Технология ячеистых бетонов

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение 3

1 Классификация ячеистых бетонов  4

2 Сырьевые материалы 5

3 Технология производства неавтоклавного ячеистого бетона 9

3.1 Основные этапы получения  неавтоклавного пенобетона 9

3.2 Основные этапы получения неавтоклавного газобетона 11

4 Технология производства автоклавного ячеистого бетона 14

4.1 Основные этапы получения автоклавного газобетона 14

4.2 Основные этапы получения автоклавного пенобетона 15

5 Преимущество и недостатки технологии 17

Заключение 19

Список использованной литературы 20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Ячеистые  бетоны – это легкие искусственные каменные материалы, полученный в результате твердения поризованной смеси, состоящий из гидравлических вяжущих веществ, только дисперсного кремнеземистого компонента, воды и парообразующей добавки.

Пористость ячеистым бетонам  придается:

 а) механическим путем,  когда тесто, состоящее из вяжущего  и воды, часто с добавкой мелкого  песка, смешивают с отдельно  приготовленной пеной; при отвердении  получается пористый материал, называемый  пенобетоном; 

б) химическим путем, когда  в вяжущее вводят специальные  газообразующие добавки; в результате в тесте вяжущего вещества происходит реакция газообразования, оно вспучивается и становится пористым. Затвердевший материал называют газобетоном.

Ячеистый бетон получил  своё развитие именно с развития пенобетона. Следующая стадия развития ячеистого  бетона - это повышение прочностных  характеристик изделия. Отсюда и  возникло развитие технологии газобетона. В настоящее время, за рубежом  широко используются автоклавные технологии газобетона и пенобетона. Например, в России, за счёт развала производства стационарного автоклавного пенобетона и необходимости в заполнения ниши сбыта, перешли сразу на последний этап в своём развитии – а именно развитие неавтоклавного газобетона для получения твёрдого строительного материала и развитие неавтоклавного пенобетона для получения лёгкого материала. В силу неэффективности развития отечественного производства, а по некоторым позициям и в его отсутствии, потребители в России в основном предпочитали приобретать дорогое зарубежное автоклавное или неавтоклавное производство и которое являлось, как правило, устаревшим. Однако явление это было временным и понятно почему. В настоящее время строительные компании всё чаще начали покупать отечественные недорогие разработки, которые ни в чём не уступают передовым зарубежным технологиям, а в некоторых случаях по неавтоклавным технологиям превосходят эти разработки.

 

 

 

 

 

 

1 Классификация ячеистых бетонов

 

Ячеистые бетоны классифицируют по следующим признакам: функциональному  назначению, способу порообразования, виду вяжущего, виду кремнеземистого  компонента и способу твердения.

Классификация ячеистых бетонов в зависимости от средней плотности и назначения приведена в табл. 1.

Таблица 1

Классификация ячеистых бетонов

 

Вид бетона	Средняя плотность, кг/м3	Прочность при  сжатии, МПа
Теплоизоляционный	300-500	0,4-1,2
Теплоизоляционно-конструкционный	500-800	1,2-2,5
Конструкционный	800-1200	2,5-15

 

По способу  порообразовании различают:

- химический (газобетоны, газосиликаты, газошлакобетоны, газозолобетоны  и др.);

- механический (пенобетоны, пеносиликаты, шлакощелочные пенобетоны, пенозолобетоны и др.);

- механохимический (пеногазобетоны);

- физический (вспучивание  массы за счет газообразования  при разряжении в вакууме).

По виду вяжущего ячеистые бетоны классифицируют:

- на цементе (газо- и  пенобетоны);

- известково-кремнеземистом  вяжущем (газо- и пеносиликаты);

- шлакоизвестковом вяжущем  (газо - и пеношлакобетоны);

- золе (газо - и пенозолобетоны  или газо - и пенозолосиликаты);

- гипсовом вяжущем (газо - и пеногипс).

По способу  твердения различают:

- автоклавные ячеистые  бетоны (процессы твердения происходят  при повышенной температуре -170 - 190 °С и давлении паровоздушной  среды 0,8 — 1,2 МПа);

- неавтоклавные ячеистые  бетоны (твердеют при температуре  гидротермальной обработки до 100 °С и атмосферном давлении);

- ячеистые бетоны естественного  твердения (твердеют в нормально-влажностных  условиях в течение 28 суток).

 

2 Сырьевые материалы

Вяжущие вещества выбираются в зависимости от условий твердения и проектной прочности изделий из ячеистого бетона.

Для материалов неавтоклавного твердения в основном применяют  портландцемент высоких марок, отвечающий требованиям ГОСТ 10178-95 «Портландцемент  и шлакопортландцемент. ТУ". Рекомендуется использовать алитовый портландцемент, содержащий в составе не менее 50% трехкальциевого силиката (3СаО*SiO₂), выделяющего при гидратации Са(ОН)₂, который обеспечивает в систему щелочную среду, необходимую для протекания реакции газовыделения.

Недопустимо использовать в  составе массы шлакопортландцемент  и пуццолановый цемент, т.к. они не обеспечивают требуемую щелочную среду.

Для автоклавных силикатных изделий в качестве основного  вяжущего применяется строительная известь воздушного твердения, отвечающая требованиям ГОСТ 9179 - 77 "Известь  строительная. ТУ". Влажность гидратной  извести не должна быть более 5%. Рекомендуется  использовать негашеную известь - кипелку  не менее 2-го сорта с содержанием  активных (СаО и MgO 80%, непогасившихся частиц не более 11% и с дисперсностью  менее 0,2 мм.

Смешанное вяжущее, такое  как цементно-известковое на основе цемента и извести, должно удовлетворять  вышеизложенным требованиям.

Известково-белитовое вяжущее  должно содержать свободного СаО  от 35 до 45%, двухкальциевого силиката - не менее 30%. Удельная поверхность  вяжущего должна быть 4000 - 5000 см²/г, а время его гидратации 8-20 мин.

Шлак доменный гранулированный  совместно с активизаторами твердения  или в составе смешанного вяжущего должен удовлетворять требованиям  ГОСТ 3476 и содержать закиси марганца не более 1,5%, сульфидной серы не более 0,1%. Модуль активности для основного  и нейтрального шлака  должен быть не менее 0,4, а модуль основности не менее 0,9. Для помола пригоден гранулированный шлак, не содержащий плотных камневидных кусков и посторонних примесей, его влажность не должна превышать 15%, а удельная поверхность вяжущего на основе извести и шлака должна быть не менее 5000 см²/г.

Шлакощелочное вяжущее, содержащее молотый гранулированный шлак и  едкую щелочь, должно удовлетворять  требованиям ГОСТ 2263.

Высокоосновное зольное  вяжущее от сжигания горючего сланца, каменного и бурого углей должно содержать СаО не менее 30%, в том  числе свободной СаО - 15...25 %, SiO₂ - 20...30 %, SO₃ - не более 6% и суммарного количества К₂О + Na₂O - не более 3%. Удельная поверхность должна быть равна 3000 - 3500 см²/г.

Сульфатное вяжущее - обычный  строительный гипс по ГОСТ 125 - 79 с добавкой 5% тонкомолотого (удельная поверхность 2000-3000 см²/г) кристаллического карбоната кальция, мрамора и т.п.

 Фосфатное вяжущее  - ортофосфорная кислота по ГОСТ 10678, частично нейтрализованная металлом (например, алюминиевой пудрой марки  ПАП-1 или ПАП – 2.

Кремнеземистый  компонент. В качестве кремнеземистого компонента используются: кварцевый песок, золы ТЭС, шлаки и др.

Основными показателями кремнеземистого  компонента в составе смеси для  производства ячеистых бетонов являются гранулометрический состав и содержание в нем нежелательных примесей (пылевидных и глинистых частиц). В кварцевом песке не допускается  наличие зерен более 10 мм в количестве свыше 0,5%, а более 5 мм - свыше 10% по массе. Количество частиц менее 0,16 мм не должно превышать 10 и 15 % соответственно для  крупных и мелких песков. Содержание пылевидных (менее 0,5 мм) и глинистых (менее 0,005 мм) частиц не должно превышать 3-5 %.

Кремнеземосодержащий компонент — кварцевый песок — согласно ГОСТ 8736 - 93 "Песок для строительных работ. ТУ" должен содержать не менее 75% свободного кварца, не более 3% илистых и глинистых примесей и не более 0,5% слюды.

Для обеспечения требуемой  величины средней плотности удельная поверхность молотого песка должна составлять, см²/г:

1500-2000 при средней плотности  800 кг/м³;

2000-2300 при средней плотности  700 кг/м³;

2300-2700 при средней плотности  600 кг/м³;

2700-3000 при средней плотности  500 кг/м³.

Зола-унос от сжигания бурых  и каменных углей также может  использоваться в качестве кремнеземсодержащего компонента, должна иметь не менее 45% кремнезема, а величина потерь при  прокаливании (ппп) в золе бурых углей  не должна превышать 5% и в каменных углях -7%.

Также в качестве заполнителей применяют тонкодисперсные вторичные  продукты обогащения руд, содержащие SiO₂ не менее 60%, железистых минералов не более 20%, сернистых соединений, в пересчете на SO₃, не более 2%, едкой щелочи, в пересчете на Na₂O, не более 2%,, пылевидных и глинистых частиц не более 3%, слюды не более 0,5%.

Плотность шлама из грубомолотого  песка должна быть не менее 1,6 кг/л, а  из песка нормального помола (при  вибрационном способе формования изделий) — 1,68 кг/л, из вторичных продуктов  — 1,75... 1,8 кг/л.

Порообразователи. В технологии газобетонных изделий в качестве газообразователей главным образом используется алюминиевая пудра марок ПАП – 1 и ПАП - 2, отвечающая требованиям ГОСТ 5494 – 95 « Пудра алюминивая пигментная. ТУ" с содержанием активного алюминия 91,1 - 93,9 % и временем активного (максимума) газовыделения в течение 3 - 4 мин от начала смешивания компонентов газобетонной массы. К пудре предъявляются требования по дисперсности, т.к. с дисперсностью связан процесс протекания газообразования в ячеистобетонной смеси, которая составляет 4600 - 6000 см²/г. Максимальное выделение водорода происходит при температуре смеси 30 – 40 ⁰С. Для получения водной алюминиевой суспензии используется сульфанол (алкилбензосульфат), обладающий свойствами ПАВ, из расчета 25 г на литр воды. Сульфанол должен удовлетворять требованиям ТУ 6 - 01- 1001 - 77.

В качестве газообразователя также применяют пергидроль Н₂О₂ газопасты ГБП и комплексный газообразователь, представляющий собой смесь алюминиевой пудры и дисперсного ферросилиция.

Существует много разновидностей пенообразователей как отечественного, так и зарубежного производства: клееканифольный, алюмосульфонафтеновый, смолосапониновый, ПО—1, БелПор-1Ом, "Унипор", ПО - 6, ПБ – 2000 и зарубежные "Неопор", "Диет", "Едама" и др., удовлетворяющие требованиям ГОСТ 6948 -81.

Клееканифольный пенообразователь приготовляют из мездрового или костного клея, канифоли и водного раствора едкого натра. Хранят его не более 20 суток в условиях низкой положительной  температуры.

Смолосапониновый пенообразователь приготовляют из мыльного корня и  воды. Введение в него жидкого стекла в качестве стабилизатора увеличивает  стойкость пены. Этот пенообразователь сохраняет свои свойства при нормальной температуре и относительной  влажности воздуха около 1 месяца.

Алюмосульфонафтеновый пенообразователь получают из керосинового контакта, сернокислого глинозема и едкого натра. Он сохраняет  свои свойства при положительной  температуре до 6-ти месяцев.

Пенообразователь ГК готовят  из гидролизованной боенской крови  марки ПО-6 и сернокислого железа. Этот пенообразователь сохраняет свои свойства при нормальной температуре  до 6-ти месяцев.

Расход клееканифольного пенообразователя составляет 8 — 12 %, смолосапонинового - 12... 16 %, алюмосульфонафтенового - 16...20 % и пенообразователя ГК - 4...6 % от расхода  воды. Смесь из двух пенообразователей (например, ГК и эмульсии мыльного корня  в соотношении 1:1) позволяет получить более устойчивую пену.

Доказано, что пенообразователи на основе природных органических продуктов (клееканифольный, сапониновый и  др.) не всегда являются технически эффективными. Отечественные пенообразователи обладают рядом недостатков, так, к недостаткам  сапонинового пенообразователя относятся: необходимость длительного взбивания  пены, снижение пенообразующих свойств  водного раствора пенообразователя со временем снижают эффективность  его применения. Кроме того, работа с мыльным корнем, раздражающе  действует на кожу, и особенно на слизистые оболочки, требует мер  предосторожности. Положительными сторонами  является использование одного вида сырья, простая технология, получение  стойкой пены с большим выходом.

К недостаткам клееканифольного пенообразователя следует отнести  сравнительно сложную технологию, длительность приготовления пены, короткие сроки  хранения и необходимость помола компонентов до крупности песка. Пенобетон на клееканифольном пенообразователе в естественных условиях твердения  характеризуется замедленным ростом прочности. Клей в составе пенообразователя не позволяет применять кислые добавки  из-за его свертывания и разрушения пены. Клей и канифоль являются дефицитными  материалами.

Алюмосульфонафтеновый пенообразователь так же, как и клееканифольный, отличается достаточно сложной технологией. Однако менее дефицитен по сравнению  с клееканифольным и сапониновым, имеет сокращенные сроки (в 1,5 — 2 раза) приготовления пены. Основное его преимущество - длительность хранения без снижения качества.