Проектирование и строительство домов

Полистиролбетон является популярным строительным материалом, который отличается высокими теплоизоляционными и прочностными свойствами. Его применяют для различных целей, начиная от возведения стен и заканчивая утеплением напольного покрытия. За счет простой технологии изготовления полистиролбетона и минимальных затрат производство материала становится популярным направлением в частном бизнесе.

Изготовление раствора

Тема производства полистиролбетона своими руками возникает у многих застройщиков, особенно если необходимо создавать изделия для утепления и обустройства стен.

В составе раствора присутствует цементная смесь и гранулированный пенополистирол (шарики пенопласта). Они характеризуются высокими теплоизоляционными свойствами и обеспечивают высокую степень теплозащиты. Еще в состав добавляются пластификаторы, способствующие повышению прочности и надежности конечной продукции.

И самостоятельное изготовление полистиролбетона имеет массу плюсов, поскольку оно позволяет получить полезный опыт и снизить финансовые затраты на реализацию строительного проекта.

Свойства и назначение

Характеристики полистиролбетона учитывают его легкость и практичность. Такой композитный материал производится по простой технологии с минимальными финансовыми вложениями.

Характеристики

Полистиролбетон относится к группе композиционных стройматериалов, основанных на портландцементе или его разновидностях, кремнеземистом заполнителе, а также пористом компоненте.

Процесс изготовления предусматривает равномерное соединение исходного сырья, включая:

1. Цементную смесь.
2. Песок.
3. Воду.
4. Гранулированный полистирол.

Раствор помещается в подготовленные формы или опалубку на стройплощадке. Чтобы создать качественный материал, можно задействовать простые смесители.

1. Большой срок службы — больше 100 лет.
2. Соответствие стандартам экологической безопасности.
3. Высокая степень паропроницаемости.
4. Устойчивость к воспламенениям.
5. Высокие влаго- и морозостойкие свойства.
6. Хорошие шумоизоляционные параметры.

1. Технологичность — за счет небольшого веса и правильной геометрии блоков, создавать на их основе стены и перекрытия достаточно просто и быстро.
2. Теплоизоляционные свойства — стеновая конструкция толщиной 30 см может удерживать столько тепла, как кирпичная стена на 180 см. Показатели теплопроводности варьируются от 0,7 до 0,1 Вт/мС. Это способствует снижению затрат тепловой энергии в 5 раз.
3. Паропроницаемость. За счет хорошего пропускания влаги и воздуха стены из полистиролбетона могут «дышать», что обеспечивает стабильную регуляцию влажности.
4. Долговечность — по мере эксплуатации полистиролбетонные блоки приобретают дополнительную прочность. Заявленный срок службы превышает 100 лет.
5. Температурный диапазон, при котором разрешается использование материала, варьируется в пределах -60…+70°C.
6. Доступная стоимость — 1 кв. м стены из полистиролбетона обойдется намного дешевле, чем другой вариант.
7. Теплоинертность — здания эффективно прогреваются, при этом их охлаждение занимает большой промежуток времени.
8. Экологичность — поскольку для производства материала используется цемент, вода, древесная смола и безопасный полистирол, конечная продукция соответствует всем требованиям экологичности.
9. Класс горючести — по показателям пожаробезопасности полистиролбетон относится к классу НГ1 (негорючий). Материалу не страшны влияния открытого огня, поскольку при воспламенениях поверхностные гранулы начинают испаряться.
10. Вес — блоки размером 200х300х600 мм весят не больше 18 кг. Такая характеристика обеспечивает высокую скорость кладки и уменьшенный объем трудозатрат.
11. Прочностные показатели — стена толщиной 30 см способна выдерживать распределенную нагрузку до 35 т на пог. м.
12. Гидроизоляционные свойства — материал поглощает не больше 4% влаги, что в 4 раза меньше, чем кирпича или древесины. Вероятность образования грибков практически исключается.
13. Шумоизоляция — 30 см стена способна поглощать больше 70дБ звука.

Область применения

Перед тем как начать производить полистиролбетонные блоки своими руками, следует рассмотреть основные сферы их применения. Такие конструкции востребованы при обустройстве стяжки или внутренних перегородок, возведении стен и утеплении построек разного назначения.

Еще материал используется при производстве фасадных панелей или жидких растворов для заливки монолитных объектов.

Достоинства

К плюсам полистиролбетонных изделий относят такие пункты:

1. Изделия из полистиролбетона не нуждаются в дополнительном утеплении пенопластом или минеральной ватой, поскольку они характеризуются высокими теплоизоляционными свойствами.
2. Звуко- и теплоизоляция входят в список ключевых преимуществ, за счет которых люди выбирают полистиролбетон — теплопроводность материала достаточно низкая, поскольку при его укладке практически не появляются швы. Заявленная шумоизоляция равна 37 ДБ для стены с толщиной 100 мм. Соединение элементов требует использования специального клея.
3. Обрабатывать материал достаточно легко и комфортно. При этом самостоятельное производство отличается низкой материалоемкостью и снижает потребность в растворе на 70%.
4. Монтажные работы не требуют особых навыков и выполняются в короткие сроки. За счет небольшого веса и габаритов транспортировка, закрепление и другие действия с блоками упрощаются.
5. Улучшенная устойчивость к негативным влияниям окружающей среды. Изделия не боятся воздействия влаги, отрицательных температур, плесени или грибка.
6. Эксплуатационный срок материала может превышать 100 лет. Благодаря этому достоинству он пользуется большой популярностью и применяется в разных сферах человеческой деятельности.
7. Конструкции на базе соответствуют современным стандартам экологической и санитарно-гигиенической безопасности.
8. Обработка поверхностей изделий не требует особых усилий или навыков.

