К вопросу о коррозионной стойкости и долговечности автоклавных газобетонов

В статье приведены результаты исследований влияния свободной извести в стеновых изделиях из ячеистых бетонов автоклавного твердения на морозостойкость. Выполнен количественный фазовый анализ с расшифровкой минералогического состава газобетонов, в которых содержание СаО варьировалось от 0,04 до 2,86%. Установлено, что величина свободного СаО в составе газобетонов коррелирует с маркой по морозостойкости. Чем меньше свободного СаО, тем выше марка по морозостойкости. По результатам приведенных исследований высказано предположение, что более точное прогнозирование долговечности газобетона можно осуществлять по двум факторам: количеству свободного СаО и содержанию минералов тоберморитового ряда в его составе.

The results of studies of the effect of free lime in cellular concrete wall products of autoclave hardening on frost resistance are presented in this paper. A quantitative phase analysis was performed to decipher the mineralogical composition of aerated concrete, in which the CaO content ranged from 0.04 to 2.86%. It was established that the amount of free CaO in the composition of aerated concrete correlates with the brand of frost resistance. The less free CaO, the higher the frost resistance grade. Based on the results of these studies, it is suggested that a more accurate prediction of the durability of aerated concrete can be carried out based on two factors: the amount of free CaO and the content of tobermorite minerals in its composition.

Cогласно последним результатам проведенного Национальной ассоциации производителей автоклавного газобетона (НААГ) исследования, производство автоклавного газобетона в 2024 году увеличилось на 7,8% и составило 17,2 млн м3, что является рекордом для отрасли. Ранее максимальный результат был зафиксирован в 2023 году – 16 млн м3. Отмечается несколько опережающая динамика производства АГБ в 2024 году в сравнении с динамикой темпов роста жилищного строительства [1].

С накоплением опыта строительства и эксплуатации зданий из ячеистых блоков автоклавного твердения выявляются новые виды дефектов, требующие определения причин возникновения и разработки мер по их предотвращению.

Появляются претензии со стороны потребителей на разрушение блоков после первой зимовки на открытых складах и даже в недостроенных зданиях (фото 1).

В предыдущих работах мы показали, что основной причиной разрушения автоклавного газобетона практически во всех случаях является коррозия выщелачивания [2, 3].

Фото 1. Разрушение ячеистобетонных блоков автоклавного твердения на строительной площадке

Жилые здания в Российской Федерации по долговечности подразделяются на 6 групп капитальности. Здания, стены которых возведены из газобетонных блоков, можно отнести к 3 группе капитальности, т.е. здания каменные облегченные (табл. 1). Срок службы таких строений должен составлять не менее 100 лет, со степенью долговечности I или II.

Таблица 1. Группы капитальности жилых зданий.

Для обеспечения указанной долговечности зданий в процессе строительства необходимо использовать коррозионностойкие стеновые материалы, это означает, что автоклавный газобетон должен соответствовать таким требованиям.

Понятно, что изделия из ячеистых бетонов, показанные на фото 1, не соответствуют такой степени долговечности.

В соответствии с ГОСТ 31359-2024 и 31360-2024, автоклавный газобетон предназначен для использования в наружных стенах зданий и сооружений с сухим, нормальным и влажным режимами эксплуатации в неагрессивной среде.

В указанных нормативных документах регламентировано также, что при транспортировании и хранении изделий должна быть обеспечена защита изделий от механических повреждений и увлажнения.

Хранение газобетонных изделий у изготовителя и потребителя должно осуществляться на ровных подготовленных площадках, на подкладках или поддонах. Однако, как показывают представленные фотографии, условия хранения, установленные стандартами, часто нарушаются, особенно в частном домостроении. Частично эти нарушения может компенсировать упаковка в термоусадочную или стретч-пленку.

Известно, что наиболее активным компонентом, принимающим участие в коррозионных процессах является оставшаяся в газобетоне известь (свободный СаО). Именно от ее количества зависит, насколько скоро может начаться, и как быстро и глубоко будет проходить процесс коррозии газобетонов.

Европейские стандарты DIN и технологические требования немецких производителей технологических линий содержат методику определения «Содержания свободной извести» в готовой продукции. В ней указано, что содержание свободной извести в готовом газобетоне должно составлять не более 1%.

