Производство полистиролбетона

Полистиролбетон (ГОСТ 33929-2016) представляет собой композиционный материал, в состав которого входит портландцемент и его разновидности, кремнеземистый заполнитель (кварцевый песок или зола-унос с ТЭЦ, которые применяются при производстве полистиролбетона высокой плотности), пористый заполнитель, в качестве которого выступают гранулы вспененного полистирола, а также модифицирующие добавки (ускорители схватывания, пластификаторы и т. д.) Плотность полистиролбетона, как правило, варьируется в пределах от 150 кг/см³ (при использовании в качестве теплоизоляционного материала) до 600 кг/см³ (для конструкционных блоков). 

Полистиролбетон относится к классу легких бетонов, однако имеет ряд отличительных особенностей, и это, прежде всего высокие прочностные характеристики при низкой средней плотности, высокая морозостойкость и низкая теплопроводность. Полистиролбетон можно изготавливать в широких интервалах плотностей, и в результате чего получать как конструкционный, так и теплоизоляционный материал. Также, в отличие от пенобетонов и газобетонов, несложно получать полистиролбетон плотностью менее 200 кг/м³, обладающий повышенными прочностными и теплоизоляционными свойствами.

Полистиролбетон известен в течение достаточно длительного времени, однако в настоящее время интерес к данному виду строительных материалов значительно возрос, и главным образом по следующим причинам:

• полистиролбетон имеет широкую область применения, прост в изготовлении, и имеет превосходные теплотехнические характеристики;
• группа горючести Г1; 
• паропроницаемость Д400 – 0,085 мг/м-ч-Па, Д500 – 0,075 мг/м-ч-Па при высокой водонепроницаемости; 
• температура применения от - 60°С до + 70°С; 
• удельная теплоемкость 1,06 кДж/(кг °С); 
• низкая эксплуатационная влажность в пределах 4-8 % по массе и малая величина усадки, не превышающую 1 мм/м, обладает низкой сорбционной влажностью, что позволяет материалу сохранять низкие значения теплопроводности и в условиях повышенной влажности. 
  
  

Области применения полистиролбетона:  

• Теплоизоляционные плиты;
• Монолитная теплоизоляция чердаков и кровель;
• Монолитная теплоизоляция трехслойных панелей, блоков и наружных стен;
• Теплоизоляция в колодцевой кладке;
• Пустотелые элементы для сборно-монолитных стен;
• Сплошные блоки или монолитные стены: -  ненесущие; -  самонесущие; -  несущие.

Основные технические характеристики полистиролбетона

Таблица 1

Марка по средней плотности	Предел прочности на сжатие, МПа	Предел прочности на растяжение при изгибе, МПа	Марка по морозостойкости
D150	0,18	-	F35
D175	0,22	-	F50
D200	0,3	-	F75
D225	0,45	0,27	F75
D250	0,65	0,38	F100
D300	1	0,53	F150
D350	1,3	0,63	F150
D400	1,9	0,65	F150
D450	1,9	0,68	F200
D500	2,6	0,70	F200
D550	2,6	0,74	F200
D600	3,2	0,76	F300

Таблица 2

Марка по средней плотности	Коэффициент теплопроводности в сухом состоянии, Вт/(м×°С)	Расчетные характеристики сборных изделий при условиях эксплуатации А и Б
		Влажность w, %		Коэффициент теплопроводности, Вт/(м×°С)		Паропроницаемость, мг/( м×ч×Па)
		А	Б	А	Б	А, Б
D150	0,051	3,0	4,0	0,054	0,056	0,135
D175	0,055	3,0	4,0	0,058	0,060	0,128
D200	0,062	3,0	4,0	0,066	0,069	0,120
D225	0,066	3,0	4,5	0,071	0,075	0,115
D250	0,070	3,0	4,5	0,076	0,80	0,110
D300	0,078	3,0	5,0	0,085	0,091	0,100
D350	0,085	3,5	6,0	0,095	0,101	0,090
D400	0,095	3,5	6,0	0,106	0,117	0,085
D450	0,105	4,0	7,0	0,118	0,130	0,080
D500	0,115	4,0	7,0	0,130	0,145	0,075
D550	0,125	4,0	8,0	0,143	0,160	0,070
D600	0,135	4,0	8,0	0,158	0,176	0,068

Таблица 3

Марка по средней плотности	Группа горючести по ГОСТ 30244	Группа воспламеняемости по ГОСТ 30402	Группа дымообразующей способности по ГОСТ 12.1.044*	Класс опасности по токсичности по ГОСТ 12.1.044*
D150	Г1	В1	Умеренная	Умеренно-опасный
D175
D200
D225
D250
D300			Малая
D350
D400
D450
D500
D550
D600

* В Российской Федерации согласно СНиП 21-01-97* строительные материалы с умеренной дымообразующей способностью отнесены к группе Д2, с малой дымообразующей способностью – к группе Д1; по токсичности продуктов горения умеренноопасные материалы отнесены к группе Т2, малоопасные – к группе Т1.

Полистиролбетон наилучшим образом сочетает в себе качественные технические, эксплуатационные и стоимостные характеристики и является лучшей альтернативой традиционным тепло и звукоизолирующим материалам. Многие российские архитекторы, строители и жильцы по достоинству оценили выдающиеся свойства полистиролбетона как наиболее подходящего современного и перспективного материала для эффективного строительства.

             Технология изготовления изделий из полистиролбетона. 

Основные технологические операции: 

• вспенивание ПСВ гранул;
• сушка (вылеживание) ПСВ гранул;
• дозирование сырьевых компонентов;
• приготовление полистиролбетона;
• формование полистиролбетонного массива;
• твердение полистиролбетонного массива;
• резка полистиролбетонного массива на блоки с заданными размерами;
• складирование полистиролбетонных блоков

Вспенивание ПСВ гранул.

Процесс вспенивания ПСВ гранул (далее полистирольных гранул) состоит из предварительного вспенивания и высушивания (вылеживания) вспененных полистирольных гранул. Полистирольные гранулы из расходного бункера посредством шнекового питателя подаются в предвспениватель. Под воздействием водяного пара полистирольные гранулы размягчаются и начинают вспениваться. Полистирольные гранулы увеличиваются  в объеме, при этом  вытесняются невспененными гранулами. Лопасти ворошителя перемешивают вспененные полистирольные гранулы, препятствуя слипанию и способствуя равномерному перемещению материала к разгрузочному окну установки, при постоянном воздействии водяного пара.

Сушка (вылеживание) ПСВ гранул.

Вспененные полистирольные гранулы содержат до 10-15% влажности, к тому же внутри гранул создается разрежение вследствие конденсации водяного пара. Это может привести к деформации (сжатию) вспененных полистирольных гранул, сжатие гранул резко снижает объем материала и приводит к значительному увеличению насыпной плотности. Поэтому вспененные полистирольные гранулы необходимо просушить для стабилизации внутреннего давления и упрочнения наружных стенок гранул. Применение пневмодинамических сушек-транспортеров вспененного полистирола позволяет быстро и эффективно снизить остаточную влажность материала до 6-3%, одновременно перемещая материал в бункеры вылеживания. Вспененные полистирольные гранулы находятся в бункере вылеживания около 4-12 часов, в зависимости от размера гранул, насыпной плотности и остаточной влажности. Значительного сокращения времени выдержки можно добиться, применив метод перекачивания гранул нагретым воздушным потоком из бункера в бункер. Время выдержки полистирольных гранул в этом случае сокращается до 2-3 часов.

 

Дозирование сырьевых компонентов.

Готовые вспененные полистирольные гранулы из бункера вылеживания подаются воздушным потоком по воздухопроводу в бункер-приемник объемного дозатора. По наполнению дозатора, гранулы попадают в смеситель. Цемент и мелкодисперсный наполнитель (зола-уноса) из бункеров хранения с помощью шнековых питателей поочередно подаются в бункер весового дозатора. При заполнении бункера дозатора необходимым количеством материала, отключается шнековый питатель. После этого открывается пневмозаслонка дозатора, и материал поступает в смеситель. Вода  заливается в специальные емкости перед началом смены. Емкости оснащены насосами, счетчиками воды и системой подогрева. Рекомендуемая температура воды-затворения +40-50*С.

Приготовление полистиролбетона.

Составляющие полистиролбетона (вспененные полистирольные гранулы, цемент, инертный наполнитель, вода, добавки) дозированными частями подаются в смеситель. Дозировка составляющих определяется технологическим регламентом предприятия.

