Управление технологическими процессами для обеспечения качества пенобетона неавтоклавного твердения

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 

 

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение 

высшего образования  

«Томский государственный архитектурно-строительный университет» 

 

 

 
 

А.Б. Стешенко, А.И. Кудяков 

   
 

УПРАВЛЕНИЕ  

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ  

ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ПЕНОБЕТОНА 

НЕАВТОКЛАВНОГО ТВЕРДЕНИЯ 

 

 

Учебное пособие 

 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 

Томск 

Издательство ТГАСУ 

2021

УДК 666.973.6-021.465(075.8) 
ББК 38.331.71я73 
         С799 
 

Стешенко, А.Б. 

Управление технологическими процессами для обеспечения ка
чества пенобетона неавтоклавного твердения : учебное пособие / 
А.Б. Стешенко, А.И. Кудяков. – Томск : Изд-во Том. гос. архит.строит. ун-та, 2021. – 156 с. – Текст : непосредственный. 

ISBN 978-5-93057-972-7 

 

В учебном пособии рассмотрены технологические приемы управления 

качеством цементного пенобетона неавтоклавного твердения с пластифицирующими 
(Неолас 
5.2, 
глиоксаль 
кристаллический) 
и 
микро
армирующими (полипропиленовая фибра, базальтовое волокно и хризотиласбестовое волокно) добавками. Использованы методологии системного 
подхода при управлении технологическими процессами на всех этапах 
жизненного цикла теплоизоляционнного и конструкционно-теплоизоляционного пенобетона со средней плотностью 500 кг/м3 и 600 кг/м3 
улучшенного качества с пониженной усадкой. 

Учебное 
пособие 
предназначено 
для 
подготовки 
бакалавров 

по направлению 08.03.01 «Строительство», профиль 08.03.01.05 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций» при изучении 
дисциплин «Современные строительные материалы», «Технология бетона, 
изделий и конструкций», «Энергоэффективные технологии производства 
строительных материалов», а также может быть использовано магистрантами 
и аспирантами при выполнении курсовых проектов и ВКР.  

 

УДК 666.973.6-021.465(075.8) 

ББК 38.331.71я73 

 

Рецензенты: 
докт. техн. наук, профессор кафедры «Теоретическая и прикладная физика» НГАУ А.П. Пичугин; 
канд. техн. наук, доцент кафедры «Строительные материалы и технологии» ТГАСУ Л.А. Аниканова.  
 
ISBN 978-5-93057-972-7
© Томский государственный

архитектурно-строительный
университет, 2021

© Стешенко А.Б, 

Кудяков А.И., 2021

С799

ОГЛАВЛЕНИЕ 

 

Введение ..................................................................................................... 4 
1. Технологические процессы изготовления пенобетона .................. 7 

1.1. Классификация и свойства пенобетона ......................................... 9 
1.2. Усадочные деформации: виды и причины их возникновения .. 18 
1.3. Способы снижения усадочных деформаций и повышения 
однородности параметров качества .................................................... 37 
1.4. Методология управления качеством пенобетона   
с пониженной усадкой ......................................................................... 48 
Контрольные вопросы .......................................................................... 54 

2. Процессы поризации цементного теста и камня .......................... 56 

2.1. Характеристика сырьевых материалов ........................................ 56 
2.2. Методики проведения исследований ........................................... 63 
2.3. Пенообразующая способность пенообразователей   
с модифицирующими добавками ........................................................ 69 
2.4. Влияние модифицирующих добавок на свойства   
цементного теста и камня .................................................................... 76 
Контрольные вопросы .......................................................................... 88 

3. Влияние микроармирующих и пластифицирующих добавок   
на свойства пенобетонных смесей и пенобетона .............................. 89 

3.1. Проектирование составов пенобетона ......................................... 89 
3.2. Оптимизация технологических режимов приготовления 
пенобетонной смеси ............................................................................. 92 
3.3. Влияние модифицирующих добавок на свойства   
пенобетонной смеси ........................................................................... 109 
3.4. Свойства пенобетона ................................................................... 114 
3.5. Эксплуатационные свойства разработанных пенобетонов ..... 121 
3.6. Технология приготовления пенобетона  
с пониженной усадкой ....................................................................... 139 
Контрольные вопросы .................................................................. 146 