Несмотря на то, что разработчики методики не приводят причину определения этого показателя, нами установлено, что именно эта цифра и является определяющим показателем качества гидросиликатной связки и долговечности автоклавного газобетона, а ее определение является экспресс- методом прогнозирования долговечности.

Исследования авторов [2, 3], показали, что в незащищенном автоклавном газобетоне, не разрушенном после нескольких сезонов хранения на открытом складе, содержание свободной извести составляет до 0,05%, а газобетон, разрушенный после открытого хранения, содержит более 1,5% свободной СаО. Таким образом, менее долговечными оказались газобетоны с повышенным содержанием свободной извести.

Важнейшим параметром, характеризующим долговечность автоклавных бетонов, в действующих нормативных документах, является марка по морозостойкости. Ранее, авторами проводились исследования по установлению зависимости марки по морозостойкости газобетонов от качественного состава гидросиликатной связки. Установлено, что, чем ниже содержание тоберморита в составе газобетона, тем ниже его марка по морозостойкости [3].

Нами проведен расширенный эксперимент на шести партиях газобетона, произведенного на разных предприятиях Российской Федерации и ближнего зарубежья. Количество свободной извести в них определялось по методике, описанной в [3] (фото 2).

Фото 2. Лабораторная установка для определения свободного СаО в газобетонах

Для исследуемых образцов выполнен количественный фазовый анализ с расшифровкой минералогического состава газобетонов, имеющих различные качественные характеристики. В частности, содержание СаО в них варьировалось от 0,04 до 2,86%, поэтому данный эксперимент можно считать показательным.

Для проведения анализа пробы газобетона были направлены в лабораторию физических и химических методов исследований минерального вещества Института геологии и геохимии УрО РАН (г. Екатеринбург).

Фазово-минеральный состав (полуколичественный) определялся в лаборатории ИГГ УрО РАН методом рентгеновской дифрактометрии с использованием дифрактометра XRD-7000 (Shimadzu, Япония) (методика РФА №88-16360-119-01.00076-2011).

Фильтрованное Cu Ka излучение, порошковые пробы исследовались в области углов 3-70° со скоростью 1°/мин. Расчет содержания минеральных фаз (полуколичественное определение) производился по программному комплексу SIROQUANT. Результаты всех исследований представлены в табл. 2.

Таблица 2. Сводная таблица результатов фазово-минерального состава, химических и физико-механических показателей газобетонов.

Приведенные результаты демонстрируют хорошую корреляцию между содержанием свободной извести и маркой по морозостойкости газобетона. Чем меньше свободного СаО, тем выше марка по морозостойкости. Однако, для последнего образца эта зависимость не прослеживается, что, вероятно, связано с низким содержанием тоберморита в его составе. Таким образом, считаем, что более точное прогнозирование долговечности газобетона можно осуществлять по двум факторам: количеству свободного СаО и содержанию минералов тоберморитового ряда в его составе.

В российских стандартах на автоклавный газобетон и изделия из него отсутствуют требования к определению содержания свободной извести в готовой продукции. Однако результаты наших исследований подчеркивают необходимость изучения этого вопроса.

При накоплении достаточного объема статистических данных следует рассмотреть вопрос о включении контролируемого показателя «содержание свободной извести» в нормативные документы на автоклавный газобетон для каждой партии готовой продукции.

Определение содержания свободной извести и фазово-минерального состава позволяет прогнозировать коррозионную стойкость газобетона, своевременно корректировать составы смесей и режимы автоклавной обработки для обеспечения долговечности продукции.

Библиографический список

1. Рынок автоклавного газобетона в России 2024 год. Москва. НААГ 2025, – 7 с.

2. Кафтаева, М.В. Зависимость морозостойкости автоклавных газосиликатов от качественного состава гидросиликатной связки / М.В. Кафтаева, А.А. Ренгач, Н.А. Войтеховская, С.П. Жигулин // Технологии бетонов, 2019, №11-12, с. 12-14.

3. Кафтаева, М.В. Дефекты автоклавных газобетонов после их производства / М.В. Кафтаева // Технологии бетонов, 2024, №5 (196), с. 25-31.