Недостатки

Однако кроме плюсов, пенополистиролбетон может иметь и важные недостатки. Среди них:

1. Небольшая прочность крепления. Для монтажа дюбелей и анкерных крепежей понадобится использование марки М150. Если упустить этот момент, элемент можно будет изъять руками. В продаже предлагаются специальные анкеры и дюбеля для полистиролбетона.
2. Ухудшенная плотность. Подобная характеристика усложняет процесс монтажа окон и дверей, из-за чего материал может деформироваться, а фурнитура — просесть. При несоблюдении технологии монтажа по мере эксплуатации крепежные детали сильно расшатаются.
3. Плохое сцепление элементов при незначительном содержании полистироловых гранул в составе.
4. Необходимость проведения отделочных работ как снаружи, так и внутри постройки. Все поверхности из блоков нуждаются в дополнительном оштукатуривании, однако многие владельцы утверждают, что подобный материал плохо сцепляется со штукатуркой и приходится проводить обработку стен. Для наилучшего результата рекомендуется делать штукатурный слой на 1,5 см снаружи и 2 см внутри.
5. Уязвимость к воздействию огня. Без надлежащей обработки блоки становятся хрупким материалом, который быстро воспламеняется.
6. Недостаточная паропроницаемость. По этому показателю материал уступает газобетонным или , из-за чего внутри постройки сохраняется микроклимат и влажность, а стены перестают «дышать». Для предотвращения негативных последствий необходимо обустроить функциональную вентиляционную систему.

Материалы для производства

Приготовление полистиролбетона предусматривает использование цементной смеси и гранулированного полистирола (его можно заменить пенопластом). Подобное сырье характеризуется высокими теплоизоляционными свойствами, способствующими надежной защите постройки от промерзания. Показатели морозостойкости зависят от плотности бетонной смеси и основных добавок.

1. Цементная смесь марки М400. Если использовать состав высшей марки, раствор нужно разбавить песком в пропорциях 2:1.
2. Пенополистирол. Компонент продается в строительных гипермаркетах.
3. СДО — специальная добавка, которая добавляет в смесь воздух и способствует появлению воздушных пузырьков, повышающих теплоизоляцию.
4. Пластификаторы. Концентрация этих добавок в составе определяется особенностями смеси.

Оборудование

Для самостоятельного производства полистиролбетонных блоков необходимо подготовить специальное оборудование. Его тип определяется объемами продукции, которую нужно изготовить.

1. Конвейерная линия. Характеризуется полной автоматизацией и практически не нуждается в привлечении человеческой силы. Готовые детали характеризуются правильной геометрией и высокими эксплуатационными свойствами.
2. Стационарная линия. Относится к бюджетному оборудованию, но требует вмешательства работников.
3. Компактные агрегаты. Разработаны для развития частного бизнеса. Их производительность достигает 30 м³ в сутки.

Наиболее бюджетным вариантом является набор из бетономешалки, исходного сырья и форм, куда будет помещаться размешанная консистенция.

При необходимости производить больше 25-30 м³ блоков в сутки понадобится покупка парогенератора, способствующего бесперебойной загрузке смеси.

Пропорции цемента

Пропорции на 1м3 для производства полистиролбетона выглядят следующим образом:

1. 840 л вспененных и обработанных гранул.
2. 200 кг цементной смеси.
3. 100 л воды.

Конечный вес полистиролбетона зависит от используемых пропорций. В большинстве случаев принято применять такое соотношение массы и пропорций.

Как делать

Разобравшись, что такое пенополистиролбетон и как самостоятельно рассчитать его пропорции, можно переходить к производственным работам.

Перерасчет объемов

Указанная рецептура разработана для крупного производства, а количество компонентов основывается из расчета 1 м3. При индивидуальном изготовлении состава понадобится выполнить перерасчет объемов.

В большинстве случаев расход цементной смеси указывается в килограммах, а другие добавки — объемных единицах. Различные единицы измерения усложняют работу для неопытных новичков.

При ручном замешивании растворов или использовании бетономешалки для удобного дозирования компонентов используется ведро. 10-литровая емкость способна вмещать до 12 кг цемента.

Последовательность замешивания

Работы начинаются с помещения в барабан бетономешалки всего объема полистирола. Дальше в воду вводится пластификатор или любое моющее средство и выливается в устройство.

Дождавшись, пока гранулы пропитаются раствором, что обеспечит правильное сцепление, в барабан нужно высыпать весь цемент и воду. Дальше состав разбавляется воздухововлекающим компонентом и перемешивается в течение 2-3 минут.

Используя такую технологию, можно создать качественный и надежный раствор, который будет использоваться для широкого спектра задач. Однако можно приобрести мешки с готовым полистиролбетоном и просто смешать их с водой в правильных пропорциях. В продаже в магазинах Москвы можно найти комплекты материала, отличающиеся плотностью и эксплуатационными свойствами.

В составе сухой смеси уже содержатся пластификаторы, а гранулированный полистирол омыляется.

Одним из самых востребованных в строительной сфере материалов является бетон. Без него, в той или иной мере, не обходится практически ни одно строительство, будь то промышленные масштабы или частный сектор. С развитием технологий появились разновидности бетона с определенным набором характеристик. Одна из них полистиролбетон, завоевывающий все большую популярность у потребителей, в том числе и на FORUMHOUSE.

В этой статье рассмотрим:

• что собой представляет полистиролбетон;
• разновидности, сфера применения, характеристики данного материала;
• производство;
• как используется нашими умельцами.

Полистиролбетон – сырьевая база, свойства

Полистиролбетон (ПСБ) – особо легкий бетон с пористой структурой, производимый на базе цементного вяжущего (обычно портландцемент), с пористым гранулированным заполнителем (вспененный полистирол). Допустимая насыпная плотность гранулята – до 15 кг на кубометр бетона, при особых условиях до 20 кг/мᶟ. Размер гранул (фракция) зависит от марки и класса бетона и колеблется в диапазоне 0,7-5,5 мм, максимум – 10 мм (теплоизоляционный ПСБ низких марок).

Также в раствор добавляются воздухововлекающие вещества и различные модифицирующие добавки, улучшающие свойства как смеси, в процессе применения, так и готового бетона в процессе эксплуатации. Воздухововлекающие добавки, такие как СДО (смола древесно омыленная), необходимы для придания цементному камню пористой структуры не только за счет полистирольных шариков, но и за счет образования замкнутых воздушных ячеек.

Они препятствуют всплытию гранул, обеспечивая однородность раствора и предотвращая его расслоение на фракции.

Teplodec Участник FORUMHOUSE

Смола древесно омыленная нужна для обогащения раствора воздушными порами, а также вводится в полистиролбетонную или керамзитобетонную смесь, чтобы не допустить расслоения (всплытие гранул). С добавкой получается однородный раствор.

Такая структура обеспечивает ПСБ сравнительно небольшую массу и плотность, и минимальную теплопроводность.

А учитывая постоянный рост цен на энергоносители, все большее количество самозастройщиков при выборе стеновых материалов во главу угла ставят именно изолирующую способность ограждающих конструкций сравнительно небольшой толщины (около 30 см). Кроме небольшого веса и способности удерживать тепло, у полистиролбетона есть и другие положительные свойства:

• Огнестойкость – несмотря на большую объемную долю полистирола в составе, является слабогорючим материалом (Г1), так как гранулы находятся внутри цементного «футляра».
• Биостойкость – строительный материал не подвержен воздействию патогенной микрофлоры (плесень, грибок), не гниет.
• Звукоизоляция – воздушные поры и полистирольные гранулы гасят звук, вместе с теплоизоляцией получается и шумоизоляция.

Часто звучат обвинения в повышенной гигроскопичности, сложности последующей обработки, меньшей, по сравнению с обычным бетоном, прочности и низкой паропроницаемости. Но это, скорее, свойства материала, а не его минусы, от влаги защищают гидроизоляторы и отделка, в продаже масса материалов для подобных оснований, а прочность подбирается, исходя из поставленной задачи. Если не пытаться из теплоизоляционной разновидности ПСБ возвести несущие стены, и дом не рухнет. Низкая же паропроницаемость, характерная для всех производных на базе полистирола, нивелируется хорошей системой вентиляции.

Другое дело, что каждый выбирает подходящий именно для себя материал, у которого есть определенные минусы, и ПСБ не исключение.

Разновидности, характеристики полистиролбетона, применение

В зависимости от рецептуры и пропорций входящих веществ в растворе, получается несколько разновидностей ПСБ, с различными марочными показателями, эти характеристики и определяют сферу применения.

• Теплоизоляционный ПСБ – используется для утепления несущих и каркасных конструкций, чердаков и кровель (плотность D150-D225, прочность от М2).
• Теплоизоляционно-конструкционный ПСБ – используется для перемычек над дверными и оконными проемами, в теплоэффективных внешних стенах в качестве ненесущего заполнения (плотность D250-D350, прочность от В0,5).
• Конструкционно-теплоизоляционный ПСБ – используется при изготовлении длинных перемычек над проемами, в качестве стенового в малоэтажном строительстве (плотность D400-D600, прочность от В1,5).
• Сборные изделия из ПСБ – стеновые блоки, плиты, ЖБ элементы, изготавливаемые на специальном оборудовании. Плотность ненесущих элементов D250-D400 (прочность от В0,5), самонесущих – D350-D450 (прочность от В1,0), несущих – D450-D600 (прочность от В1,5).
• Монолитный ПСБ – самомесный или заводской раствор, используемый в различных элементах конструкции (заливка перекрытий, стяжек, полов по грунту, стен). Соотношение плотности, прочности и сферы применения монолитного ПСБ аналогично параметрам предыдущей разновидности. В последние годы среди частников все популярнее строительство монолитных домов из полистиролбетона своими руками.

Класс прочности на сжатие, предел прочности на растяжение и марка морозостойкости (количество циклов полной заморозки-оттаивания без изменения характеристик) ПСБ напрямую зависят от его плотности. В раствор для производства теплоизоляционно-конструкционных и конструкционно-теплоизоляционных разновидностей добавляется кварцевый песок. Вместе с увеличенной долей вяжущего, это позволяет добиться высокой плотности и прочности. Важнейшие характеристики, влияющие на сферу применения, показаны в таблице.

Источник – ГОСТ Р 51263-12 «Полистиролбетон. Технические условия».

Производство полистиролбетона

Технология производства полистиролбетона изобретена и апробирована еще в пятидесятых-шестидесятых годах минувшего века, но тогда широкого применения не получила. Это объяснялось как довольно затратным производственным циклом, так и недостаточной прочностью получаемого камня, которая до нормативов того времени не дотягивала. Да и не было такой потребности в утеплителях, повсеместно строили кирпичные или панельные дома, не задумываясь о таких «высоких» категориях, как теплопроводность и энергоэффективность.

Сегодня же полистирол значительно подешевел, марка получаемого камня повысилась, пенообразователи и модификаторы можно купить практически в любом строительном магазине, а параметры энергосбережения семейного гнездышка напрямую влияют на бюджет. Поэтому популярность полистиролбетона резко возросла.

Производство полистиролбетона может вестись как в промышленных масштабах, на профильных предприятиях, так и в кустарном варианте – своими руками для своей же стройки.

Но если обычный самомес можно замешать и лопатой в корыте, некоторые умудряются таким образом заливать десятки кубов фундамента, то для приготовления ПСБ обязательно иметь бетономешалку. Состав и пропорции раствора зависят от того, какую плотность (марку) предполагается получить. Это может быть такая рецептура.

Чтобы смесь была максимально однородной, важно не только правильно подобранное соотношение вяжущего, наполнителей и добавок, но и последовательность загрузки в барабан. В большинстве случаев оправдан следующий алгоритм:

• загрузка ПВГ (полистирол вспененный гранулированный), заливка небольшого количества воды (1/10 часть) с модификаторами;
• перемешивание содержимого (30-60 секунд), чтобы гранулы увлажнились;
• введение цемента (и песка, если речь о теплоизоляционно-конструкционном и конструкционном ПСБ);
• введение воды (8/10 частей) с модификатором;
• введение оставшейся части воды с разбавленной в ней воздухововлекающей добавкой (СДО, другие готовые пенообразователи, жидкое мыло, средства для мытья посуды);
• перемешивание раствора в течение 3-5 минут до получения однородной, удобоукладываемой смеси.

Чтобы из самомесного раствора получить блоки, приближенные по показателям к заводским, необходима специальная установка, что сводит к минимуму предполагаемую выгоду, если после не наладить производство.

Поэтому более распространена заливка монолита в съемную или несъемную опалубку, колодцевую кладку, а также заливка стяжек, черновых полов и создание теплоизоляционных контуров. Так как гранулы и поры – слабая защита от усадки и растрескивания, рекомендуется использовать в качестве армирующей добавки фибру, если эти явления критичны для конструкции.

Опыт участников FORUMHOUSE

Наши умельцы тоже успели оценить достоинства легкого бетона на полистирольном наполнителе, рассмотрим два наиболее распространенных способа применения – утепление и полы по грунту.

Утепление

Один из наших умельцев использовал теплоизоляционный монолитный ПСБ собственного производства для всех своих конструкций.

mobster Участник FORUMHOUSE

Отлито полистиролбетона больше двухсот кубометров. Коробка каркасного гаража 140 м² (стены 20 см и потолок 20 см), пол и потолок дома 9x14 м (пол и потолок, толщина 50 см), баня каркасная 5x5 м (стены 20 см и потолок 20 см).

Обыкновенная бетономешалка «груша», вместо СДО – простое жидкое мыло, его не только проще купить канистрой на пять литров в любом гипермаркете, но и у раствора с такой добавкой, по ощущениям умельца, «лучше смачиваемость и удобоукладываемость».

mobster Участник FORUMHOUSE

Состав на мешалку СБР-132: 6 пластиковых ведер крошки (по 12 литров), плюс половина ведра цемента, плюс вода, плюс крышка мыла от пластиковой бутылки на 5 литров. Засыпать 2-мя порциями, помогать при перемешивании палкой, против вращения.

Не стояло задачи получить самонесущий или несущий монолит, только теплоизоляционный, поэтому плотность минимальная, как и марка – около М100. По нормативам, этого недостаточно даже для изоляции, и имеет смысл несколько изменить пропорции, увеличив долю цемента, но за четыре с половиной года эксплуатации и такой ПСБ показал себя отлично. Куски от пробной заливки и по сей день «специально валяются во дворе под дождем и снегом, но никаких ухудшений характеристик не замечено, фрагменты не рассыпаются, не крошатся, не ползут».

Полы из полистиролбетона

Такой способ выбирают, когда хочется получить утепленное основание без использования плитной изоляции. Бонусом идет минимальная нагрузка.

Teplodec Участник FORUMHOUSE

Вместо слоя ЭППС и тяжелого бетона используем ПСБ: песчаная подготовка не менее 200 мм, полиэтиленовая пленка 100 мкм, полистиролбетон D400, слоем 100 мм (для Самарской области). При запланированном мягком финишном покрытии сверху по ПСБ – наливные полы или цементно-песчаную стяжку небольшой толщины. Можно заказывать готовый раствор или делать самостоятельно, приобретая только вспененные гранулы полистирола и СДО.

При выборе строительных материалов застройщику приходится учитывать целый ряд требований: надежность, долговечность, простота в использовании, экологичность, экономичность. Такими свойствами обладает полистиролбетон. А чтобы сэкономить и быть уверенным в качестве материала, можно приготовить полистиролбетон своими руками, ведь технология его производства довольно проста.

Достоинства материала

Полистиролбетон многофункционален. Его применяют для возведения несущих стен в малоэтажном строительстве, для заливки перекрытий и создания перегородок, в качестве теплоизоляции. У него масса достоинств:

• Минимум оборудования. Изготовление полистиролбетона не требует сложных технологических процессов, поэтому легко наладить массовое производство.
• Огнеупорность. Этот материал способен выдерживать воздействие высоких температур.
• Низкая теплопроводность. Позволяет использовать в качестве утеплителя.
• Прочность. Полистиролбетон показывает хорошие результаты на изгиб и сжатие, морозоустойчив, выдерживает много циклов колебания температур (заморозка-разморозка), не гигроскопичен.
• Простота в обработке. Блоки из этой смеси цемента и пенопласта легко пилить, сверлить – даже вбивать в них гвозди.
• Возможность производства «на коленке». Подобрав правильные пропорции цемента и остальных составляющих, несложно справиться с самостоятельным изготовлением полистиролбетонных блоков и растворов для заливки в опалубку.

Недостатки

Но идеальных материалов не бывает, поэтому стоит перечислить недостатки:

• Точность пропорций. При нарушении технологии есть риск получить низкокачественный и недолговечный результат.
• Длительный период застывания и усадки. После изготовления полистиролбетона блоки нельзя использовать сразу, нужно время для полного застывания цементной основы – до нескольких недель.
• Особый крепеж. Обычным цементным раствором постройку из полистиролбетона не скрепить, нужны специальные клеевые составы. Но это скорее плюс – соединительные швы получаются гораздо тоньше, уменьшая возможность теплопотери.
• Обязательность отделки. В процессе изготовления полистиролбетонных блоков получается ровная поверхность. Но у материала низкие адгезивные свойства, поэтому прежде чем нанести краску, следует покрыть поверхность грунтовкой.

Материалы для производства

Чтобы изготовить полистиролбетон своими руками, требуется такой набор материалов:

• Гранулы вспененного полистирола. Это обычный пенопласт, но не спрессованный, а разделенный на гранулы. Чем мельче частицы, тем выше прочность итогового продукта.
• Цемент. Экономить на нем нельзя – для получения качественного материала нужен качественный цемент. Оптимальным выбором станут марки М400 и М500.
• Песок. Желательно, чтобы песок был кварцевым, но не возбраняется применение намывного песка.
• ПАД. Поверхностно-активные добавки могут быть разными, чаще всего при изготовлении полистиролбетона используется омыленная древесная стружка или моющие средства. Специальные пластификаторы тоже применяются.
• Вода. Обычная пресная вода.
• Инструменты: в зависимости от объемов, бетономешалка (в ней удобно непрерывно мешать смесь, не допуская застывания состава) или корыто и дрель с насадкой.

У процесса изготовления полистиролбетона есть свои маленькие хитрости, позволяющие получить более качественный результат:

• Если добавить в цементный раствор пенопластовые гранулы квадратной формы, блоки выйдут более крепкими.
• При подготовке омыленной древесной стружки ее заливают кипятком. А нужна она, чтобы раствор не расслаивался.
• Речной песок перед использованием обязательно тщательно просеивается, чтобы в цементную смесь не попали мусор и крупные камни.

Пропорции цемента

Самое сложное – подобрать правильные пропорции цемента, воды и гранул. Для строительных блоков нужна одна плотность, для заливки стяжки другая, для создания теплоизоляционного слоя третья. И тут важно не запутаться, потому что основные проблемы с качеством полистиролбетонных блоков возникают именно из-за неправильного подбора плотности раствора.

Условия, используемая техника и качество исходных материалов – цемента, пенопластовых гранул и остального – сильно влияют на результат. Поэтому, собравшись изготавливать полистиролбетон своими руками, стоит вначале отработать технологию и отлить пару блоков на пробу. Если получилось не совсем то, что требовалось, необходимо внести изменения в состав и попробовать еще раз.

Примерные пропорции для производства 1 кубометра смеси разных марок различаются. Если исходить из того, что полистироловых гранул берется 0,84 кубометра, то для D200 понадобятся 100 л воды и 200 кг цемента, для D250 – 120 л и 250 кг, для D300 – 150 л и 300 кг. При изготовлении полистиролбетонных блоков можно добавить в раствор песок вместо части цемента – но не более 15% от объема.

Технология в подробностях

Чтобы не ошибиться с технологией производства полистиролбетона, необходимо следовать инструкции:

1. Смешать в бетономешалке (или вручную, если нужен маленький объем) воду и цемент. Должна получиться однородная масса.
2. Всыпать песок и снова перемешать.
3. Небольшими порциями всыпать полистироловые гранулы, каждый раз тщательно перемешивая смесь.
4. Не переставая мешать, добавить выбранный ПАД.
5. Залить раствор в деревянную опалубку или специальные формы.
6. Подождать не менее 2–3 дней – время застывания может меняться в зависимости от температуры воздуха, влажности и других факторов.
7. Достав готовые блоки из форм, их надо оставить «вылежаться» минимум на две недели – чтобы они успели набрать прочность.

При использовании опалубки легко создать сплошное перекрытие в здании. Тем же способом получаются блоки большого размера, которые потом распиливаются на небольшие – очень удобно при постройке нестандартных конструкций. Заливка в формы позволяет делать стандартизированные блоки для возведения стен и перегородок. Благодаря малому весу их может перемещать один человек.

Полистиролбетон объединил в себе отличную теплоизоляцию и прочность. Сфера его применения очень широка: от возведения стен до утепления перекрытий и пола. Этот материал активно используется в промышленном и частном строительстве . Блоки из гранул полистирола и бетона имеют легкий вес, а процесс изготовления практически не отличается от приготовления других строительных смесей. Имея в запасе необходимое количество материалов можно своими руками сделать блоки и построить из них любое здание.

Полистиролбетон – это легкий вид бетона. Его плотность не более 1800 кг/м3, но он прочнее других разновидностей этой группы материалов. В состав смеси для приготовления блоков входят:

Гранулы полистирола в небольшом количестве почти не влияют на прочностные характеристики бетона, но значительно улучшают теплоизоляцию. Шарики на 80% состоят из воздуха и лишь на 20% из самого материала, размер ячеек внутри гранул менее 1 мм.

Технические характеристики материала зависят от плотности блоков, то есть соотношения пропорций бетонной смести и полистирола. По структуре выделяют три разновидности:

1. Плотную;
2. Поризованную;
3. Крупнопоризованную.

Без использования специальных установок для смешивания компонентов можно приготовить только первую. Готовые блоки имеют низкую теплопроводность и паропроницаемость. Материал плохо впитывает влагу, тем не менее, нуждается в защите в виде слоя штукатурки или облицовочного кирпича. Это обусловлено ограниченным циклом замерзания и оттаивания, некоторые виды блоков приобретают трещины уже через 20 циклов. Кроме этого атмосферные осадки могут вымывать гранулы, расположенные близко к поверхности, в результате в полистиролбетоне образуются пустоты.

Преимущества

Основное преимущество полистиролбетона перед другими подобными строительными материалами в том, что при малой плотности и легком весе он обладает самыми низкими показателями теплопроводности. Ему присущи и другие особенности, которые выгодно отличают этот материал:

• Экологически чист и безопасен;
• Не поддается горению;
• Может быть изготовлен прямо на месте стройки;
• Блокам легко придается любая форма, для резки может быть использована пила;
• Благодаря небольшому весу отсутствует необходимость в использовании спецтехники;
• Без последствий выдерживает температуру от -55 до 70 градусов;
• Универсален в использовании;
• Срок службы строения из полистеролбетона при правильном приготовлении смеси и качественной защите от атмосферных явлений – 100 лет.

Готовые блоки – дорогостоящий материал, но если закупить все компоненты и приготовить изделия самостоятельно, то затраты существенно снизятся. Поэтому возможность все работы произвести своими руками, так же можно считать одним из достоинств материала.

Недостатки

Идеального строительного материала не существует. При всех весомых преимуществах полистиролбетон все же имеет некоторые недостатки:

• Блоки не горят, но под воздействием высоких температур гранулы плавятся, в результате образуются пустоты, которые снижают качество теплоизоляции;
• Полистиролбетон не пропускает пар, поэтому в строении необходимо будет предусмотреть установку хорошей вентиляции;
• Гранулы, расположенные близко к поверхности стенок, могут вымываться и отваливаться, чтобы этого избежать, готовую стену необходимо защитить штукатуркой, шпаклевкой или другой облицовкой.

Недостатки можно нивелировать, если подойти к процессу строительства внимательно. Многих смущает высокая стоимость материала, но если учесть, что нет необходимости в дополнительном утеплении, а также то, что срок эксплуатации блоков большой, то вложение вполне выгодное.

Сфера применения

Полистиролбетон практически универсальный материал для частного строительства. Он может быть использован на всех стадиях возведения здания и отлично справится со своими задачами:

Для строительства стен и перегородок потребуется изготовить блоки. Для утепления нужно использовать жидкий раствор в качестве стяжки. Иногда материал применяют для утепления стен, тогда необходимо соорудить опалубку и залить в нее смесь. В данном случае важно предусмотреть армирование, чтобы слой полистиролбетона не рассыпался.

Прежде чем готовить смесь необходимо определить какое качество в конкретном случае важнее – теплоизоляция или прочность, и подобрать нужное соотношение основных компонентов.

Приготовление полистиролбетона своими руками

Блоки из этого материала разделяют по маркам. В зависимости от назначения смеси меняется соотношение компонентов и соответственно марка. Для утепления достаточно изготовить раствор марки D 200-300, для возведения стен – D 350-450, для несущих конструкций – D 500.

Пропорции для приготовления утеплителя (D 200-300):

• Цемент – 160 кг;
• Гранулы полистирола – 30 кг;
• Вода – 100 л;
• Пластификатор – 1 кг.

Пропорции для изготовления блоков (D 350-450):

• Цемент – Цемент – 190 кг;
• Гранулы полистирола – 10 кг;
• Песок – 110 кг;
• Пластификатор – 10 кг;
• Вода – 115 л.

Пропорции для несущих конструкций (D 500):

• Цемент – 215 кг;
• Полистирол – 11 кг;
• Песок – 180 кг;
• Пластификатор – 5 кг;
• Вода – 130 л.

Количество воды можно корректировать, если смесь получилась сухой или жидкой. Правильный состав должен быть однородной густой консистенции, не крошится и не рваться, но и не растекаться слишком сильно.

Подготовка

Смешивать компоненты можно вручную. Для этого потребуется большая емкость, типа ванны и лопата. При этом состав нужно сгребать с краев и забрасывать в центр.

Быстрее и легче работа пойдет, если в распоряжении имеется бетономешалка. Но пригодна исключительно модель принудительного действия, в гравитационной – гранулы полистирола всегда будут находиться на поверхности и однородной смеси получить не удастся.

Если смесь будет использована для стяжки или утепления, необходимо подготовить опалубку с армированием. Для изготовления строительных блоков нужны деревянные или металлические формы. Предварительно их смазывают машинным маслом, чтобы готовые изделия легко отделялись. Формы могут быть любого размера, но чем они больше, тем выше вероятность того, что блок сломается при извлечении.

Следует предусмотреть место для окончательной просушки готовых блоков. Оно должно быть защищено от осадков и прямого солнечного света, хорошо проветриваться.

Этапы работ

Самое главное в приготовлении смеси – соблюдение пропорций и последовательности загрузки компонентов в емкость. От этого зависит насколько качественным получится материал.

Этапы приготовления в бетономешалке:

1. В емкость вылить воду и разбавить в ней пластификаторы.
2. Высыпать гранулы и перемешивать в течение несколько минут, чтобы они набрали воду и равномерно распределились в толще воды.
3. Добавить цемент, если нужно – песок и армирующие волокна. Перемешать до однородного состояния.

Вся работа займет не более 5-10 минут, после чего можно использовать смесь по назначению. Процесс приготовления полистиролбетонных блоков в бетономешалке представлен на видео.

При ручном замесе все составляющие загружают одновременно.

Готовый состав выливают в опалубку или формы. Извлекать блоки из форм можно через 2-3 дня. После этого их нужно досушить еще в течение 2 недель, этот срок может изменяться в зависимости от температуры и влажности окружающего воздуха.

Рекомендации по работе с блоками из полистиролбетона

Материал имеет недостатки. Чтобы свести их к минимуму, специалисты используют проверенные на собственном опыте правила:

• Для изготовления блоков используйте только качественный, сертифицированный полистирол в гранулах. Народные умельцы уже испробовали добавлять вместо них кусочки экструдированного полистирола, но технические характеристики подобного материала еще не изучены.
• Отмеряйте пропорции как можно точнее, и обязательно добавляйте пластификаторы.
• При кладке блоков используйте специальный клей, а не цементный раствор.
• Каждый третий ряд кладки армируйте металлическими прутьями.
• Хорошо просушите блоки после извлечения их из форм. Длительность сушки зависит от размера блоков, температуры и влажности воздуха и варьируется от 1 недели до месяца.
• Наружную сторону стены из полистиролбетона покройте слоем штукатурки или обложите кирпичом.

Полистиролбетон отлично подходит для частного строительства. Он пригоден как для жилых, так и для нежилых сооружений. Производить блоки можно самостоятельно, прямо на месте стройки. С ними легко работать – их вес намного меньше, чем кирпича и обычного бетона, за счет этого отпадает необходимость в привлечении специальной техники и дополнительной рабочей силы.

Легкий бетон с заполнителем из пенополистирола - известный под названием полистиролбетон, представляет собой легкий бетон с минеральным вяжущим, поры которого образованы частицами вспененного пенополистирола, используемого в качестве заполнителя. Исключительно малая объемная плотность частиц вспененного пластика позволяет производить легкий бетон с объемной массой, диапазон которой может быть выбран в соответствии с требованиями конкретной области применения, и при этом бетон имеет соответственно широкий диапазон характеристик.

Легкий бетон с заполнителем из пенополистирола (полистиролбетон), теплоизоляционные штукатурки на основе пенополистиролбетона известны в течение длительного времени. В то время, как полистиролбетон известен не менее 25 лет на нашем рынке, а на западном - более 40 лет, до настоящего времени ожидания, относительно объема использования полистиролбетона оправдались только в некоторых областях применения. Однако в промышленности строительных материалов наблюдается рост интереса к полистиролбетону , указывающий на некоторые изменения в этом отношении, вызванные главным образом следующими причинами:

• полистиролбетон стал серьезной альтернативой пенобетона и газобетона, из-за более широкой области применения, простоты изготовления и значительно лучших характеристик материала
• требования по теплоизоляции зданий становятся значительно более жесткими, вследствие этого стало необходимым функциональное разделение строительных материалов на теплоизоляционные и несущую нагрузку, и эти материалы должны соответствующим образом сочетаться в элементах зданий. В этом отношении интересные решения предлагает использование легкого бетона с заполнителем из пенополистирола (полистиролбетона).

В настоящей статье рассматривается текущее состояние технологий производства полистиролбетона, уделяя должное внимание использованию переработанного полистирола, а также недавно разработанных систем на основе полистиролбетона.

Описание полистиролбетона

Легкий бетон с пенополистирольным заполнителем входит в группу чрезвычайно легких бетонов, которые производятся с использование пористых заполнителей, обычно имеющих малую прочность зерен. Решающим фактором для прочностных свойств является структура затвердевшей цементной пасты, окружающей частицы заполнителей из вспененного пластика, и влияющий на массу бетона. Кроме того, важна форма и размер зерен, а также структура поверхности используемых пенополистирольных заполнителей. В отличие от минеральных заполнителей, дозировка пенополистирольных заполнителей задается не по массе, а по объему. Таким образом, имеется возможность точно задать объем пор и, благодаря этому, объемную массу полистиролбетона, и производить полистиролбетон, имеющим структуру с закрытыми порами. Посредством выбора объемной массы бетона можно воздействовать на характеристики полистиролбетона, чтобы они лучше соответствовали конкретным требованиям. В свете сегодняшних требований представляет интерес полистиролбетон, объемная масса которого находиться в нижнем диапазоне (< 600 кг/м3). В этом случае сочетание <теплоизолирующего материала> и <бетона> в одном материале предлагает строителям оптимальную комбинацию несущих свойств, звукоизоляции, термоизоляции и огнезащиты. Уже несколько лет после изобретения пенополистиролбетона, названного Styropor (1951), компания BASF провела первые ориентировочные испытания по использованию пенополистирола в качестве заполнителя для производства полистиролбетона (стиропорбетона). Так как высокая стоимость данного сырья первоначально не позволила рентабельно использовать его в качестве легкого заполнителя, в конце 1967 года начались новые исследования, и их интенсивность стала постепенно увеличиваться. К этому времени легкие заполнители из пенополистирола стали интересной альтернативой легким минеральным заполнителям, и даже не смотря на их цену, стал наблюдаться растущий интерес к новым строительным изделиям из полистиролбетона. Чтобы создать необходимые предпосылки для их выхода на рынок, компания BASF предприняла следующие меры:

• разработка рецептур различных полистиролбетонных смесей, позволяющих воспроизводить их на практике
• подтверждение всех важных характеристик строительного материала испытаниями, проведенными официальными организациями
• разработка и распространение способов приготовления и укладки
• выполнение и оценка практических испытаний с целью подтверждения успешности применения
• помощь и технические консультации для производителей материалов в отношении разработки производственных систем.

Все эти меры пройдены в нашей стране и есть все предпосылки для активного применения полистиролбетона. В отличие от легких бетонов с минеральными заполнителями, пенобетонов, газобетонов, в случае полистиролбетона имеется возможность производства легкого бетона с объемной массой менее 200 кг/м3, и соответственно хорошими теплоизоляционными характеристиками. Вследствие этого дальнейшее развитие сконцентрировано на производстве полистиролбетона, попадающего в этот низший диапазон объемных масс, и в частности на улучшение свойств легкого бетона с пенополистирольным заполнителем, технологии производства и на разработке строительных систем с применением полистиролбетона. В качестве заполнителя полистиролбетона используется пенополистирол с объемной плотностью 10-25 кг/м3, которая не оказывает влияния на конечную прочность легкого бетона. Размер зерен вспененных частиц пенополистирола находиться в диапазоне 0,5-3,5 мм, что позволяет получать мелкопористый скелет бетона и используется сырьевой материал с размером частиц от 0,2 до 1,0 мм. Легкий пенополистирольный заполнитель обладает следующими характерными свойствами:

• чрезвычайно малая объемная масса
• хорошая теплоизоляция вспененных частиц, благодаря которой практически отсутствует поглощение воды
• сферическая форма, являющаяся предпочтительной с точки зрения статических нагрузок.

Однако, в диапазоне очень низких объемных плотностей гидрофобные свойства легких пенополистирольных заполнителей с закрытыми порами могут оказывать неблагоприятное влияние, так как малая прочность сцепления между цементным тестом и поверхностью частиц может привести к расслаиванию полистиролбетона во время приготовления и укладки. В первые годы практического применения, этому эффекту противодействовали введением добавок, улучшающих прочность сцепления. По этому пути идут ряд производителей, в основном пытаясь увеличить продажи добавок, так как западные производители и некоторые отечественные, применяют специальные марки пенополистирола с крупнопористой поверхностью частиц или специальные устройства, позволяющие без возражений укладывать бетон, не имеющий таких добавок.

Отходы пенополистирола в качестве легкого заполнителя

В Германии в настоящее время для изготовления упаковочных материалов ежегодно используется около 40 000 тонн сырья для производства пенополистирола, из которого получается пенополистирол в объеме до 2 млн.м3. Эти упаковочные материалы содержат 98% воздуха, не содержат ни в каких количествах фторхлоруглеводов, и могут подвергаться переработке для того, чтобы вновь послужить какой либо разумной цели. В наше стране тоже достаточное количество отходов, а с развитием промышленности и ростом производства изделий остро встает вопрос переработки упаковки. В этой связи были разработаны системы для вторичной переработки пенополистирола, позволяющие обеспечить полную утилизацию использованных упаковочных материалов, получаемых от промышленных, торговых предприятий и от частных потребителей. В настоящей статье мы рассматриваем только применение отходов полистирола в легких бетонах. Мелкозернистый <измельченный материал>, изготавливаемый из отходов производства пенополистирольной упаковки, пригоден для использования при производстве строительных материалов: в качестве порообразующего вещества при производстве блоков, панелей, и в качестве легкого заполнителя для производства легкого бетона (полистиролбетона).
Для использования измельченного пенополистирола в качестве легкого заполнителя требуется выполнение определенных требований с целью предотвращения снижения качества бетона. В том, что касается размеров и формы зерен, различия между <измельченным материалом> и свежеиспеченными частицами пенополистирола должны быть настолько малы, насколько это возможно:

• большая часть зерен должна иметь круглую форму
• большая часть зерен должна иметь размеры, находящиеся в диапазоне от 0,5 мм до 4,0 мм
• в измельченном материале должны отсутствовать очень мелкие частицы.

