Статья. ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРА ПОРИСТОСТИ НА СВОЙСТВА ПЕНОГАЗОБЕТОНА

Дерябин П.П. Влияние характера пористости на свойства пеногазобетона // Вестник СибАДИ. – Омск: Изд-во СибАДИ. – 2008. – № 4 (10). – С. 44 – 49.

УДК 666.97
ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРА ПОРИСТОСТИ НА СВОЙСТВА ПЕНОГАЗОБЕТОНА
П.П. Дерябин, канд. техн. наук, доцент
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

Аннотация. В статье приводится сравнительная оценка характера пористости ячеистых бетонов, полученных с использованием химического, механического и механохимического способов поризации кремнеземвяжущей массы и ее влияние на основные свойства бетона.

Ключевые слова: пеногазобетон, газообразователь, низкократная пена, пористость, механохимический способ порообразования.

Введение
Изделия из ячеистого бетона применяются в жилищном и гражданском строительстве во многих странах с различными климатическими условиями. Ячеистый бетон активно используют в Швеции, Германии, Финляндии, Норвегии, Польше и в других странах, где он остается одним из эффективных материалов для ограждающих конструкций и применяется как в виде панелей, так и в виде мелких стеновых блоков, а также в монолитном строительстве.
Удельный объем ячеистобетонных изделий в балансе стеновых материалов в России не превышает 5%, в то время как в других странах он значительно выше. Например, в Швеции более 50% стеновых конструкций возводится из этого эффективного материала [1].
В России суммарная годовая мощность производств по выпуску изделий из ячеистых бетонов (в основном автоклавного твердения) составляет около 3 млн. м3, из которых более половины предназначено для изготовления мелких стеновых блоков. Годовой объем изделий из неавтоклавного ячеистого бетона не превышает 10% указанного выпуска [2].
Большинство предприятий России изготавливают изделия из ячеистого бетона повышенной средней плотности (600 – 650 кг/м3), а иногда и сравнительно небольшой прочности. Фактически возможно существенно повысить выпуск стеновых конструкций с показателями средней плотности 400 – 500 кг/м3 и прочностью, равной нормативной для ячеистых бетонов с плотностью 600 кг/м3.
Перед учеными и технологами – практиками стоит задача по разработке технологии получения нового поколения ячеистых бетонов с более высокими показателями прочности и морозостойкости при низкой средней плотности.
К разряду новых можно отнести механохимический способ поризации кремнеземвяжущей массы, при котором 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 [3].
Основная часть
Одной из задач при получении пеногазобетона было сокращение расхода газообразователя, использование низкократ-ных технических пен и получения при этом ячеистого бетона с меньшей величиной средней плотности по сравнению с автономным получением газо- и пенобетона.
Расход алюминиевой пудры изменялся в диапазоне 300 – 600 г/м3, а пена принималась с кратностью 10 – 20 единиц. Подвижность шлама во всех случаях составляла 26 см (В/Т = 0,52).
В табл. 1 приведены показатели средней плотности, прочности и коэффициента конструктивного качества ячеистых бетонов в зависимости от расхода газообразователя и кратности пены.
При увеличении кратности пены и расхода газообразователя средняя плотность пеногазобетона снижается незначительно на 5 – 7 %, а предел прочности при сжатии резко падает до 0,1 МПа (табл. 1).
Установлено, что оптимальную величину средней плотности пеногазобетона равной 414 кг/м3 можно получить при меньшем расходе алюминиевой пудры и при низкой кратности пены равной 10 единицам. При таких значениях показателей порообразова-телей при общей пористости равной 81,3 – 82,8 % достигается мелкая равномерно распределенная пористость в диапазоне радиусов пор 75 – 77500HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 (0,0075 – 7,75 мкм) (рис. 1).
Текстурные характеристики образцов исследовались на ртутном поромере “Porosimeter – 2000” (фирма “Fisons”, Италия) по измерению кривых вдавливания ртути. Для сравнения использовалась порометрия газобетонного образца (рис. 2). Характерным отличием газобетонного композита является наличие бидесперсии, т.е. наличие двух экстремумов по содержанию пор различных радиусов, так первый содержит размеры пор с радиусом от 450 до 770 HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 (0,045 – 0,077 мкм), а второй – 1000012500 HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 (1 – 1,25 мкм). У пеногазобетонного образца экстремум смещается в сторону меньших радиусов, наблюдается наиболее равномер-ная пористость и увеличение содержания мезопор, что благоприятно отражается на теплофизических свойствах пеногазобетона (рис. 1). Характеристика пористой структуры образцов приведена в табл. 2. Классифика-ция пор производилась по международной системе IUPAC.