Последовательность загрузки составляющих смеси:

Загрузка компонентов полистиролбетона в работающий смеситель производится в следующей последовательности:

• вода
• химические добавки
• цемент (наполнитель) 
• отдозированный по объему ПВГ

Общая продолжительность приготовления полистиролбетона, включая время загрузки компонентов и продолжительность их перемешивания, должна составлять не менее 3-5 мин. В процессе перемешивания компонентов должен осуществляться визуальный контроль над слитностью и удобоукладываемостью полистиролбетона.

Формование полистиролбетонного массива.

Представляет собой процесс заливки полистиролбетонной смеси в предварительно смазанные формы для формования полистиролбетонного массива.

Твердение полистиролбетонного массива.

Скорость твердения полистиролбетонного массива в формах зависит от следующих основных факторов: активности вяжущего, температуры в помещении и наличия камеры термической обработки. Использование камеры позволяет ускорить процесс набора распалубочной прочности, а также получить полистиролбетон с повышенными прочностными характеристиками. Использование передвижных форм со съемными бортами  для заливки полистиролбетона позволяет исключить из технологического процесса подъемные механизмы, что в свою очередь уменьшает материалоемкость и снижает материальные затраты.

Резка массива на полистиролбетонные блоки с заданными размерами.

Резка массива на полистиролбетонные стеновые блоки с заданными размерами осуществляется с помощью автоматизированного резательного комплекса. Производительность комплекса составляет  4- 5 м³ /час, а в одну рабочую смену (12 часов) производительность может составлять  40- 60 м³ , что достигается благодаря особенности изготовления резательного комплекса. Резательный комплекс обслуживает всего два человека.

Складирование полистиролбетонных блоков.

После распиловки готовые блоки укладываются на поддон и обтягиваются стрейч пленкой.  Поддоны с полистиролбетонными блоками хранятся на складе готовой продукции  до набора 70 %-прочности и отпускной влажности не более 25 % (7-10 дней). Температура должна быть не менее +15⁰ С. Поддоны с блоками устанавливаются в 2-3 яруса, занимаемая площадь рассчитывается исходя из ежедневной производительности.

Технология приготовления и укладки монолитного полистиролбетона  

Монолитный полистиролбетон - это эффективный, экологически чистый, долговечный и надежный в эксплуатации стеновой материал, который становится все более востребованным на строительном рынке. Разработанная технология позволяет производить монолитный полистиролбетон непосредственно на строительной площадке и обеспечивает перекачиваемость полистиролбетонной смеси героторными насосами  без расслаивания, а также позволяет производить укладку смеси в опалубку без виброуплотнения.

Применение монолитного полистиролбетона в наружных стенах вместо блочной стеновой кладки дает возможность:

• повысить коэффициент теплотехнической однородности и соответственно увеличить на 30 % и более сопротивление теплопередаче стены благодаря исключению кладочных швов из высокотеплопроводного цементно-песчаного раствора;
• снизить трудоемкость возведения стены и повысить индустриальность строительства;
• увеличить темпы строительства.

 Основные технологические операции:

• приготовление полистиролбетона;
• укладка монолитного полистиролбетона;
• твердение монолитного пенобетона;

Приготовление полистиролбетона

Составляющие полистиролбетона (вспененные полистирольные гранулы, цемент, инертный наполнитель, вода, добавки) дозированными частями подаются в смеситель. Дозировка составляющих определяется технологическим регламентом предприятия.

Последовательность загрузки составляющих смеси:

Загрузка компонентов полистиролбетона в работающий смеситель производится в следующей последовательности

• вода
• химические добавки
• цемент (наполнитель) 
• отдозированный по объему ПВГ

Общая продолжительность приготовления полистиролбетона, включая время загрузки компонентов и продолжительность их перемешивания, должна составлять не менее 3-5 мин. В процессе перемешивания компонентов должен осуществляться визуальный контроль над слитностью и удобоукладываемостью полистиролбетона.

Укладка монолитного полистиролбетона.

Представляет собой процесс заливки полистиролбетонной смеси в предварительно выставленную опалубку.

Твердение монолитного полистиролбетона.

Скорость твердения монолитного полистиролбетона зависит от следующих основных факторов: активности вяжущего, температуры в помещении.