Статья. ВЛИЯНИЕ РЕЦЕПТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЕНОГАЗОБЕТОННОЙ СМЕСИ

Дерябин П.Е., Дерябин П.П. Влияние рецептурно-технологических факторов на реологические свойства пеногазобетонной смеси // Изв. вузов. Строительство. – 2006. – № 1. – С. 32 – 35.

П.Е. Дерябин к.ф-м.н., доц., П.П. Дерябин к.т.н., доц. (Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия)

ВЛИЯНИЕ РЕЦЕПТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЕНОГАЗОБЕТОННОЙ СМЕСИ

Совершенствование способов регулирования процесса порообразования и стабилизации структуры поризованной массы являются основополагающими положениями в развитии технологии ячеистых бетонов, обеспечивающие снижение осадки и уплотнения формовочной массы в изделиях при их созревании. Установлено, что при равноценных исходных составов смеси определяющими технологическими параметрами, влияющими на процесс поризации кремнеземвяжущего шлама являются: а) при производстве газобетона: текучесть и температура шлама (35–450С), скорость и продолжительность перемешивания, а также способ формования; б) при производстве пенобетона: устойчивость и кратность пен, способ подготовки пенобетонной массы. В том и другом случае отмечается значительная осадка ячеистобетонной массы при формовании и усадка изделий, достигающая 1,5 – 2,5 мм/м.
Изделия из ячеистого бетона пониженной средней плотностью можно получать форсированным способом образования пористой структуры, а именно оптимальным сочетанием механического и химического способов порообразования кремнеземвяжущей массы. При этом способе формовочная смесь на первом этапе поризуется за счет введения в ее структуру пены, а затем в поризованной массе создаются более крупные ячеистые поры за счет газообразователей или другими методами, обеспечивающими получение ячеистой пористости.
Для более полного изучения процессов происходящих в пеногазобетонных смесях в период созревания необходимо рассмотреть реологию контрастных по составу смесей и набор пластической прочности в зависимости от времени. Для этого на составах, приготовленных по различной рецептуре, изучались, степень вспучивания вязкопластичной массы после заливки смеси в форму и дальнейшее появление осадочных явлений в образцах при применении форсированного способа порообразования.
Пеногазобетонная смесь заливалась в форму на 90% от всей высоты, измерения проводились через каждые 5 мин до 30 мин процесса газовыделения и от 30 до 180 мин с шагом измерения 30 мин.
На реологию пеногазобетонной смеси в большей степени оказывает влияние порядок загрузки компонентов, так как наиболее интенсивное вспучивание вязкопластичной массы наблюдается у составов, приготовленных перемешиванием бетонной смеси с алюминиевой суспензией, затем с пеной, “горбушка” которых достигает 15 – 25 % от высоты формы (рис. 1.).
При такой последовательности загрузки уже через 30 мин после заливки смеси в форму наблюдается осадка пеногазобетонной массы, которая к окончанию предварительной выдержки образцов составляет 23 – 40 % (рис. 2.).
Расход материалов и способы приготовления пеногазобетона с использованием керамзитового песка и стеклопорошка представлены в таблице. У третьего, шестого и девятого составов при перемешивании алюминиевой суспензии с пенообразователем и дальнейшим перемешиванием взбитой пены с заранее приготовленной бетонной смесью происходит незначительное образование “горбушки” (0 – 6 %), в меньшей степени проявляется осадка, которая находится в интервале от 2 до 13 % от высоты формы.
Оптимальными по характеру вспучивания пеногазобетонной смеси и осадочным явлениям являются составы, приготовленные по следующей технологии: бетонная смесь перемешивается с заранее приготовленной технической пеной, после чего в готовую пенобетонную массу вводится алюминиевая суспензия. При этом через 20 мин высота вспучивания массива достигает своего конечного значения и составляет 10 – 17 %, осадка – 0 – 7 %. Оптимальным составом является четвертый состав с расходом кварцевого и керамзитового песков соответственно 50 и 30% по объему (табл.).
При анализе полученных кривых изменения объема пеногазобетонной смеси, приготовленной с использованием кварцевого песка и стеклопорошка (рис. 3. и рис. 4.) установлено, что характер кривых аналогичен характеру кривых полученных при приготовлении смеси на кварцевом и керамзитовом песках (рис. 1. и рис. 2.), но у всех составов на стеклопорошке в меньшей степени наблюдается явление осадки, которая достигает 5%, это дает возможность предположить, что стеклопорошок при его введении в пеногазобетонную массу играет роль стабилизатора и ускоряет сроки схватывания цементного теста.
Оптимальным составом для приготовления пеногазобетона с использованием стеклопорошка является четвертый состав, при котором расход кварцевого песка и стеклопорошка составляет соответственно 10 и 80% по объему (табл.).