Диаметры мезо- и макропор у пеногазобетона по сравнению с газобетоном несколько меньше, а суммарный объем всех пор больше, что свидетельствует о большей величине общей пористости пеногазобетон-ных образцов и что также указывает на улучшение теплофизических свойств пеногазобетона (табл. 2). Характер пористос-ти и минералогический состав пеногазобето-на обеспечивают требуемую ГОСТом морозостойкость [4, 5].
Также исследовалась зависимость водопоглощения образцов различных составов и способов образования пористой структуры от времени их выдерживания в воде при температуре 20 – 22 0С (рис. 3). Средняя плотность образцов находилась в пределах 420 – 450 кг/м3.
Образцы по истечении первых суток набирают около 90 – 95 % от конечного значения водопоглощения, в последующее время наблюдаются незначительные изменения значений. Наибольшее водопоглощение равное 84,8% наблюдается у газобетона приготовленного традиционным способом, наименьшее у пенобетона на стеклопорошке – 37,9%, причем у композитов приготовленных с использованием стеклопо-рошка наблюдается меньшее водопоглоще-ние по сравнению с образцами, приготовленными на керамзитовом песке, исключением является газобетон. Максимальная величина водопоглощения пеногазобетона на стеклопорошке достигает-ся через 2 суток, которая составляет 52,7% и при дальнейшем выдерживании образцов не увеличивается, а пеногазобетона на керам-зитовом песке по истечении 3 суток Wпог = 55,9% (рис. 3).
Для более полного изучения пеногазобетона необходимо рассмотреть вопрос об однородности образцов по сечению, для этого было сделано несколько фотоснимков пористой структуры образцов с различным увеличением, полученных химическим и механохимическим способами порообразования.
Исследование пористой структуры ячеистого бетона производилось при помощи сканирующего микроскопа МБИ – 15 при 2,7; 5 и 70-ти кратном увеличении. Пеногазобетон по сравнению с газобетоном обладает наиболее мелкой равномерно распределен-ной пористой структурой. Газобетон характеризуется большим количеством крупных пор, полученных в результате их коалесценции, что подтверждают фотоснимки сделанные при помощи микроскопа (рис. 4 и 5).
При более детальном изучении этих структур подтвердилась гипотеза получения пор правильной шаровидной формы с использованием механохимического способа порообразования, что хорошо видно при разрезе изделия как вдоль, так и поперек (рис. 6 и 7).
Наличие в структуре игольчатого кристаллического строения свидетельствует о продуктах твердения, образовавшихся при гидратации цемента (рис. 6).
В газобетоне помимо светлых пор наблюдаются темные, это свидетельствует о том, что поры уходят вглубь изделия, следовательно, он обладает большей величиной радиуса пор, по сравнению с пеногазобетоном. Кроме того, на снимке снятого с газобетонного образца при 70-ти кратном увеличении хорошо видно разрушившееся межпоровые перегородки в период созревания массива и слиянии (коалесценции) двух пор в одну, более крупную, что отрицательно сказывается на строительно-эксплуатационных свойствах газобетона (рис. 7).
Заключение
Таким образом, водопоглощение пенога-зобетона заканчивается по истечении 2 – 3 суток, что несколько выше конечных значений, чем у традиционного пенобетона, по-видимому, это связано с наличием в пеногазобетоне большего количества открытых пор, возникающих в процессе протекания реакции газообразования на стадии формирования массива. Пеногазобе-тон по сравнению с газобетоном обладает более мелкой равномерной пористостью, при этом поры имеют правильную шаровидную форму, что положительно сказывается на физико-механических и теплотехнических свойствах изделия.

Библиографический список
1. Фоменко О.С. Производство и применение ячеистобетонных изделий в условиях рыночной экономики // Строительные материалы. – 1993. – № 8. – С. 2 – 3.
2. Ахманицкий Г.Я. Пути совершенствования технологии и оборудования для производства изделий из неавтоклавного ячеистого бетона / Г.Я. Ахманицкий и др. // Бетон и железобетон. – 1997. – № 2. – С. 9 – 12.
3. Дерябин П.Е. Влияние рецептурно-технологических факторов на реологические свойства пеногазобетонной смеси / Дерябин П.Е., Дерябин П.П. // Изв. вузов. Строительство. – 2006. – № 1. – С. 32 – 35.
4. Дерябин П.П. Влияние состава и технологии приготовления ячеистого бетона на его минералогический состав // Развитие дорожно-транспортного комплекса и строительной инфраструктуры на основе рационального природопользования: Материалы 2 Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2007. – Книга 2. – С. 95 – 101.
5. Дерябин П.П. Минералогический состав ячеистых бетонов на основе нетрадиционного сырья // Межвузовский сборник трудов молодых ученых, аспирантов и студентов. – Омск: СибАДИ, 2008. – Вып. 5. – Ч. 1. – С. 74 – 79.

The influence of a porosity character
to the properties foamed aerocrete
P.P. Deryabin
Abstract. It is described the comparative estimate of the porosity character of the cellular concrete which made with using chemical, mechanical and combined methods of porosity the siliceous mass and its influence to the general properties of concrete.

Статья поступила 22.12.2008 г.
Таблица 1 – Физико-механические показатели ячеистых бетонов
Вид бетона
Расход алюми-ниевой пудры, г/м3
Крат-ность пены
Плотность бетона, кг/м3
Средняя плот-ность, кг/м3
Прочность при сжа-тии, МПа
ККК
Общая порис-тость, %

Газобетон
300
---
810
820
3,2 – 3,5
4,08
63,9 – 64,8




823








831






450
---
625
635
2,3 – 2,4
3,7
72 – 72,8




634








645






600
---
432
440
1,3 – 1,5
3,18
80,5 – 81,2




448








440





Пенобетон
---
10
732
742
2,7 – 2,9
3,77
67,2 – 68,2




754








741






---
15
589
590
1,7 – 1,9
3,05
74 – 74,6




583








597






---
20
439
430
1,0 – 1,1
2,44
80,9 – 81,7




421








431





Пеногазобетон
300
10
396
414
1,2 – 1,4
3,14
81,3 – 82,8




414








431






450
15
393
393
0,8 – 0,9
2,16
82,6 – 83,2




400








386






600
20
387
385
0,1 – 0,14
0,31
82,8 – 83,7




374








395






Таблица 2 – Характеристики пористой структуры образцов по данным ртутной порометрии
Вид бето-на
Общая площадь пор, м2/г
Макропоры
Мезопоры
Суммарный объем пор, см3/г



объем, см3/г
пло-щадь, м2/г
диаметр, нм
объем, см3/г
пло-щадь, м2/г
диаметр, нм


Газо-бетон
5,99
0,195
2,22
351
0,027
3,77
28,6
0,222

Пено-газо-бетон
8,31
0,195
2,86
272,7
0,028
5,45
20,6
0,223




Влияние характера пористости на свойства пеногазобетона / Дерябин П.П. // Вестник СибАДИ. – 200. – Вып. . – С. . – Рус.
Получен ячеистый бетон со средней плотностью равной 400 – 430 кг/м3 при меньшем расходе газообразователя и с использованием низкократных технических пен по сравнению с автономным получением газо- и пенобетона. Установлено влияние характера пористости на основные свойства ячеистого бетона, полученного химическим, механическим и механохимическим способами порообразования. Ил. 7. Библ. 5.

THE INFLUENCE OF A POROSITY CHARACTER
TO THE PROPERTIES FOAMED AEROCRETE
P.P. Deryabin
The Siberian state automobile and road academy
Cellular concrete with medium density of 400 – 430 kg/м3 was made with minimum consumption of gasifier and with using of low-multiple technical foams in comparison with autonomous production of aero- and foamcrete. It is determined the influence of porosity to the general properties of cellular concrete made by chemical, mechanical and combined methods of porosity.











Количество пор, мм3/г

Количество пор, %

Радиус пор, HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15


Рисунок 2 – Распределение пор в газобетоне


MDSa.aHYPER14газобетон

Количество пор, мм3/г

Количество пор, %

Радиус пор, HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15

Рисунок 1 – Распределение пор в пеногазобетоне

Газобетон

Пеногазобетон

Рисунок 4 – Структура ячеистого бетона с 2,7-кратным увеличением

Пеногазобетон

Газобетон

Рисунок 5 – Структура ячеистого бетона с 5-кратным увеличением

Пеногазобетон

Газобетон

Рисунок 6 – Структура ячеистого бетона с 70-кратным увеличением
при продольном разрезе


Пеногазобетон

Газобетон

Рисунок 7 – Структура ячеистого бетона с 70-кратным увеличением
при поперечном разрезе


Рисунок 3 – Кинетика водопоглощения образцов из ячеистого бетона


































Root Entry

Приложенные файлы

  • doc Statia16
    Размер файла: 777 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий