Ячеистые бетоны: пенобетон и газобетон. Различие и метод производства.

Рассмотрим пенобетон и газобетон(автоклавный и не автоклавный) особенности производства ячеистых бетонов. 

Ячеистые бетоны делятся на пенобетон и газобетон. Это порезованный строительный раствор. Разница заключается только в порообразовании.

Пенобетон

Пенообразователь смешивают с водой и получают пену, затем пену смешивают с раствором и получается пенобетон.

Преимущество пенобетона состоит в том, что он имеет замкнуто пористую структуру: вокруг пузырьков пены образуется плотная цементная пленка, за счет этого пенобетон обладает высокой водостойкостью.

Минусом пенобетона является то, что со временем он дает усадку, то есть его блоки уменьшаются в размерах. Это явление обусловлено свойствами пены и за счет этого многие ругают пенобетон, что у него плохая геометрия.

Газобетон

Газобетон разделяют на:

1. Газобетон автоклавного твердения
2. Газобетон не автоклавный (естественного твердения и подверженный тепло влажностной обработке).

Газобетон автоклавного твердения

Компоненты газобетона автоклавного твердения: кремнеземистый компонент SiO₂, известь CaO, портландцемент.

Добавляют портландцемент в автоклавный газобетон с двумя целями: 

1. повысить уровень ph, что бы увеличить газообразование 
2. чтобы повысить начальную прочность газобетонной болванки. 

Если ее делать просто на кремнеземистом компоненте и извести без добавки цемента, то у нее не будет прочности и она просто развалиться.  Поэтому портландцемент добавляют для того что бы эта болванка приобрела начальную прочность, что бы ее можно было спокойно транспортировать в автоклав. Автоклавирование происходит при температуре выше 100*С, в зависимости от производства. Приблизительно 160-180*С.

Неавтоклавный газобетон

По составу он очень похож на пенобетон. Состоит из портландцемента и  другой инертной или активной добавки, это может быть песок, зола, шлак, известь, молотый известняк CaCo₃ или молотый доломит. Но всю группу газобетона объединяет одно, это способ порообразования: для того, что бы он приобрел пористую структуру, в него вводят газообразующий агент это алюминиевая пудра Al. Благодаря введению алюминиевой пудры происходит газообразование, подъем газобетонной смеси и его высокая пористость.
Реакция газовыделения происходит по следующей химической реакции:
Al + HOH --- > H₂ + Al-phase (Al(OH)₃; n Al₂O₃), при ph 10-14

В цементной смеси выделяется много портландита - минерала Ca(OH)₂. В готовом, затверделом камне его уровень достигает 30-40%. Ph цементной смеси, когда затворяем цемент водой, очень высока - 10-11, поэтому в цементной среде реакция алюминия с водой идет очень хорошо.

Если необходимо повысить ph еще больше, то есть не хватает нам портландита, то в смесь вводят добавки с более высокой щелочностью: NaOH - каустическая сода или KOH - каустический патаж. 

ЗАПОЛНИТЕЛЬ

Заполнитель-это та фракция, которая вводится дополнительно к цементу. Это может быть песок, зола, шлак. Важно, чтобы заполнитель имел высокую удельную поверхность, примерно как у цемента. Примерно 3-4 тыс. см²/гр. Для чего это нужно? Во первых, более мелкие фракции находятся в воде во взвешенном состоянии, то есть они там как бы свободно плавают. Это как состояние пыли, которая постоянно летает в воздухе. На маленькие частички действует сила тяжести, подъемная сила Архимеда, плюс со стороны молекул воды межмолекулярные силы. Эти все силы уравновешивают примерно друг друга, и эти частички находятся во взвешенном состоянии – они и не поднимаются, и не тонут. Такая смесь, при газовыделении, когда выделяется водород, легко вспучивается, смесь легко поднимается.  

Однако если мы будем использовать крупные фракции, такие как обычный не молотый песок, эти частички очень громоздкие, очень тяжелые, тогда сила тяжести преобладает над другими силами и будет происходить расслоение газобетонной смеси.  То есть более крупные фракции будут идти в осадок и подъем такой газобетонной смеси будет гораздо ниже, чем подъем смеси из более мелкой фракции. 

Но это не самое страшное. Есть более значимая проблема. Всю нагрузку в газобетоне воспринимает перегородочный каркас (пространство между порами ячеистого бетона - газобетон, пенобетон). Если в эту перегородку вклинилась какая то крупная фракция песка 3-5мм, то она будет, своего рода, слабым звеном. И когда по этой перегородке пойдет нагрузка, то по этой частичке, как по слабому звену пойдет скол.  Поэтому во многих технических условиях, если используют песок, ограничивают процентное содержание крупных фракций свыше 5мм. 
   Когда мы используем более мелкие фракции - молотый песок, золу или молотый шлак с высокой удельной поверхностью, частички равномерно распределяются по всей перегородке и цемент равномерно их опоясывает и образуется однородная прочная перегородка, которая держит нагрузку. Поэтому предназначение заполнителя:

1. обеспечить высокий подъем газобетонной смеси 
2. обеспечить прочность.

ДОБАВКИ

Это могут быть обычные добавки в бетон так и особый тип добавок, который повышает уровень ph и ускоряют газообразование. К одной из таких характерных добавок относятся всевозможные соли натрия, в частности NaCl. При взаимодействии с портландитом  происходит обменная реакция и образуется NaOH, у которого уровень ph очень высокий – 13-14 ед. за счет этого повышается щелочность среды и газообразование идет быстрее; и СaCl₂-это добавка ускоритель для твердения бетона.
NaCl + Ca(OH)₂ --- > NaOH + СaCl₂
То есть, добавляя NaCl, мы наносим двойной удар по газобетону. С одной стороны  повышается уровень ph, выделяется больше водорода, смесь больше поднимается. А с другой образуется дополнительный хлорид кальция СaCl₂, который ускоряет твердение газобетона. То есть такой газобетон в первые и вторые сутки будет обладать большей прочностью чем газобетон без добавки NaCl. 
Так же добавляют различные другие компоненты. Например, каустическую соду NaOH, гипс двуводный CaSiO₄*0.5H₂O, различные другие соли. То есть, есть множество разных вариантов, которые проверяются экспериментально и в зависимости от результата, удовлетворяет он вас или нет, мы принимаем решение использовать ту или иную добавку.

СОСТАВ

Конкретно просчитать состав практически не возможно, нужно проверять экспериментально. 
Примерный состав:

1. Портландцемент
2. Заполнитель, в соотношении с ПЦ 1:1
3. Вода, приблизительно (0,4-0,6 от 1 и 2)
4. Al-алюминиевая пудра прибл. (0,05-0,1)% * (1,2,3) + порошок 5-10% Al (На 1м³ ГБ Al - 0,3-0,6 кг)
5. Добавки солевые
6. Супер пластификатор 1% от ПЦ (снижает трение между частичками, что бы смесь лучше поднималась)