Библиографический список ............................................................... 148 

 

ВВЕДЕНИЕ 

 
В Федеральном законе «Об образовании в Российской Фе
дерации» № 273-ФЗ большое внимание уделяется образовательным технологиям в университетах, направленным на приобретение студентами знаний, умений и навыков, формирующих 
компетенции установленного уровня и объема, позволяющих 
осуществлять строительную деятельность с высокой эффективностью и результативностью. Модернизация образовательного 
процесса и подготовка компетентных специалистов по производству строительных материалов и изделий является необходимым условием формирования инновационной экономики 
в строительном комплексе, обеспечения ресурсо- и энергобережения, а также комфортного проживания и безопасности населения в России. 

В основу модернизации системы образования закладыва
ются принципы проектной деятельности, системного подхода 
к управлению процессами на протяжении всего жизненного 
цикла здания или отдельного вида строительного изделия 
с обеспечением требуемого качества, включая экономичность, 
безопасность и конкурентную способность. 

Основным материалом по назначению и объему использо
вания при строительстве ограждающих конструкций энергосберегающих зданий и особенно индивидуального жилья является 
цементный поризованный (ячеистый) бетон. Качество цементного пенобетона неавтоклавного твердения, а также надежность 
его эксплуатации в конструкциях зданий зависит от многих технологических факторов при его производстве. 

При изготовлении пенобетона и изделий высокого каче
ства необходимо использовать современные методологии и системы управления качеством. В соответствии с национальным 
стандартом ГОСТ Р ИСО 9000–2015 [16] под качеством понимается степень соответствия совокупности присущих характеристик объекта требованиям технических регламентов, нацио

нальных стандартов и технических условий. Пенобетон должен 
соответствовать параметрам качества, установленным национальным стандартом ГОСТ 25485–2019 «Бетоны ячеистые. Технические условия» [9], а изделия из него требованиям 
ГОСТ 21520–89 «Блоки из ячеистых бетонов стеновые мелкие. 
Технические условия» [7]. Основными параметрами качества 
пенобетонных блоков, обеспечивающих эксплуатационную 
надежность ограждающих конструкций здания в целом, а также 
комфортные условия для проживания человека в нем, являются: 
прочность на сжатие, теплопроводность и усадочные деформации пенобетона. Прочность на сжатие пенобетона обеспечивает 
несущую способность конструкций здания, а также находящихся в нем людей и предметов. Прочность пенобетона оценивается 
классом по прочности на сжатие. По параметрам теплопроводности пенобетона рассчитывают толщину ограждающих конструкций для обеспечения требуемого теплосопротивления, которая регламентируется региональными условиями. Усадочные 
деформации оказывают отрицательное воздействие как на прочность и несущую способность, так и на теплопроводность пенобетона и теплосопротивление ограждающих конструкций. Поэтому в процессе разработки оптимальных рецептур и практических рекомендаций технологических процессов производства 
пенобетонных изделий необходимо минимизировать усадочные 
деформации. 

В учебном пособии приведены сведения по технологиче
ским приемам оптимизации составов и совершенствования качества пенобетона для приобретения студентами определенных 
знаний и навыков при выполнении научно-исследовательских 
работ и по результатам исследований разработки практических 
рекомендаций в виде технологических регламентов и технических условий. 

Пособие предназначено для бакалавров специальности 

«Производство строительных материалов, изделий и конструкций», магистрантов и аспирантов, заинтересованных в получе

нии знаний и навыков их применения в управлении технологическими процессами при обеспечении качества различных материалов и решении проблем производства и эффективного ресурсного обеспечения строительства современными, долговечными, малоэнергоемкими строительными материалами.  

При изучении дисциплин по производству строительных 

материалов студентам необходимо решить следующие задачи: 

 изучить современные технологии изготовления пенобе
тона; 

 освоить системный подход в управлении качеством 

строительных материалов; 

 обосновать выбор технологического приема для реше
ния поставленной научной и практической задачи; 

 приобрести навыки проведения экспериментальных ис
следований изучаемых строительных материалов; 

 освоить методику анализа полученных результатов ис
следований и формулировки заключений по механизму структурообразования, а также возможность корректировки технологических процессов с учетом полученных научных результатов. 

Знания, умения и навыки, приобретенные при освоении 

дисциплин по производству современных строительных материалов, являются основой для выполнения курсовых и выпускных 
квалификационных работ с элементами научного исследования 
в области строительного материаловедения. 

 
 
 
 
 

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ  

ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕНОБЕТОНА 

 
В строительном комплексе России наблюдается тенденция 

снижения индустриального строительства и увеличения доли 
индивидуального жилищного строительства (ИЖС), осуществляемого за счет собственных и заемных средств для своих нужд. 
Площадь объектов ИЖС, введенных в России в ноябре 2020 г., 
составила 4,9 млн м2, что на 42 % больше, чем в ноябре 2019 г. 
По данным Росстата, за 11 мес. в 2020 г. было построено 
64,4 млн м2 (прирост +1 %), из них 34 млн м2 – это объекты 
ИЖС (прирост +4 %). По данным аналитического центра 
«Дом.РФ», 40 % россиян наиболее предпочтительным объектом 
для проживания, особенно на фоне самоизоляции и перевода 
на дистанционную работу, считают ИЖС [71]. 

Минстроем России разработана Программа развития ИЖС 

на 2020–2024 гг. Целью программы является повышение доступности и качества жилья для граждан России и увеличение 
объемов ввода жилой площади до 40 млн м2 в год [64]. 

При строительстве ресурсосберегающего и экономичного 

жилья повышается потребность в энергоэффективных поризованных стеновых материалах, отвечающих современным требованиям. К таким эффективным стеновым материалам относится 
цементный пенобетон неавтоклавного (естественного) твердения. Поровая структура пенобетона формируется преимущественно на стадии перемешивания цементной смеси и формования из нее изделий. Поэтому температура окружающей среды 
мало влияет на процесс порообразования, что позволяет использовать пенобетон как при заводском изготовлении изделий, так 
и при монолитном возведении конструкций в строительстве индивидуального жилья. Развитие ИЖС позволит обеспечить хороший синергетический эффект в экономике России – решение 
программы обеспечения граждан комфортным жильем и повышение вклада строительства в ВВП.  

Значительную долю в себестоимости объектов строитель
ства составляют строительные материалы, изделия и конструкции. Для снижения стоимости индивидуального жилья при одновременном повышении качества и комфортности зданий 
необходимо использовать эффективные ресурсосберегающие 
и экологически чистые строительные материалы, изделия и конструкции. Строительным материалом, удовлетворяющим ука-
занным требованиям, является пенобетон – разновидность ячеистого бетона. 

Особенностью пенобетона является мелкопористая струк
тура. При такой структуре пенобетона обеспечивается небольшая средняя плотность и коэффициент теплопроводности, сравнительно малая сорбционная влажность, хорошая морозостойкость и др. 

В номенклатуре стеновых материалов строительной про
мышлености Российской Федерации основное место занимают 
два основных вида ячеистого бетона: газобетон автоклавного 
твердения и пенобетон естественного твердения. Данные материалы в основном взаимозаменяемы и производятся в соответствии с национальным стандартом ГОСТ 25485–2019 [9].  

В России исследования по пенобетону начали проводиться 

с 1922 г., среди них работы П.Г. Фреймарка (г. Ростов-на-Дону), 
Г.Н. Гензеля (г. Ленинград), Н.В. Богдановой, А.А. Брюшковой 
(г. Москва). Массовое производство пенобетона и использование его в качестве эффективного стенового материала началось 
в России с 1930 г. 

С 1938 г. в СССР был организован промышленный выпуск 

плит покрытий промышленных зданий и стеновых блоков из 
автоклавного пенобетона. Широкое производство пенобетонных 
изделий развернулось в послевоенный период, что позволило 
существенно развить индустриальное крупноблочное и крупнопанельное домостроение.  