Эти требования к качеству могут быть удовлетворены при соблюдении следующих условий:

• использованием соответствующих дробилок с отделением частиц пенополистирола в тачках, в которых они сплавились между собой, так что первоначальная сферическая форма зерен в очень большой степени сохраняется
• размер частиц гранул пенополистирола, используемого для производства упаковочных материалов, обычно соответствует размеру, требующемуся для легкого пенополистирольного заполнителя, изготовленного из <свежего материала>, это достижимо при помощи использования соответствующих сит в дробилке. В настоящее время такой подготовленный <измельченный материал> предлагается некоторыми западными производителями упаковочных материалов по цене от 12 до 25 евро, что намного ниже уровня цен за свежевспененный легкий пенополистирольный заполнитель.

На российском рынке тоже присутствует <измельченный материал>, к сожалению редко удовлетворяющий вышеперечисленным требованиям. Полученные в результате 28-дневных испытаний значения прочности при сжатии и при изгибе, в каждом случае представляют собой средние значения для трех образцов. Испытания на прочность при сжатии проводились на кубах с длиной ребра 20 см, а испытания на прочность при изгибе - на брусках 70*15*15 см. Прочность при сжатии образцов полистиролбетона, изготовленных с использованием пенополистирола из <измельченного материала> - прежде всего в нижней части диапазона объемных масс полистиролбетона примерно на 40 % ниже, чем у полистиролбетона, изготовленного с использованием частиц свежего вспененного пенополистирола. Прочность на растяжение при изгибе обоих вариантов полистиролбетона в пределах указанного диапазона объемных масс находится примерно на одном уровне. Использование пенополистирола из <измельченного материала>, по сравнению со вспененным пенополистиролом не влияет на теплопроводность, так как она в первую очередь зависит от объемной массы полистиролбетона. Использование пенополистирола из <измельченного материала> не оказывает отрицательного влияния на требования к качеству, такие, как поглощение воды, морозостойкость, огнестойкость и т. п.

Технология производства полистиролбетона

Этот раздел относится к специальным выводам по технологии производства полистиролбетона от 200 до 600 кг/м3 (сухая объемная масса), обладающего хорошими теплоизоляционными свойствами и имеющего малую массу.

В отличие от легкого бетона с пенополистирольным заполнителем , имеющего плотность более 600 кг/м3, в данном случае требуется рассмотреть некоторые специальные особенности, которые оказывают существенное влияние на однородность смеси, удобоукладываемость и подачу полистиролбетона, а также на тенденцию к трещинообразованию и от усадки и расслоения.

Решающее влияние на свойства свежего полистиролбетона оказывает то, что очень большую часть его объема составляют частицы пенополистирола. В диапазоне объемной массы меньше 600 кг/м3 количество цементного раствора недостаточно, для того чтобы полностью заполнить объем <пазух> легкого заполнителя. Без внесения соответствующих добавок полистиролбетон в этом диапазоне объемной плотности можно укладывать и уплотнять только с большим трудом из-за его в основном несвязного характера.

Добавление большого количества воды будет вести к уменьшению прочности при сжатии и усилению тенденции к трещинообразованию от усадки и расслоению.

Чтобы узнать, как можно улучшить удобоукладываемость и уплотняемость полистиролбетона, производились испытания с внесением различных добавок. В результате оказалось, что наибольшие преимущества обеспечивают добавки, содержащие воздухововлекающие компоненты, а также компоненты для стабилизации и разжижжения полистиролбетонной смеси. При помощи создания очень маленьких сферических воздушных пузырей (с диаметром до 0,3 мм) объем цементного раствора увеличивается и уменьшается различие в плотности между цементным раствором и легким пенополистиролбетонным заполнением. Смесь приобретает пластичную вязкую консистенцию. Благодаря этому предотвращается всплытие пенополистирольного заполнителя даже в случае интенсивного виброуплотнения и удобоукладываемость свежего полистиролбетона значительно улучшается. Особое положение занимают белковые пенообразователи, используемые при механическом производстве воздушных пен. Они характеризуются очень стабильной структурой пены. Подвижность и великолепная адгезия этих воздушных пен оказывает исключительно благоприятное воздействие на удобоукладываемость полистиролбетона даже в случае относительно малых водоцементных отношений.

Эластичные пенополистирольные заполнители и относительно высокая пропорция воздушных пузырей не могут противодействовать усадке затвердевшего цементного теста. Однако влияние излишне большой усадки во время схватывания и тенденцию к образованию трещин можно уменьшить, поддерживая полистиролбетон влажным в течение достаточно длительного времени. На практике очень эффективным оказалось добавление в смесь совместимых с цементом армирующих волокон. Армирующие волокна в затвердевшем скелете из цементного теста в полистролбетоне принимают на себя напряжения, возникающие при растягивающей усадке и изменения температуры во время схватывания и твердения полистиролбетона, уменьшая тем самым тенденцию к образованию трещин, и значительно увеличивая прочность на растяжение при изгибе. Пена добавляется в смеситель во время приготовления смеси, для чего используется пеногенератор. Для приготовления полистиролбетона пригодны обычные смесители с принудительным перемешиванием. Гравитационные бетоносмесители пригодны только условно. Для получения качественной смеси компоненты закладываются в определенной последовательности. Время перемешивания должно составлять примерно 2 минуты. Объемная дозировка пенополистирольного гравия может изменяться в определенных пределах в зависимости от того, используется свежий вспененный материал или <измельченный материал>.