно объект построить, промололи нужное количество, и все. Он будет свежий, активный и качественный. Вся технология в этом.

— Она запатентована?

— Пока нет. Я хочу ее еще поизучать с научной точки зрения, доработать и потом внедрить в строительство при развитии арктических районов. У нас есть аккредитованный испытательный центр. На его площадке, помимо исследований, мы также работаем со строительными организациями и испытываем их бетон.

— Как это?

— Оказываем услуги, работаем с застройщиками, проводим испытания для определения прочности бетона на стадии строительства, операционный конт­роль. Строители на этапе бетонирования приносят нам на испытания образцы бетона. Мы проверяем их свойства на соответствие требованиям нормативных документов. Все это делается для того, чтобы можно было подкорректировать состав смеси, улучшить качество или вовремя заметить и исправить недостатки на стадии строительства.

Виктория БУШУЕВА