Статья. РЕЦЕПТУРНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ГАЗОБЕТОНА

Дерябин П.П., Герина О.П. Рецептурные и технологические особенности производства газобетона // Развитие дорожно-транспортного комплекса и строительной инфраструктуры на основе рационального природопользования: матер. 7 Всерос. науч.-практ. конф. (с межд. участием) – Омск: СибАДИ, 2012. Кн. 1 – С. 419 – 423.

УДК 691

РЕЦЕПТУРНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ГАЗОБЕТОНА

П.П. Дерябин, канд. техн. наук, доцент
О.П. Герина, студент
Инженерно-строительный институт
Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии

Важнейшей задачей современного строительства является повышение эффективности, качества, надежности и долговечности конструкций и сооружений при максимально возможном снижении их материалоёмкости и капитальных затрат. Использование в строительстве высокоэффективных теплоизоляционных материалов позволяет создавать лёгкие ограждающие конструкции, отвечающие современным требованиям архитектуры, градостроительства, комфортности жилья, сокращать материалоёмкость и общестроительные затраты на возведение зданий. В этой связи актуальной проблемой является разработка научных основ структурообразования и совершенствования технологии газобетонов.
Газобетон – это прочный минерально-каменный искусственный материал, не требующий значительного ухода. Этот материал огнестоек, прочен, он не гниет, не стареет, не выделяет токсичных веществ. За счет поглощения и отдачи влаги газобетон поддерживает постоянную влажность воздуха внутри помещения. А воздушные пузырьки, занимающие около 80% материала, обеспечивают ему высокую теплоизоляционную способность, что способствует снижению затрат на отопление на 25 – 30%.
Поры в газобетоне делятся по размеру на две группы. Первая группа –макропоры, которые образовались в процессе вспучивание раствора. Поры, расположенные в твёрдых частицах газобетона, сравнительно небольшого размера и называются микропоры (рис. 1) [1].
Термическое сопротивление ячеистого бетона в 3 раза выше, чем из глиняного кирпича, и в 8 раз выше, чем из тяжелого бетона. Наружная стена из блоков толщиной 375 мм обеспечивает требуемое нормативное термическое сопротивление Rt = 2,5 [2].
Для изготовления газобетона в основном применяют портландцемент марок 400, 500, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 31360–2007. К портландцементу предъявляются специальные требования в отношении щелочности цементного теста – рН теста не должна быть ниже 12. Щелочность цемента определяется количеством свободной СаО и суммой Na2О и K2О. По данным работы газобетонных заводов, содержание щелочей (Nа2О, К2О) в 1 л раствора цемента не должно быть менее 75 мг. В случае недостаточной щелочности раствора в газобетонную массу следует дополнительно вводить известь или щелочь в виде каустической соды (NаОН).

Рис. 1. Объемный состав газобетона
При применении в качестве основного вяжущего извести особое внимание уделяют значительному количеству активных окиси кальция (СаО) и магния (МgО). Общая активность извести не должна быть менее 75%, количество МgО – не более 1,5%. В производстве можно применять известь – молотую кипелку и пушонку. Известь должна быть равномерно обожженной.
Введение извести как добавки к цементу сокращает расход цемента и одновременно увеличивает щелочность раствора, обеспечивая энергичное протекание реакции газообразования.
В качестве кремнеземистого компонента в производстве газобетона применяют речной или горный кварцевый песок, золу-унос тепловых электростанций, маршаллит и другие материалы. Кварцевый песок для изготовления газобетона и газосиликата должен быть чистым, без примесей глины и органических веществ, с содержанием SiO2 не менее 80%. Присутствие глины замедляет твердение газобетона и уменьшает его прочность. Органические примеси вредно сказываются на протекании реакции газовыделения; вспучивание газобетона при наличии органических примесей ухудшается. Зола-унос может применяться в производстве газозолобетона при содержании SiО2 более 55%. Зола-унос должна иметь незначительное количество сернистых соединений, несгоревших частиц угля и карбонатов кальция.
В качестве кремнеземистого компонента сырьевой смеси могут применяться отходы – металлургические шлаки соответствующих химических составов и тонкости измельчения. В нашей стране и за рубежом в качестве газообразователя преимущественное распространение получила алюминиевая пудра и различные газопасты на ее основе. Алюминиевая пудра, применяемая в производстве газобетона, должна быть химически чистая и содержать не менее 96 – 98% активного алюминия. Величина частиц алюминия должна быть однородной и такой, чтобы при просеивании через сито с 4900 отв/см2 не было остатка. Равномерность размеров частиц необходима для получения равномерного вспучивания и образования одинаковых по размеру пор в объеме изделия.
Для производства газобетона следует применять алюминиевую пудру марки ПАК–2 и ПАК–3. Алюминиевая пудра при хранении в большом объеме самовозгорается. Для предотвращения этого при изготовлении алюминиевой пудры ПАК частицы ее покрывают парафиновой или стеариновой пленкой, вследствие чего они плавают на поверхности воды и цементного раствора. Пленка препятствует протеканию реакции газообразования с выделением вспучивающего газобетонную массу водорода. Для повышения реакционной способности и лучшего смешивания алюминиевой пудры с водой ее предварительно прокаливают в течение 2 – 3 часов при температуре, не превышающей 190 – 200°С, или в смесь добавляют поверхностно-активные вещества, понижающие поверхностное натяжение на границе парафин – вода. Расход алюминиевой пудры на 1 м3 газобетона зависит от заданной средней плотности бетона и составляет от 300 до 700 г. В качестве добавок регуляторов схватывания и твердения вяжущего применяют хлористый кальций, едкий натр и гипсовый камень. В качестве антикоррозийного покрытия для армированных газобетонных изделий применяют цементные растворы с нитридом натрия, битумно-глинистые эмульсии и т.д. [3].
Важнейшей технологической особенностью получения высококачест-венных газобетонных изделий максимальной пористости и достаточной прочности является создание оптимальных условий для двух одновременно протекающих процессов газовыделения и газоудержания. Необходимо обеспечить соответствие между скоростью реакции газовыделения и скоростью нарастания структурной вязкости цементного теста или раствора. При этом выделение газа должно как можно полнее закончиться к началу схватывания системы цемент – вода. Протекание процесса газообразования определяется большим количеством различных факторов. Наибольшее влияние на скорость этого процесса оказывают вид, количество и свойства газообразователя, щелочность и температура среды.
Газобетон, изготовленный по разной технологии, существенно отличается и по своим свойствам. При неавтоклавном производстве смесь для получения газобетона оставляют твердеть в обычных условиях. Это относительно дешевый способ: минимальны затраты электроэнергии, нет нужды применять специальное оборудование. Несомненно, при существенном росте цен на энергоносители, повышении доли транспортных расходов в себестоимости продукции, этот вид производства заслуживает внимания, в особенности при проектировании и строительстве малоэтажных домов [4].
Поризация смеси осуществляется на стадии формирования материала за счет взаимодействия газообразователя (алюминиевой пудры) со щелочью с образованием водорода, за счет которого и происходит вспучивание массы. Данная технологическая стадия, особенно в неавтоклавной технологии, является весьма ответственной, предопределяющей формирование пористой структуры материала. Основным направлением научных разработок становится приближение прочностных свойств к автоклавному газобетону. Наиболее перспективными в этом отношении являются дисперсно-армирующие волокна как искусственного (полимерное волокно различного состава, стекловолокно и др.), так и природного происхождения (асбестовое, базальтовое волокно). Другим способом упрочнения является добавка микрокремнезема или кислой золы-уноса в количестве 5 – 10% от веса цемента. Уход за газобетоном во время его интенсивного твердения также существенно улучшает его прочностные свойства.
Неавтоклавный способ производства имеет существенный недостаток: усадка газобетона в процессе эксплуатации гораздо больше (2 – 3 мм/м), чем у автоклавного бетона (0,3 мм/м), при одинаковой плотности изделий. Специфика технологии неавтоклавного газобетона требует и повышенного расхода цемента. Несмотря на относительную дешевизну получаемого изделия, в промышленных масштабах предпочтительнее производство автоклавного газобетона. Автоклавная обработка газобетона производится не только для того, чтобы ускорить процесс твердения смеси. Основной смысл состоит в том, что в автоклаве при температуре 180°С и давлении до 14 бар в газобетоне образуется новый минерал – доберморит. Благодаря этому повышается прочность материала и, что особенно важно, в несколько раз уменьшается усадка. Автоклавный бетон может использоваться в армированных конструкциях – перемычках, панелях, и др. Ячеистый бетон автоклавного твердения имеет пониженную трещиностойкость и морозостойкость. Автоклавная обработка позволяет в более короткие сроки получать изделия с достаточно высокой прочностью при пониженном расходе вяжущего. У автоклавной обработки имеются и недостатки: дорогостоящее оборудование, специфика его эксплуатации, требующая высококвалифицированного обслуживающего персонала, высокая металлоемкость автоклавов, низкий коэффициент использования внутреннего объема автоклава. Мелкосерийное производство при автоклавном способе оказывается экономически невыгодным.
Структура газобетона должна характеризоваться равномерно распределенными мелкими порами правильной шаровидной формы. Средняя плотность газобетона и его пористость зависят главным образом от расхода порообразователя и степени использования его порообразующей способности. Некоторое влияние на них оказывают температура смеси и количество воды, принятое для затворения смеси, т.е. водотвердое отношение (В/Т). Увеличение В/Т повышает текучесть смеси, а, следовательно, улучшает условия образования пористой структуры, если обеспечивается достаточная пластичная прочность смеси к концу процесса газообразования.

HYPER13 EMBED AutoCAD.Drawing.18 HYPER14HYPER15
Рис. 2. Зависимость прочности Rб газобетона
от его средней плотности

На рис. 2 приведена зависимость прочности газобетона от его средней плотности. Прочность газобетона зависит также от характера его пористости, размеров и структуры пор и прочности межпоровых перегородок. С увеличением В/Т до оптимального значения, обеспечивающего наилучшие условия формирования структуры смеси, прочность газобетона повышается. Прочность оболочек, в свою очередь, зависит от оптимального соотношения основного вяжущего и кремнеземистого компонента, В/Т, а также условий тепловлажностной обработки. Из этого следует, что применение смесей с минимальным значением В/Т при условии образования высококачественной структуры (например, виброспучиванием) позволяет получить газобетон более высокой прочности.
Список используемой литературы
1. Рыбьев И. А. Строительное материаловедение. – М.: Высшая школа, 2002.
2. Хоменко В.Г. Справочник по теплозащите зданий. – Киев.: Будивельник, 1996.
3.Баженов Ю.М. Технология бетона. – М.: Высшая школа, 2002.
4.Сапожников М.Я, Дроздов Н.Е. Справочник по оборудованию заводов строительных материалов. – М.: Высшая школа – 1990.

·, кг/м3




Рисунок 1

Приложенные файлы

  • doc Statia20
    Размер файла: 105 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий