Автоклавный газобетон ( AAC ) — это легкий, сборный, ячеистый бетонный строительный материал, экологически чистый, [1] подходящий для производства бетоноподобных блоков . Он состоит из кварцевого песка , кальцинированного гипса , извести , портландцемента , воды и алюминиевого порошка . [2] [3] Изделия из AAC отверждаются под воздействием тепла и давления в автоклаве . Разработанный в середине 1920-х годов, AAC обеспечивает изоляцию, огнестойкость и устойчивость к плесени . Формы включают блоки, стеновые панели, панели пола и крыши, облицовочные (фасадные) панели и перемычки. [4] [5] Он также является изолятором. [2] [6]
Изделия из газобетона используются в строительстве, например, промышленных зданий, жилых домов, многоквартирных домов и таунхаусов. Их применение включает внешние и внутренние стены, брандмауэры, стены влажных помещений, диффузионно-открытые теплоизоляционные плиты, промежуточные этажи, верхние этажи, лестницы, открывающиеся переходы, балки и столбы. Внешнее использование требует нанесения отделки для защиты от атмосферных воздействий, такой как модифицированная полимерами штукатурка или гипсовый состав, или покрытие сайдинговых материалов, таких как натуральный или искусственный камень, облицованный кирпич , металлический или виниловый сайдинг . [2] Материалы из газобетона можно фрезеровать, шлифовать или резать по размеру на месте с помощью ручной пилы и стандартных электроинструментов с резаками из углеродистой стали . [2] [7] [8]
Автоклавный ячеистый бетон также известен под различными другими названиями, включая автоклавный ячеистый бетон (ACC), автоклавный бетон , ячеистый бетон , пористый бетон , Aircrete , Thermalite , Hebel , Aercon , [9] Starken , Gasbeton , Airbeton , Durox , Siporex (кремниевое расширение пор), Suporex , H+H и Ytong . [10] [11]
Газобетон был впервые создан в середине 1920-х годов шведским архитектором и изобретателем доктором Йоханом Акселем Эрикссоном (1888–1961) [12] [13] совместно с профессором Хенриком Крейгером в Королевском технологическом институте . [12] [13] Процесс был запатентован в 1924 году. В 1929 году производство началось в Швеции в городе Иксхульт. «Yxhults Ånghärdade Gasbetong» позже стал первым зарегистрированным брендом строительных материалов в мире [ нужна цитата ] : Ytong. Другой бренд, «Siporex», был основан в Швеции в 1939 году и в настоящее время лицензирует и владеет заводами в 35 местах по всему миру. [ нужна цитата ] Йозеф Хебель из Меммингена основал еще один бренд ячеистого бетона, Hebel, который открыл свой первый завод в Германии в 1943 году. [ нужна цитата ]
Ytong AAC изначально производился в Швеции с использованием квасцового сланца , который содержал горючий углерод, полезный для производственного процесса. Однако было обнаружено, что эти месторождения содержат природный уран , который со временем распадается на радон , который затем накапливается в структурах, где использовался AAC. Эта проблема была решена в 1972 году Шведским управлением по радиационной безопасности, и к 1975 году Ytong отказался от квасцового сланца в пользу состава, изготовленного из кварцевого песка, кальцинированного гипса, извести (минерала), цемента, воды и алюминиевого порошка, который в настоящее время используется большинством основных брендов. [ необходима цитата ]
В 1978 году Siporex Sweden открыла фабрику Siporex в Саудовской Аравии , основав компанию Lightweight Construction Company - Siporex - LCC SIPOREX, нацеленную на рынки Ближнего Востока, Африки и Японии. Эта фабрика все еще работала в 2018 году. [ необходима цитата ]
Сегодня производство AAC широко распространено, сосредоточено в Европе и Азии, некоторые предприятия расположены в Америке. В Египте находится единственный производственный завод в Африке. Хотя на европейском рынке AAC наблюдается снижение темпов роста, в Азии наблюдается быстрое расширение отрасли, обусловленное растущей потребностью в жилых и коммерческих помещениях. В настоящее время Китай имеет крупнейший рынок Aircrete в мире с несколькими сотнями производственных предприятий. Наиболее значительное производство и потребление AAC происходит в Китае, Центральной Азии, Индии и на Ближнем Востоке, что отражает динамичный рост и спрос в этих регионах. [14]
Как и другие кладочные материалы, продукт Aircrete продается под многими различными торговыми марками. Ytong и Hebel являются торговыми марками международной операционной компании Xella, головной офис которой находится в Дуйсбурге. Другие более известные в мире торговые марки в Европе — H+H Celcon (Дания) и Solbet (Польша). [ необходима цитата ]
Газобетон — это материал на основе бетона, используемый как для внешнего, так и для внутреннего строительства. [16] Одним из его преимуществ является быстрая и простая установка, поскольку материал можно фрезеровать , шлифовать или резать по размеру на месте с помощью ручной пилы и стандартных электроинструментов с резаками из углеродистой стали. [2]
AAC хорошо подходит для высотных зданий и зданий с большими перепадами температур. [17] Благодаря своей меньшей плотности, высотные здания, построенные с использованием AAC, требуют меньше стали и бетона для конструктивных элементов. Раствор, необходимый для укладки блоков AAC, уменьшается из-за меньшего количества стыков. Аналогично, требуется меньше материала для штукатурки, поскольку AAC можно точно формировать перед установкой. Несмотря на то, что можно использовать обычный цементный раствор, в большинстве зданий, в которых используются материалы AAC, используется тонкий слой раствора толщиной около 3,2 миллиметра ( 1 ⁄ 8 дюйма), в зависимости от национальных строительных норм.