В настоящее время в России над совершенствованием 

и созданием новых современных технологий пенобетона повы

шенного качества активно работают фирмы: АО «Строминноцентр», г. Москва; промышленная группа «Холдинг СОВБИ», 
г. Санкт-Петербург; ООО «Омский пенобетонный завод», 
г. Омск; ООО «УРАЛ ОПТ», г. Екатеринбург; компания «ССМХолдинг», г. Москва; ООО «Куб Завод», г. Самара; OOO «Ленинградский завод строительных материалов», г. Санкт-Петербург; 
ООО «Завод строительных материалов № 2», г. Челябинск; 
ООО «Строительные 
технологии 
Сибири», 
г. Новосибирск; 

ООО ПКФ «БЕТТА», г. Томск. 

Решением проблемы повышения качества поризованных 

бетонов занимаются такие исследователи, как Л.Б. Моргун, 
В.Н. Моргун (г. Ростов-на-Дону), В.И Удачкин, А.П. Меркин 
(г. Москва), Ю.В. Пухаренко, В.А. Пинскер (г. Санкт-Петербург), 
Л.Д. Шахова, А.С. Коломацкий, В.В. Строкова (г. Белгород), 
А.Е. Местников (г. Якутск), А.И. Кудяков (г. Томск). 

Накопленные за 100 лет системные методы и результаты 

исследований, практический опыт изготовления изделий из пенобетона, проектирования, строительства и эксплуатации зданий с пенобетонными конструкциями позволяют с использованием современных методологических принципов разработать 
совокупность эффективных процессов на всех этапах жизненного цикла и управлять ими с использованием цифровых технологий. С их помощью возможно изготовить качественный стеновой материал для ИЖС, удовлетворящего требованиям безопасности, комфортности проживания, низкой ресурсоемкости и себестоимости. 

 
1.1. Классификация и свойства пенобетона  
 
Пенобетоны классифицируются: 

 по назначению – конструкционный, конструкционно
теплоизоляционный, теплоизоляционный со средней плотностью 900–1200 кг/м3, 500–800 кг/м3 и менее 500 кг/м3 соответственно; 

по способу твердения – автоклавные (твердеющие 

в среде насыщенного пара при давлении, выше атмосферного) 
и неавтоклавные (твердеющие в естественных условиях или 
в среде насыщенного пара при атмосферном давлении); 

 по виду основного вяжущего – цементные (содержание 

портландцемента по массе более 50 %), известковые (содержание извести-кипелки по массе более 50 %, шлака и гипса или 
цемента до 15 %), шлаковые (содержание шлака по массе более 
50 %, остальное известь, гипс или щелочная добавка), зольные 
(содержание высокоосновных зол по массе более 50 %), смешанные вяжущие (содержание портландцемента по массе 
от 15 % до 50 %, известь или шлак остальное); 

 по виду кремнеземистого дисперсного компонента – 

на кварцевых или других природных песках, а также на вторичных продуктах промышленности – зола-унос ТЭС или гидроудаления, отходы обогащения. 

Наименования пенобетонов должны включать указанные 

классификационные признаки: цементный пенобетон неавтоклавного (естественного) твердения, пенозолосиликат автоклавного твердения, пеногипсобетон, пеношлакобетон и т. д. 

Пенобетон как строительный материал в последнее время 

занимает лидирующие позиции в строительстве ограждающих 
конструкций благодаря своим хорошим техническим характеристикам (рис. 1). 

Рассмотрим свойства пенобетона. 
1. Прочность. В отечественных и европейских нормах 

прочность бетона характеризуется классами. Класс бетона устанавливается по значению средней прочности бетона и коэффициента вариации прочности бетона. Коэффициент вариации 
прочности бетона характеризует однородность показателя прочности бетона. 

Согласно ГОСТ 25485–2019 [9] для пенобетонов установ
лены следующие классы, характеризующие прочность бетона 
на сжатие в 28-суточном возрасте: В0,5; В0,75; В1; В2; В2,5;