Полистиролбетон представляет собой композиционный материал, в состав которого входит портландцемент, пористый заполнитель, в качестве которого выступает полистирол вспененный гранулированный (ПВГ), а также модифицирующие добавки (ускорители схватывания, пластификаторы и  т. д.).

Состав полистиролбетона назначается расчетно-экспериментальным методом в соответствии с требованиями ГОСТ 27006-86 на основе опытных замесов с использованием имеющихся материалов и с учетом технологических параметров оборудования по приготовлению, укладке и уплотнению полистиролбетонной смеси и твердения полистиролбетона.

Ориентировочные расходы материалов для приготовления полистиролбетона могут приниматься в соответствии с Таблицей*.

 Таблица (*)

(*) Данные в таблице представлены в соответствии с откорректированным технологическим регламентом на производство изделий из полистиролбетона, утвержденным ОАО  Технологический институт «ВНИИЖЕЛЕЗОБЕТОН».

 Продукт новейших строительных технологий, полистеролбетон, сочетает в себе отличные конструкционные свойства и свойства утеплителя. Он объединяет в себе достоинства таких известных материалов, как бетон (прочность), дерево (легкость обработки) и пенополистирол (высокие тепло- и звукозащитные свойства).

Полистиролбетон, благодаря своим уникальным качествам, как нельзя лучше соответствует требованиям к сопротивлению теплопередаче:
• он более долговечен (в отличие от полимерных материалов, которые значительно быстрее стареют и разрушаются);      
• обладает низкой плотностью (D200-D500); 
• удовлетворительной прочностью (прочн. на сжатие – от 0,2-2,0 МПа);  
• очень низкой теплопроводностью (0,07- 0,145 Вт/м°С);
• негорюч - когда под действием огня разрушается весь пенопласт, то остается матрица, сохраняющая практически все свойства материала;
• экологически безопасен (из вспененного полистирола сегодня делаются продуктовые лоточки);

• обладает низкой сорбционной влажностью - 4-6% (что позволяет      материалу сохранять низкие значения  теплопроводности в условиях повышенной влажности);
• как следствие, высокой морозостойкостью (F25-F100);

Материал биологически нейтрален, устойчив к микроорганизмам, плесени, гниению, не имеет запаха и не оказывает влияние на физиологию человека, стоек к воздействию пластификаторов и большинству растворителей, бензина, дизельного топлива, минерального масла, солям почвы, слабых растворов кислот и щелочей. Блоки из него водонепроницаемы, не боятся воздействия прямых солнечных лучей, легко поддаются обработке, выполнены без стальной арматуры, а значит, не создают помех радио волнам, отсутствует искажение геомагнитного поля внутри помещений.

К достоинствам полистиролбетона также относят возможность варьирования в широких пределах его плотности. 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. Также, в отличие от пенобетонов и газобетонов, несложно получать полистиролбетон плотностью менее 200кг/куб.м, обладающий повышенными теплоизоляционными свойствами.

От пенобетона полистиролбетон отличается в первую очередь свойствами заполнителя.

Пенополистирольный заполнитель гораздо легче традиционных заполнителей (керамзита, перлита, вермикулита), обладает заметно меньшим водопоглощением и теплопроводностью.

Полистиролбетон, в отличие от своих конкурентов:  
• быстрее схватывается и твердеет;

• не дает усадки;
• резко сокращает сроки распалубки;

• очень быстро набирает высокие прочностные характеристики, в результате чего, спустя сутки после заливки, готов к транспортированию на большие расстояния;
• имеет меньшие требования к сырьевым компонентам (например, в пенобетоне использование пенообразователей разных марок приводит к качественному пересмотру рецептур, даже в пределах одной марки не обеспечена стабильность показателей пенообразователя и т. д.);   
• в полистиролбетоне изменение марки цемента, качества песка не приводит к таким критическим изменениям физико-механических свойств получаемого материала.

При этом полистиролбетон сохраняет все положительные свойства легких и ячеистых бетонов. Показатели длительной прочности, морозостойкости и влагостойкости полистиролбетона на порядок выше, чем у ячеистых бетонов.

 Снижая  плотность бетона посредством применения пенополистирола в качестве заполнителя, строители  достигают следующих положительных результатов:

• снижение массы конструкций - один блок заменяет 17 кирпичей и весит не более 22 кг;

• снижение нагрузки на фундамент;  
• повышение теплоизоляционных свойств;

• снижение затрат на отопление вследствие более низкой теплопроводности полистиролбетона по сравнению с другими материалами;

• экономия сметной стоимости строительства на 12-12,5 % за счет дополнительной площади, получаемой при более тонких

полистиролбетонных стенах; 
• снижение трудозатрат в 3 раза и   как   следствие   увеличение  производительности труда.

Диапазон применения полистиролбетона очень широк:

- ограждающие конструкции каркасных зданий;

- несущие стены и перегородки;

- заливка полов (стяжка);

- изготовление штучных блоков и плит;

- утепление стен уже построенных зданий;

- утепление чердаков, кровли.

Полистиролбетон может применяться как в виде готовых блоков так и путем монолитной заливки с приготовлением заливаемой массы непосредственно на объекте.

Стеновые блоки из полистиролбетона

Накопленный за последнее время опыт строительства энергоэффективного жилья убедительно показал высокие технико-экономические преимущества однослойных ограждающих конструкций из полистиролбетона: по стоимости 1м² наружных стен полистиролбетонные стены в 1,5-2,0 раза дешевле стен из ячеистого бетона, кирпичных стен с утеплителем и навесных панелей.

Стеновые блоки из особо легкого полистиролбетона представляют новое поколение строительных материалов, предназначенных для устройства теплоэффективных наружных стен в соответствии с новыми повышенными требованиями СНиП для зданий различного назначения в жилищном, гражданском и промышленном строительстве.

Расчетная толщина блоков из модифицированного полистиролбетона в 1,5-2 раза меньше: она составляет для условий большинства климатических регионов России (при количестве градусо-суток до 9000) от 25 до 50 см.

При этом полистиролбетонные блоки           
• не горючи, при оштукатуривании или облицовке кирпичом могут применяться при  строительстве  зданий I категории  огнестойкости  и  класса

пожаростойкости СО, т.е. до 25 этажей включительно,   
• биостойкие, не повреждаются грызунами,                                                             • имеют высокую технологичность строительства – легко пилятся, штробятся, гвоздятся (для придания любой геометрической формы, устройства каналов для скрытой проводки).

Весьма перспективно использование легких бетонов в трехслойных ограждающих конструкциях: в наружных стеновых панелях, в панелях покрытий, чердачных перекрытий, перекрытий над техподпольями. Здесь наружный и внутренний (со стороны помещения) слои выполняются из модифицированных конструкционных легких бетонов классов по прочности на сжатие В12,5-В20, а средний утепляющий слой – из модифицированного полистиролбетона марок по плотности D350-D400.

Основные технические свойства модифицированного полистиролбетона для сборных изделий и конструкций:

-γ_о=250-350 кг/м³;

-коэффициент теплопроводности при использовании шлакопортландцемента (ШПЦ) λ_о= 0,070-0,090 Вт/м^оС, малоклинкерного композиционного вяжущего (МКВ) λ_о= 0,057-0,074 Вт/м^оС;

-марки по морозостойкости – F100-F200;

- усадка при использовании – 1,0-1,5 мм/м

Основной особенностью таких конструкций, существенно отличающей их от традиционных трехслойных и двухслойных с плитным утеплителем из пенополистирола или минплиты является работа их под нагрузкой единым монолитным сечением. Это обусловлено достаточным сцеплением полистиролбетона с конструкционными легкими бетонами.

Основные их преимущества:

1.Повышенная   долговечность    конструкций,   высокие

теплозащитные свойства в течение всего проектного срока эксплуатации зданий;

2.Пониженный на 20-40%  расход арматуры и уменьшенная на 20-30% себестоимость изготовления;

3.Более высокая теплотехническая однородность благодаря исключению «мостиков холода» между наружными слоями в трехслойных стеновых панелях;

4.Более благоприятные условия влагомассопереноса через конструкцию за счет близости величин гидрофизических характеристик используемых в ее слоях - легких бетонов и в связи с этим улучшенные санитарно-гигиенические условия.

 2.3. Использование полистиролбетона в каркасно-монолитном строительстве

Еще более эффективен для применения в ограждающих конструкциях с высокими теплозащитными свойствами монолитный полистиролбетон с высокопоризованной и пластифицированной матрицей (МПВМ).

В частности, более высокая теплотехническая эффективность его в наружных стенах обусловлена,

-во-первых, меньшей возможной плотностью и, следовательно, теплопроводностью, т.к. здесь не требуется регламентирование прочности монолитной теплоизоляции;

-во-вторых, отсутствием швов из относительно высокотеплопроводного (λ_о=0,52-0,58 Вт/ м^оС ) цементно-песчаного раствора в стеновой кладке, которые уменьшают на 20-30% сопротивление теплопередаче стены.

Монолитный полистиролбетон  применяется при возведении самонесущих наружных стен каркасных зданий в несъемной опалубке различных видов, выполняющей одновременно в фасадах защитно-декоративные функции, или для утепления плит покрытия.

При γ_о МПВМ от 150 кг/м³ (для стен коттеджей и малоэтажных зданий) и до 250 кг/м³ (для стен многоэтажных зданий) величина  λ_о составляет всего от 0,055 до 0,075 Вт/ м^оС.

Высокопоризованные (объем воздухововлечения до 30%) и практически нерасслаивающиеся полистиролбетонные смеси изготовляются непосредственно на строящемся объекте, транспортируются бетононасосами и укладываются в опалубку без виброуплотнения с помощью специальной мобильной установки.

Преимущества метода:

-строительство можно вести круглогодично, т.к. полистиролбетон возможно заливать и при отрицательных температурах, с добавлением необходимых компонентов;         
-полистиролбетон - неавтоклавного твердения, безусадочный;
-применение полистиролбетона снижает себестоимость                 строительства по сравнению с кирпичными стенами на 30-40%;
-на стройплощадке отсутствует тяжелая подъемная техника;
-время строительства сокращается в 1,5-2 раза, так индивидуальный жилой дом возводится бригадой из 6 человек за 40-50 рабочих дней;

-по теплотехническим параметрам полистиролбетон не уступает деревянным брусчатым стенам;

-при возведении зданий из полистиролбетона (стены, перекрытия, перегородки) масса его в 3 раза меньше чем здания из кирпича, железобетона и керамзитобетона, следовательно, и фундамент будет экономичным.

2.4. Теплоизоляционные изделия.

Полистиролбетонный пол 

Особой популярностью в последнее время стала пользоваться технология утепления полистиролбетоном полов и межэтажных перекрытий - для утепления достаточно толщины слоя в 5 см. (уровень шума при этом снижается не менее чем на 12-15 Дб.). И прямо на поверхность полистиролбетона можно сразу укладывать любое напольное покрытие.

Конструкция пола:     
1. Монолитный слой полистиролбетона – 5 см,
2. Стяжка бетонная – 4 см.

Бетонная стяжка может быть выполнена с упрочнителем бетонных промышленных полов.         При выполнении работ в зимнее время вводятся противоморозные добавки.

Полистиролбетонный пол – материал, изготавливаемый на основе поризованной цементно-песчаной смеси, в состав которой вводится в качестве наполнителя пенополистирол и добавляются модификаторы бетона.

В результате чего получен новый материал, значительно улучшающий характеристики пенобетона по теплоизоляции, звукопоглощению, морозоустойчивости, снижению объемного веса, сокращении времени набора прочности и улучшению прочностных характеристик.

3.Производство полистиролбетонных изделий

Модифицированный полистиролбетон изготовляется в сборном  и монолитном вариантах на базе в основном   отечественных   сырьевых   материалов  и при использовании только отечественного технологического оборудования.

Технология производства полистиролбетона очень проста. В обычный бетон добавляются (до 90%) гранулы вспененного полистирола (ПСВ-с). Плюс в зависимости от условий производства и требований к конечному продукту в раствор добавляются всевозможные добавки.Влажность гранул не должна превышать 15% по массе.
В качестве вяжущего следует применять портландцемент марки 400 или 500, ГОСТ10178.

Для получения однородной смеси вводятся специальные добавки (воздухововлекающие, пластифицирующие, регулирующие твердение)   ГОСТ 24211.

Разработаны технологии изготовления полистиролбетонных элементов стен, технические решения стен применительно к конкретным проектам зданий с обеспечением поставки элементов кладки на строительный объект, а также технические решения ограждающих конструкций с применением монолитного полистиролбетона, технологии и оборудование для его приготовления, транспортирования и укладки.

Производство пенополистирольных блоков может быть осуществлено с использованием стандартного технологического оборудования.

Стоимость серийно производимой установки для производства гранулированного пенополистирола путем его вспенивания из бисера производительностью 15 м³ в час составляет 120-150 тыс. рублей.

Ориентировочная стоимость оборудования для линии по производству 5-15тыс.м³/год полистиролбетонных блоков, перемычек или теплоизоляционных плит составляет 1,0-2,0 млн.рублей (без стоимости строительно-монтажных работ). При наличии линии по приемке, подаче, хранению и дозированию цемента стоимость оборудования линии будет меньше на 30-40%.

Разработаны предложения по организации производства полистиролбетонных блоков, включающие:

-принципиальную схему по размещению технологического оборудования;

-основные параметры технологического оборудования для линий производительностью от 5 до 15 тыс. м³/год;

-ориентировочные стоимости основного технологического оборудования;

-ориентировочные производственные площади, необходимые для размещения технологического оборудования для линий производительностью 5-15 тыс. м³/год;

-конструктивные особенности технологического оборудования, используемого для приготовления полистиролбетонных блоков;

-предложения по приобретению компонентов полистиролбетонной  смеси;

-предложения по приобретению основного технологического оборудования.