В отличие от большинства других бетонных применений, AAC производится без использования заполнителя крупнее песка. [18] Кварцевый песок (SiO2 ) , кальцинированный гипс, известь (минерал) и/или цемент и вода используются в качестве связующего вещества. Алюминиевый порошок используется в количестве 0,05%–0,08% по объему (в зависимости от предварительно заданной плотности). В некоторых странах, таких как Индия и Китай, в качестве заполнителя используется летучая зола , образующаяся на угольных электростанциях и содержащая 50–65% кремнезема. [ необходима цитата ]
Когда AAC смешивают и заливают в формы, алюминиевый порошок реагирует с гидроксидом кальция и водой, образуя водород . Водородный газ вспенивается и удваивает объем сырьевой смеси, создавая пузырьки газа диаметром до 3 миллиметров ( 1 ⁄ 8 дюйма) — его описывают как имеющий пузырьки внутри, как « шоколадный батончик Aero ». [19] В конце процесса вспенивания водород выходит в атмосферу и заменяется воздухом, оставляя продукт, вес которого составляет всего 20% от веса обычного бетона. [ требуется ссылка ]
Когда формы снимаются с материала, он твердый, но все еще мягкий. Затем его разрезают на блоки или панели и помещают в автоклавную камеру на 12 часов. Во время этого процесса закалки под давлением пара, когда температура достигает 190 °C (374 °F), а давление достигает 800–1200 кПа (8,0–12,0 бар; 120–170 фунтов на кв. дюйм), кварцевый песок реагирует с гидроксидом кальция , образуя гидрат силиката кальция , который придает AAC его высокую прочность и другие уникальные свойства. Из-за относительно низкой используемой температуры блоки AAC считаются не обожженным кирпичом, а легким бетонным кладочным блоком . После процесса автоклавирования материал хранится и отправляется на строительные площадки для использования. В зависимости от его плотности до 80% объема блока AAC составляет воздух. Низкая плотность AAC также объясняет его низкую прочность на сжатие. Он может выдерживать нагрузки до 8000 кПа (1200 фунтов на квадратный дюйм), что составляет примерно 50% от прочности на сжатие обычного бетона. [ требуется ссылка ] В 1978 году в Саудовской Аравии , государстве Персидского залива , был открыт первый завод по производству газобетонных блоков — LCC Siporex-Lightweight Construction Company, которая поставляла в страны Совета сотрудничества стран Персидского залива газобетонные блоки и панели. С 1980 года во всем мире наблюдается рост использования газобетонных блоков. [20] [21] Новые производственные предприятия строятся в Австралии, Бахрейне , Китае, Восточной Европе , Индии и США. Газобетон все чаще используется застройщиками по всему миру. [ требуется ссылка ]
Армированный автоклавный ячеистый бетон (RAAC) — это армированная версия автоклавного ячеистого бетона, обычно используемая в кровельных работах и строительстве стен. Первые структурно армированные кровельные и напольные панели были изготовлены в Швеции вскоре после того, как там в 1929 году был запущен первый завод по производству автоклавных ячеистых бетонных блоков, но бельгийские и немецкие технологии стали лидерами рынка для элементов RAAC после Второй мировой войны. В Европе он приобрел популярность в середине 1950-х годов как более дешевая и легкая альтернатива обычному железобетону, с документально подтвержденным широким применением в ряде европейских стран, а также в Японии и на бывших территориях Британской империи. [22] [23]
RAAC использовался в строительстве крыш, полов и стен из-за его более легкого веса и более низкой стоимости по сравнению с традиционным бетоном [24] и обладает хорошими свойствами огнестойкости; для достижения хорошей огнестойкости не требуется штукатурка, а огонь не вызывает сколов . [25] RAAC использовался в строительстве в Европе, в зданиях, построенных после середины 1950-х годов. [26] [27] Элементы RAAC также использовались в Японии в качестве стеновых блоков из-за их хорошего поведения в сейсмических условиях.
Было показано, что RAAC имеет ограниченную целостность стержней структурной арматуры ( арматуры ) в кровельных панелях RAAC возрастом от 40 до 50 лет, что начало наблюдаться в 1990-х годах. [27] [28] [29] [30] [31] Материал может выйти из строя без видимого ухудшения или предупреждения. [27] [31] Это часто вызвано высокой восприимчивостью RAAC к инфильтрации воды из-за его пористой природы, что вызывает коррозию внутренней арматуры способами, которые трудно обнаружить. Это увеличивает растягивающее напряжение на связи между арматурой и бетоном, снижая срок службы материала. Необходим подробный анализ рисков на основе структуры за структурой, чтобы определить области, требующие обслуживания, и снизить вероятность катастрофического отказа. [32]
Профессиональная инженерная обеспокоенность по поводу структурных характеристик RAAC впервые была публично высказана в Соединенном Королевстве в 1995 году после осмотров треснувших блоков на крышах британских школ [33] и впоследствии была усилена в 2022 году, когда Агентство государственного имущества объявило, что материал истек, [34] и в 2023 году , когда после частичного или полного закрытия 174 школ, которым грозило обрушение кровли, [35] [36] были обнаружены проблемы с конструкцией RAAC в других зданиях, [37] [38] [39] причем некоторые из них были обнаружены только во время кризиса. [40] [41] [42] Во время кризиса 2023 года было отмечено, что RAAC, вероятно, будет иметь проблемы, аналогичные тем, что были обнаружены в Соединенном Королевстве. [23]
Первоначальное место расположения Научного центра Онтарио в Торонто, Канада, крупного музея с похожей конструкцией крыши, было приказано закрыть навсегда 21 июня 2024 года из-за сильно изношенных панелей крыши, датируемых его открытием в 1969 году. Хотя были предложены варианты ремонта, конечный владелец центра, провинциальное правительство Онтарио , ранее объявил о планах переместить центр и поэтому потребовал немедленно закрыть объект, а не платить за ремонт. Предполагается, что около 400 других общественных зданий в Онтарио содержат материал и находятся на рассмотрении, но на момент закрытия Научного центра никаких других закрытий не ожидалось. [43]
Высокая эффективность использования ресурсов автоклавного ячеистого бетона способствует меньшему воздействию на окружающую среду, чем у обычного бетона, от переработки сырья до утилизации отходов ячеистого бетона. Благодаря постоянному повышению эффективности, производство ячеистых бетонных блоков требует относительно небольшого количества сырья на м 3 продукта и в пять раз меньше, чем производство других строительных материалов. [44] В процессе производства не происходит потерь сырья, и все отходы производства возвращаются в производственный цикл. Производство ячеистого бетона требует меньше энергии, чем для всех других каменных изделий, тем самым сокращая использование ископаемого топлива и связанные с этим выбросы углекислого газа (CO 2 ). [45] Процесс отверждения также экономит энергию, поскольку паровое отверждение происходит при относительно низких температурах, а горячий пар, образующийся в автоклавах, повторно используется для последующих партий. [46] [47]
Газобетон производится уже более 70 лет и имеет ряд преимуществ по сравнению с другими цементными строительными материалами, одним из наиболее важных из которых является его меньшее воздействие на окружающую среду.
Газобетонный газобетон производится уже более 70 лет. Однако, когда он был представлен в Великобритании (где двухслойная кладка, также известная как пустотные стены , является нормой), были обнаружены некоторые недостатки.
местного самоуправления рекомендует своим членам в срочном порядке проверить, есть ли в зданиях на их территории крыши, полы, облицовка или стены из армированного автоклавного ячеистого бетона (RAAC).
Медиа, связанные с автоклавным ячеистым бетоном на Wikimedia Commons