Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

5.1.8 Разработка магнезиального ячеистого пенобетона с низкой 
сорбционной влажностью 
Магнезиальные пенобетоны, полученные на основе вяжущих с низким 
содержанием оксида магния в основном, имеют показатели сорбционной 
влажности, соответствующие крайним допустимым по государственному 
стандарту значениям. Однако, необходимость понижения данного показателя 
остается актуальной, так как повышение влажности ячеистых бетонов 
способствует повышению их теплопроводности и, следовательно, снижению 
теплоизоляционных свойств готовых изделий.
Эксперимент по снижению гигроскопичности магнезиальных 
пенобетонов проводили с учетом разработанных ранее параметров, 
обеспечивающих оптимальное структурообразование магнезиального камня. 
Для понижения гигроскопичности материала, согласно литературным 

---

121 
данным [63, 71], было принято решение заменить никелевым шлаком 20 % 
используемого ВНСМ.
Часть образцов модифицированного пенобетона хранилась в 
естественных условиях в течение 28 суток, другая часть подвергалась сушке 
при 80 °С в течение 24 часов после первых суток твердения в естественных 
условиях. Для образцов с установившейся постоянной массой определяли 
предел прочности при сжатии, сорбционную влажность при 75,5 и 97 % 
относительной влажности воздуха, а также теплопроводность и 
паропроницаемость. Результаты эксперимента приведены в таблице 5.9. 
Таблица 5.9 – Свойства модифицированного никелевым шлаком 
неавтоклавного магнезиального пенобетона
Условия 
твердения 
Прочность 
при 
сжатии, 
МПа 
Сорбционная 
влажность, %, 
при 
относительной 
влажности 
воздуха 
Плотность, 
кг/м
3 
Теплопро-
водность, 
Вт/(м·°С) 
Пароп-
рони-
цаемость, 
мг/(м·ч·Па) 
75,5 % 
97 % 
Воздушно-
сухие 
5,1 
10,1 
15,4 
886 
0,179 
0,154 
Сушка при 
80 °С 
5,1 
9,89 
15,1 
878 
0,181 
0,152 
По результатам эксперимента можно сделать вывод, о том, что 
модифицированный железистыми добавками магнезиальный пенобетон на 
основе вяжущего с низким содержанием оксида магния имеет повышенный 
предел прочности при сжатии и пониженную сорбционную влажность, по 
сравнению с характеристиками состава без добавления шлака, что хорошо 
согласуется с имеющимися литературными данными [96, 62]. 
Было 
проведено 
исследование 
фазового 
состава 
образцов 
магнезиального пенобетона, модифицированного никелевым шлаком, 

---

122 
твердеющего в нормальных условиях. Исследования также проводили с 
помощью методов, описанных ранее в подразделе 5.1.6.
На рисунках 5.22 – 5.25 представлены дериватограммы и 
рентгенограммы образцов магнезиального пенобетона, модифицированного 
никелевым шлаком в первые и 28 сутки твердения в естественных условиях. 
Рисунок 5.22 – Дериватограмма пенобетона, полученного на основе 
хлормагнезиального теста с добавкой никелевого шлака в количестве 20 % от 
массы вяжущего через одни сутки твердения. Плотностью затворителя – 
1,22 г/см
3
, концентрация водной суспензии оксида магния – 15 % 
Рисунок 5.23 – Дериватограмма пенобетона, полученного на основе 
хлормагнезиального теста с добавкой никелевого шлака в количестве 20 % от 
массы вяжущего через 28 суток твердения. Плотностью затворителя – 
1,22 г/см
3
, концентрация водной суспензии оксида магния – 15 % 

---

123 
Рисунок 5.24 – Рентгенограмма пенобетона, полученного на основе 
хлормагнезиального теста с добавкой никелевого шлака в количестве 20 % от 
массы вяжущего через одни сутки твердения. Плотностью затворителя – 
1,22 г/см
3
, концентрация водной суспензии оксида магния – 15 % 
Рисунок 5.25 – Рентгенограмма пенобетона, полученного на основе 
хлормагнезиального теста с добавкой никелевого шлака в количестве 20 % от 
массы вяжущего через 28 суток твердения. Плотностью затворителя – 
1,22 г/см
3
, концентрация водной суспензии оксида магния – 15 % 
По результатам проведенных анализов можно сделать вывод, о том, что 
исследуемый магнезиальный камень состоит преимущественно из 

---

124 
пентаоксигидрохлорида, гидроксида и триоксигидрохлорида магния, а также 
значительного количества карбоната кальция, о чем свидетельствуют 
соответствующие пики на рентгенограммах и характер кривых потери массы 
приведенных дериватограмм. 
На рентгенограмме образцов испытанных в возрасте первых суток 
присутствуют отклики характерные для соединений оксидов железа FeO (d|n 
= 2,153, 2,49, 1,523 Å), Fe
2
O
3
(d|n =2,70, 2,519, 1,694 Å), гидроксида железа 
Fe(OH)
2
(d|n = 2,42, 4,61, 2,82 Å), гетита FeOOH (d|n = 4,18, 2,45, 2,69 Å), 
амакинита (Mg,Fe)(OH)
2
(d|n = 2,33, 1,728, 1,53, 2,8 Å) и FeMgCl
4
*8H
2
O (d|n = 
2,819, 4,149, 8,337 Å). 
На рентгенограмме образцов испытанных в двадцать восьмые сутки 
твердения также присутствуют следы железосодержащих гидратных фаз: 
гетита, амакинита и FeMgCl
4
·8H
2
O, и практически отсутствуют пики 
характерные для окислов железа.
Таким образом, можно сделать вывод о работоспособности механизма 
катионного обмена между железосодержащими и магнийсодержащими 
соединениями, благодаря которому ионы железа встраиваются в структуру 
оксигидрохлоридов, образуя соединения стойкие к растворению в воде. 
Наличие ионов трехвалентного железа в составе никелевого шлака также 
способствует нейтрализации отрицательного заряда содержащих хлор 
новообразований, 
что 
способствует 
снижению 
гигроскопичности 
затвердевшего композита.
Формирование основных структурообразующих минералов и набор 
прочности так же, как и в случае с составами, не модифицированными 
ионами железа, происходит в первые сутки твердения, следовательно, 
удаление излишней влаги из системы можно осуществлять сушкой 
отформованных изделий.
Таким образом, в результате исследования были разработаны составы 
магнезиального пенобетона на основе вяжущих с низким содержанием 
свободного оксида магния. Для разработки составов использовали приемы 

---

125 
упрочнения стенок пенных ячеек суспензией оксида магния, активацию 
процессов роста оксигидрохлоридов, а также введение добавки никелевого 
шлака, понижающего гигроскопичность магнезиального камня. 
Оптимальные составы разработанных пенобетонов и сравнение их 
свойств с требованиями государственного стандарта приведены в 
таблице 5.11. Класс по прочности назначали в соответствии с требованиями 
государственного стандарта [35]. При контроле и оценке прочности 
использовали схему Г с числом единичных значений прочностей образцов 
n = 3 и коэффициентом требуемой прочности Kt = 1,43 при контроле 
образцов ячеистого бетона. 
Прочности образцов 15×15×15 см, подвергнутых сушке при 80 °С в 
течение 24 часов, во вторые сутки твердения приведены в таблице 5.10. 
Таблица 5.10 – Прочностные характеристики оптимальных составов 
разработанных пенобетонов 
Состав №1:
Магнезиальный пенобетон 
плотность затворителя = 1,22 г/см
3
Концентрация раствора оксида 
магния – 15 % 
Состав №2: 
Магнезиальный пенобетон 
плотность затворителя = 1,22 г/см
3
Концентрация раствора оксида 
магния – 15 % 
Добавка никелевого шлака – 20 % 
Номер образца 
Прочность при 
сжатии, МПа 
Номер образца 
Прочность при 
сжатии, МПа 
1 
4,4 
1 
5,1 
2 
4,5 
2 
5,2 
3 
4,3 
3 
5,3 
Средняя 
4,4 
Средняя 
5,2 
Расчет класса по прочности состава №1 
В
норм 
= R
ср
/ K
t 
= 4,4 / 1,43 = 3,1. 
(5.1) 

---

126 
Следовательно, 
разработанный 
магнезиальный 
неавтоклавный 
пенобетон соответствует классу по прочности В3. 
Расчет класса по прочности состава №2
В
норм 
= R
ср
/ K
t 
= 5,2 / 1,43 = 3,6. 
(5.2) 
Следовательно, 
разработанный 
магнезиальный 
неавтоклавный 
пенобетон соответствует классу по прочности В3,5. 
Таблица 5.11 – Свойства неавтоклавных магнезиальных пенобетонов 
Показатель 
ГОСТ 
25485-89 
«Бетоны 
ячеистые. 
Технические 
условия» 
Магнезиальный 
пенобетон 
ρ затворителя = 
1,22 г/см
3
Концентрация 
суспензии оксида 
магния – 15 %. 
Сушка по режиму 
при 80 °С. 
Магнезиальный 
пенобетон 
ρ затворителя = 
1,22 г/см
3
Концентрация 
суспензии оксида 
магния – 15 % 
Добавка никелевого 
шлака – 20 %. 
Сушка по режиму 
при 80 °С. 
Марка по 
плотности 
D900 
D900 
D900 
Класс прочности 
при сжатии 
B2,5 – B5 
В3 
В3,5 
Сорбционная 
влажность при 
относительной 
влажности воздуха 
75 % / 95 % 
15 / 22 
15,9 / 21,7 
9,89 / 15,1 
Продолжение таблицы 5.11 

---

127 
Показатель 
ГОСТ 
25485-89 
«Бетоны 
ячеистые. 
Технические 
условия» 
Магнезиальный 
пенобетон 
ρ затворителя = 
1,22 г/см
3
Концентрация 
суспензии оксида 
магния – 15 %. 
Сушка по режиму 
при 80 °С. 
Магнезиальный 
пенобетон 
ρ затворителя = 
1,22 г/см
3
Концентрация 
суспензии оксида 
магния – 15 % 
Добавка никелевого 
шлака – 20 %. 
Сушка по режиму 
при 80 °С. 
Коэффициент 
паропроницаемости 
мг/(м·ч·Па) 
0,12 
0,13 
0,12 
Коэффициент 
теплопроводности 
Вт/(м·°С) 
0,24 
0,24 
0,22 
Пористость, % 
общая / открытая 
- 
69,40 / 13,31 
71,62 / 13,14 
Модуль упругости, 
МПа·10
-3 
- 
2,9 
3,1 
Таким образом, разработанные составы позволяют получать 
магнезиальные пенобетоны, свойства которых не только соответствуют 
требованиям технического регламента, но и превосходят некоторые 
контрольные показатели.

---

128