На среднюю плотность пеногазобетона значительное влияние оказывает кратность пены, поэтому было выявлено влияние кратности пены на усадку и среднюю плотность пеногазобетона. Наименьшая средняя плотность пеногазобетона равная 400 кг/м3 достигнута при кратности равной 10 единицам, что на 5 – 27 % ниже по сравнению с пеногазобетоном, приготовленном на пенах с кратностью 5, 15 и 20 единиц (рис. 5.).
Увеличение плотности пеногазобетона на пенах кратностью свыше 10 единиц обуславливается значительным разрушением пенной структуры при введении в смесь алюминиевой суспензии, кроме того, происходит значительная осадка и усадка пеногазобетона соответственно до 0,7% и 0,22% от высоты формы. Это можно объяснить тем, что в жестких высокократных пенах отсутствие свободной жидкой фазы и сплошная ячеисто-пленочная структура определяют высокую жесткость их структуры, что обуславливает разрушение этих пен. Увеличение средней плотности пеногазобетона приготовленного на пене с кратностью 5 единиц происходит за счет недостаточного образования общего объема пены. В результате разного взаимодействия молекул жидкой фазы с молекулами газообразной возникает поверхностный слой, обладающий свободной поверхностной энергией. Избыток этой энергии делает пены термодинамически неустойчивыми образованиями. Неустойчивость пен проявляется в самопроизвольном их разрушении (отток жидкости из пленок, утоньшение пленок и слияние пузырьков). Способность пенообразователей (ПО) образовывать пену – основана на резком снижении свободного поверхностного натяжения жидкости, вызванного ориентационной адсорбцией молекул ПАВ. Давление воздуха в пузырьках пены больше давления наружного атмосферного воздуха, поэтому пленки жидкости, образующие оболочки воздушных пузырьков, всегда находятся в растянутом состоянии.
Носителем поверхностной активности является ион, содержащий углеводородный радикал. При адсорбции на межфазовой поверхности гидрофильная часть молекул ПО, обращенная в раствор, гидратируется поляризованными молекулами воды, а гидрофобная часть (углеводородный радикал) вытесняется из раствора когезионными силами молекул воды. В результате структурной перестройки поверхностного слоя жидкости повышается вязкость и механическое упрочнение пленки, окружающей пузырек воздуха. По мере насыщения адсорбционных слоев повышается стабильность пены.
В пенных дисперсных системах стабилизирующее межфазовое взаимодействие проявляется в прослойках жидкости, заполненных твердыми частицами смеси. Водная оболочка вокруг частиц и их электрический заряд препятствуют сближению частиц и объединению их в агрегаты, то есть процессу коагуляции.
Эффективный путь повышения устойчивости пен в растворах – это создание условий для прочного сцепления частиц с пузырьками воздуха. Пены, в которых поверхность пузырьков покрыта частицами минерала, представляют собой структурированные системы. Силы сцепления ионов, молекул и коллоидных частиц, создают внутри системы пространственную сетку, устойчивость которой определяется применяемыми химическими реагентами и свойствами поверхности частиц.
Для определения набора пластической прочности пеногазобетонной массы применялся оптимальный порядок загрузки компонентов и составы, приготов-ленные с использованием керамзитового песка и стеклопорошка (табл.).
Кинетика набора прочности пеногазобетонной смеси с расходом стеклопорошка равном 100% по объему (1 состав) протекает более интенсивно, по истечении 60 мин прочность пеногазомассы достигает 0,55 кг/см2 (рис. 6.). При этом смесь теряет пластичность до завершения процесса газовыделения, т.е. газовыделение отстает от набора пластической прочности и заканчивается в уже схватившейся массе, что подтверждается более длительным процессом вспучивания и конечной высотой “горбушки” равной 5% (рис. 3.), в результате чего пеногазобетон обладает повышенной средней плотностью, а иногда и сравнительно низкой прочностью при сжатии. Оптимальное сочетание процессов газовыделения и нарастания пластической прочности достигается при расходе стеклопорошка равном 80% (4 состав), при этом в смеси на стадии созревания не наблюдается осадочных явлений (рис. 4.).
Структурообразование пеногазобетона на керамзитовом песке нарастает более равномерно, хотя и медленнее, исключением является 1 состав (рис. 6.). У смесей приготовленных по 1-му и 7-му составам газовыделение заканчивается раньше достижения массой требуемой пластической прочности для ее удержания в равновесном состоянии, что характеризуется осадкой рав-ной 1 – 10 % (рис. 2.) и значительной высотой “горбушки” – 11-17 % (рис. 1.).
Скорость набора структурной прочности пеногазобетонной смеси с применением стеклопорошка в среднем на 10 – 17 % выше, чем с применением керамзитового и силикатного песков. Таким образом, при форсированном способе приготовления ячеистобетонной массы увеличение расхода стеклопорошка до 80% или уменьшение керамзитового песка до 30% взамен кварцевого благоприятно влияет на формирование пористой структуры композита.
Расход материалов и способы приготовления пеногазобетона
Таблица
№ сос-тава
Порядок загрузки компонентов пеногазобетонной смеси
Условия твердения пеногазобетона
Расход материалов, % по объему




кварцевый песок
керам-зитовый песок
стекло-порошок

1
(БС+пена)+Alсус.
Пропаривание
30 / 0
70
100

2
(БС+Alсус)+пена
Пропаривание+14суток
30 / 0
50
90

3
(Alсус+ПО)+БС
28суток нормального твердения
30 / 0
70
100

4
(БС+пена)+Alсус.
28суток нормального твердения
50 / 10
30
80

5
(БС+Alсус)+пена
Пропаривание
50 / 10
50
90

6
(Alсус+ПО)+БС
Пропаривание+14суток
50 / 10
70
100

7
(БС+пена)+Alсус.
Пропаривание+14суток
70 / 20
50
90

8
(БС+Alсус)+пена
28суток нормального твердения
70 / 20
70
100

9
(Alсус+ПО)+БС
Пропаривание
70 / 20
30
80

10
(БС+Alсус)+пена
28суток нормального твердения
30 / 0
70
100

11
(БС+Alсус)+пена
Пропаривание+14суток
70 / 20
30
80

Примечание: в числителе приведен расход для пеногазобетона, приготовленного с использованием керамзитового песка, в знаменателе – с использованием стеклопорошка; данные приведены при одинаковом расходе цемента, алюминиевой пудры, пенообразователя и воды.



HYPER13 EMBED Excel.Chart.8 \s HYPER14HYPER15

HYPER13 EMBED Excel.Chart.8 \s HYPER14HYPER15

HYPER13 EMBED Excel.Chart.8 \s HYPER14HYPER15

HYPER13 EMBED Excel.Chart.8 \s HYPER14HYPER15

HYPER13 EMBED Excel.Chart.8 \s HYPER14HYPER15

HYPER13 EMBED Excel.Chart.8 \s HYPER14HYPER15

Рис. 3. Зависимость высоты вспучивания пеногазобетонной смеси на стеклопорошке от рецептуры приготовления:
1 состав; 2 состав; 3 состав; 4состав; 5 состав; 6 состав; 7 состав; 8 состав;
9 состав; 10 состав; 11 состав.

Рис. 2. Зависимость осадки пеногазобетонной смеси на керамзитовом песке от рецептуры приготовления:
1 состав; 2 состав; 3 состав; 4состав; 5 состав; 6 состав; 7 состав; 8 состав;
9 состав; 10 состав; 11 состав.

Рис. 1. Зависимость высоты вспучивания пеногазобетонной смеси на керамзитовом песке от рецептуры приготовления:
1 состав; 2 состав; 3 состав; 4состав; 5 состав; 6 состав; 7 состав; 8 состав;
9 состав; 10 состав; 11 состав.

Рис. 4. Зависимость осадки пеногазобетонной смеси на стеклопорошке от рецептуры приготовления:
1 состав; 2 состав; 3 состав; 4состав; 5 состав; 6 состав; 7 состав; 8 состав;
9 состав; 10 состав; 11 состав.

Рис. 5. Влияние кратности пены на осадку, усадку и среднюю плотность пеногазобетона:
усадка;. осадка; средняя плотность.

Рис. 6. Кинетика набора пластической прочности пеногазобетона на основе:
керамзитового песка; стеклопорошка.



Root Entry

Приложенные файлы

  • doc Statia11
    Размер файла: 298 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий