ПРОМЫШЛЕННОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И СНИЖЕНИЯ ОБЪЕМНОЙ МАССЫ ЯЧЕИСТОГО БЕТОНА

Искусственное получение силикатного камня предусматривает омоно - личжвание частиц кремнеземистого компонента цементирующими новообразо­ваниями в процессе автоклавной обработки. При этом новообразования вы­полняют двоякую роль: активную, склеивая частицы кремнеземистого ком­понента, и пассивную, заполняя пустоты между ними. Поэтому химическая активность и межзерновая пустотность кремнеэемиотого компонента решаю­щим образом влияют на состав сырьевой шихты, энергетические затраты на подготовку сырьевых материалов, продолжительность автоклавной обра­ботки, качественный и количественный состав цементирующих новообразо­ваний.

Известно, что физико-технические показатели и долговечность яче - истобетонных изделий во многом зависят от качества структуры силикат­ного камня. Для ее оценки авторы предлагают использовать два показателя - степень омоноличенности структуры nQ и вид цементации Пц. Показатель п,0 характеризует количество цементирующего вещества, необходимое дія склеивания частиц непрореагировавшего кремнеземистого компонента и за­полнения его межзерновой пустотноста. Величина показателя rv0 рассчиты­вается по формуле _А.

Іj Jul ~Ю0

Где К - коэффициент, характеризующий гомогенность сырьевой шихты.

Принимается равным I при раздельном помоле компонентов и 1,2 при совместном;

Сн - концентрация цементирующих новообразованна. Определяется расчетным путем по данным химического анализа или мето­дами стереометрического анализа по ГОСТ 22023-76" "Мате­риалы строительные. Метод микроскопического количествен­ного анализа структуры"; C/S - основность синтезируемых новообразований. Определяется А по результатам химического анализа;

6 100 - показатель, учитывающий разрыхление исходной структуры при гидратации извести. А - процентное содержание актив­ной СаО;

/7 - пустотность кремнеземистого компонента в вибрированном

(для вибрационной технологии) или в насыпном влажном сос­тоянии (для литьевой технологии формования).

Между показателем п и прочностью на сжатие оиликатного камня с послеавтоклавной влажностьюR °Е, приведенной к у = 1000 кг/м3, суще­ствует зависимость

^слс ~ ^' ^ t f по' 0-s) > где dC - коэффициент, характеризующий плотность цементирущего вещества и его когезию. При литьевой технологии формования принимается равным 0,9; при вибрационной - 1,0.

R,- прочность цементирупцего вещества о послеавтоклавной влажно­стью, Ша.

В зависимости от фазового и морфологического состава новообразований величина Ьв составляет: при использовании смешанного вяжущего 40-б0МПа, иэвестково-песчаного вяжущего 40-60 Ша.

Вид цементации силикатного камня ячеистого бетона зависит от соот­ношения объемов цементируицего вещества и непрореагировавшего кремне­земистого компонента. В общем случае для структуры силикатного камня автоклавного твердения характерны три вида цементации: контактная - нц«0,6; поровая - 0,6<лц*1,5; базалътная - нц>1,5. Показателыгц равен отношению объема цементирущего веществав, пронизанного сетью капиллярных пор к объему непрореагировавшего кремнеземистого ком­

Понента : пг _ 1г

К и -JiLklltLO.

VH

Величина и тт рассчитывается по следущей формуле

„ ____________ to__________

'"И " - тт, . » / л _ оПш „< п Cfi I

Г„ FSF (i-VtnHs^-sLo;6)

X - объемная масса силикатного камня, кг/м ;

Vі v - плотность цементирущего вещества, кг/м3;

А Уі

SiO^ , ЗіОг - соответственно доли общего и связанного в гндросиликаты кальция кремнеземистого компонента, определяемые по дан­ным химического анализа.

Характер структуры силикатного камня, который можно оценить по по­казателю вида цементации, оказывает решащее влияние на трещиностой - кость ячеистого бетона. Зависимость между коэффициентом трещиностой - кости К^ и показателем вида цементации п ц имеет следующий вид:

= 1.28 • п "О»46.

Тр ' ц

Получение конструктивно-теплоизоляционных ячеистых бетонов удовлетво­рительной трещиностойкости обеспечивается при формировании поровой структуры силикатного камня с Нц <■ 1,5 и значении nQ = 1,2*1,3 , Эти условия обеспечиваются при использовании сырьевых композиций, содержа­щих кремнеземистый компонент пустотноотыо 25-305? и химической актив­ностью 0,2-0,25 иг/г, которую оценивают по величине растворимости при заданной температуре автоклавной обработки. Наиболее полно этим требо­ваниям отвечает грубомолотый песок удельной поверхностью 1200-1500см^/г.

При производстве мелких ячеистобетонных блоков, теплоизоляционных и декоративно-акустических изделий, трещиностойкость которых не норми­руется, наиболее целесообразно формирование силикатного камня баэальт- ного вида цементации с показателем п0 >1,25. Б этом случае оправдано применение кремнеземистого кошонента повышенной дисперсности и хими­ческой активности, способствуыцего повышению прочностных показателей силикатного камня. Этим требованиям отвечает кремнеземистый компонент дисперсностью выше 2000 см2/г с выоокой степенью амортизации поверх­ности.

Из приведенных выше формул следует, что повышение прочностных по­казателей силикатного камня, а следовательно, и ячеистого бетона может быть достигнуто за счет:

- повышения гомогенности ячеистобетонной смеси (К)і

- получения рационального состава цементирующих новообразований (С/S) путем регулирования химической активности компонентов сырьевой смеси и параметров автоклавной обработки,

- применения эффективных способов формования (оС);

- оптимизации состава сырьевой смеси в зависимости от зернового состава кремнеземистого компонента и его химической активності.

Однако трудно ожидать, что какое-либо еще не проверенное соотно­шение компонентов сырьевой смеси может обеспечить резкое увеличение прочности ячеистого бетона, так как л 0ww=2. По-видимому, это произой­дет в том случае, если будет найден способ получения автоклавных вяжу­щи г высокой прочности (|?в^80 Ш1а). Практически повышение прочностных показателей ячеистого бетона может быть обеспечено за счет разработки и внедрения новых вяжущих повышенной прочности, а также изменения ха­рактера напряженного состояния силикатной матрицы при введении в яче - истобетонную смесь добавок, обусловливаюцих появление в материале до­полнительных структурных элементов.

Б настоящее время при подготовке компонентов сырьевой смеси широ­ко применяется технологическая схема, предусматривающая мокрый помол основной массы песка. Считалось, что такой способ более производителен и менее энергоемок. Однако проведенные в последние годы научно-теоре­тические исследования и новые технологические разработки, изменили сло­жившиеся представления о сравнительной экономичности подготовки сырье­вых материалов сухим (совместный сухой помол) и мокрым способами. Ус­тановлено, что применение сухого способа подготовки компонентов сырье­вой смеси позволяет увеличить на 15-20? прочностные показатели ячеис­того бетона [3, 4, 5], снизить суммарную энергоемкость технологическо­го процесса производства ячеистых бетонов примерно в 1,5 раза, умень­шить износ мелющих тел и футеровки мельницы на 60-70? [б, 7].

Улучшение прочностных показателей ячеистого бетона, полученного по сухому способу, связано с повышением гомогенности сырьевой шихты и протеканием в процессе совместного помола механо-химичесКих реакций, что исключает "старение" вновь образованных химически активных поверх­ностей [3, 4, 6]. При применении смешанного вяжущего в процессе сов­местного сухого помола повышается активность цемента. Преимущества при­менения "сухого" способа убедительно подтверждаются опытом работы Во­ронежского завода ЖБИ-І [6J, а также предприятий, работающих по техно­логии фирмы "Калсилокс" [8].

Не менее важным преимуществом сухого способа является уменьшение износа мелющих тел и футеровки мельниц при помоле сырьевых материалов. На предприятиях нашей страны используются металлические мелвдие тела, а в качестве футеровки - броневые плиты. Исследованиями па определению износа металла [9] установлено, что суммарный износ мелющих тел и фу­теровки мельниц при использовании мокрого способа подготовки кремнезе­мистого компонента составляет в среднем 1,19%. С учетом этих результа­тов и данных НИШсиликатобетона [Ю] рассчитано, что ежегодный намол металла на заводах ячеистых бетонов составляет в среднем 40-42 тыс. т, или около 10% всего потребления металла в производстве стеновых мате­риалов [I], Следует подчеркнуть, что в данном случае имеют место не только невосполнимые потери металла, но и ухудшение свойств ячеистого бетона.

Б этой связи заслуживает внимания опыт зарубежных фирм [8J, кото­рые помол песка осуществляют, как правило, в мельницах с резиновой фу­теровкой, а в качестве мелющих тел используют песчаник или кварциты с размером кусков 30-70 мм. Такой способ позволяет не только исключить намол металла, но и обеспечивает повышение химической активности крем­неземистого компонента по сравнению с помолом в мельнице с металличес­кими мелющими телами. Объясняется это высокой чистотой вновь образую­щихся при помоле поверхностей частиц песка, и, по-видимому, частичным износом высококремнеземистых мелыдих тел, что приводит к появлению в шламе полностью аморфизованных частиц размером менее 2 мкм. Эти части­цы благодаря своей высокой химической активности обеспечивают при ав­токлавной обработке повышение концентрации силикат-иона в жидкой фазе, что способствует улучшению качества цементирующих новообразований и повышению прочностных показателей ячеистого бетона.

Физико-технические свойства автоклавных ячеистых бетонов в значи­тельной мере определяются качеством структуры цементирущего вещества, которая при установившихся в настоящее время параметрах автоклавной об­работки (СН 277-80) зависит в основном от состава сырьевой шихты и хи­мической активности кремнеземистого компонента. В этом плане практичес­кий интерес представляют пути улучшения качества структуры цементирую­щего вещества за счет применения добавок химически активных соединений алюминия, хлора, щелочных металлов и солей серной кислоты [II]. При ис­пользовании этих добавок возникают цементирующие новообразования слож­ного состава с повышенной степенью конденсации кремнекислородных анио­нов и преобладанием в структуре связи ковалентного типа, что позволяет повысить прочностные и эксплуатационные показатели ячеистого бетона.

Примером может служить разработанный Воронежским инженерно-строи­тельным институтом состав сырьевой шихты [12], содержащей в иэвестково - шлако-песчаном вяжущем (активность 20-21?) 10,2 - 15,8 мае.? граншлака (активность 0,2, модуль основности 1,04), 2,4-3,5 мае.?. полуводного гипса, 1,5-1,9 мае.? хлористого натрия. Из сырьевой смеси такого сос­тава, полученной путем совместного сухого помола компонентов, приго­товлен ячеистый бетон марки 35 объемной массой 550 кг/м3. При этом пре­дел прочности на растяжение при изгибе увеличился в 1,5 раза, влажност - ная усадка снизилась в 1,7-2 раза.

Механизм и кинетика процессов формирования структуры цементируще­го вещества автоклавных материалов решающим образом зависят от химичес­кой активности кремнеземистого компонента, определяющей его раствори­мость в гидротермальных условиях и концентрацию в растворе силикат-иона. С целью увеличения в растворе концентрации силикат-иона помимо широко

Известных технологических приемов повышения температуры автоклавной об­работки или дисперсности песка рекомендуется [II, 13]применение хими­ческих добавок, обеспечивающих повышение рН среды (щелочи или несиликат ные соли щелочных металлов слабых кислот) или склонных к комплексообра - зованию (хлориды, фториды).

Особенно эффективно применение тонкодисперсных добавок природных или техногенных стекол: перлита, обсидиана, спонголитов, вулканических туфов, природных шлаков, гранулированных шлаков, боя тарного, оконного или технического стекла и т. п. Введение их в сырьевую смесь в количест­ве 10-15? совместно с добавкой гипса в количестве 2-3? от массы сухих компонентов смеси обеспечивает повышение рН среды и концентрацию сили - кат-иона в жидкой фазе эа счет гидролитической деструкции походной структуры стекла. Благодаря этому улучшается фазовый и морфологический состав цементирующих новообразований, которые в основной своей массе представлены низкоосновными гидросиликатеми кальция, алшинийзамещенным тоберморитом, гидрогранатами и щелочными гидроалюмосиликатами. Б реэуль тате при той же объемной массе прочность ячеистого бетона на сжатие уве личивается на 15-20?, на растяжение - на 30-50?.

Не менее эффективно применение химически активной кремнеземистой добавки, содержащей 95-97? 5і02 в некристаллической форме о размером частиц менее I мкм [14], или добавки тонкомолотого песка удельной по­верхностью 4000-5000 см^/г. Расход и дисперсность добавки в зависимос­ти от активности сырьевой смеси, дисперсности песка и режима автоклав­ной обработки определяется по методике ШСИ им. В.В. Куйбышева [15]. При менение химически активной кремнеземистой добавки наиболее целесообраз­но на заводах, использующих некондиционное кремнеземистое сырье или пески полиминерального состава с ловышенным содержанием илистых, гли­нистых и других примесей, не удовлетворяющие требованиям ГОСТ 8736-77.

Снижение объемной массы ячеистых бетонов и одновременно увеличение его прочностных показателей должно, в первую очередь, сопровождаться уве­личением прочности материала на растяжение. Это обусловлено требования­ми СНиП П-2І-75, согласно которым основным параметром при расчете кон­струкций на трещиностойкость является прочность ячеистого бетона на растяжение. Поэтому повышение прочности ячеистого бетона на растяжение позволяет не только улучшить его эксплуатационные показатели, но и при­нимать Яри проектировании конструкций и сооружений более экономичные решения. Наиболее эффективным технологическим приемом повышения проч­ности ячеистого бетона на растяжение является дисперсное армирование силикатного камня волокнистыми добавками. Оно позволяет активно влиять на характер напряженного состояния матрицы ячеистого бетона при прило - женим нагрузок и за счет перераспределения напряжений тормозить процес­сы развития трещин и разрушения материала.

Исследования НИИЖБа [16] показали, что дисперсное армирование яче­истого бетона низкосортным асбестом в количестве 3-5? или щелочестой - ким волокном в количестве 4-8? от массы сухой смеси позволяет повысить прочность на растяжение в 1,3-1,5 раза, на сжатие в 1,2-1,4 раза, пре­дельную растяжимость на 15-20?; удельная работа разрушения при этом возрастает в 1,4-1,6 раза. Последнее особенно важно, так как повышает­ся сопротивление материала ударным воздействиям в процессе транспорти­рования и монтажа, снижаются трудозатраты на ремонт околов и трещин.

На основе сырьевой шихты, состоящей из 90 мае.? иэвестково-песча- ной смеси (активность 23%, удельная поверхность 3600-4000 см^/г), 7,5 мас.? шлакопортландцементе марки 400 и 2,5 мае.? гипса полуводного, цри введении добавки асбеста в количестве 3? от масоы сухой смеси, дис­персності песка 2000-2500 см^/г и В/Т=0,75 получен ячеистый бетон со следующими физико-техническими показателями (табл.1):

Примечание. При испытаниях влажность образцов составляла 10- 12? мае.?.

Отмечается [16], что применение в качестве армируицей добавки ще - лочестойкого волокна менее эффективно. Это связано о плохой адгезией волокна к армируемой матрице.

Дисперсное армирование ячеистого бетона не нашло пока практическо­го применения, главным образом вследствие трудноотей, связанных с вве­дением армирупцей добавки в ячеиотобетонную смесь, а также из-за отсут­ствия законченных научных разработок в области реологии таких смесей и практических рекомендаций по управлению процессами формирования по­ристости. Не решен также вопрос об использовании дисперсно армирован­ных сырьевых композиций в производстве ячеистого бетона по резательной технологии.

По мнению авторов, заслуживает внимания способ приготовления яче - истобетонной смеси [17], предусматривающий распуїку армирующей волок­нистой добавки при ее помоле с 5-10? кремнеземистого компонента. Повы­шение прочностных показателей ячеистого бетона может быть достигнуто также при использовании органических добавок, которые при автоклавной обработке, переходя в вязко-текучее состояние, покрывают стенки пор тонкой прочной пленкой или кольматируют устья. При полимеризации таких добавок образуются прочные адгезионные контакты с силикатной матрицей межпорового материала, что приводит к появлению своеобразных структур­ных "барьеров", которые блокируют развитие и распространение трещин. В итоге обеспечивается повышение прочностных показателей ячеистого бето­на.

Не менее важно, что эти добавки обладают гидрофобными свойствами, что позволяет снизить интенсивность взаимодействия ячеистого бетона с водой и паром, т. е. обеспечить эффект объемной гидрофобизации. Напри­мер, добавка элементарной серы, вводимой в виде порошка, водного раст­вора сульфидов щелочных металлов или аммония в количестве 2-3$ от мас­сы сухих компонентов смеси обеспечивает повышение прочности на 50-150? Je]. При добавке 2? серы получен газобетон объемной массой 613 кг/м3, прочностью на сжатие 9,1 МПа, в то время как объемная масса контроль­ных образцов составляла 607 кг/м3, а прочность 5,0 МПа.

Другим примером является применение добавки полипропилена [19], которую вводили с целью объемной гидрофобизации.

Авторы предполагают, что положительные результаты могут быть по­лучены также при использовании низкомолекулярного полиэтилена или дру­гих добавок этого класса, особенно при изготовлении газобетона, так как эти соединения не вступают в химическое взаимодействие с гидратны - ми новообразованиями цемента. Исследованиями ВНИИстройполимера [20] по­казана возможность получения ячеистого бетона объемной массой 500- 700 кг/м3, прочностью на сжатие 7,0-14,0 МПа, на растяжение при изгибе 1,0-4,0 МПа, морозостойкостью 150-200 циклов. Материал без добавок имел прочность на сжатие 3,5-5,6 МПа, на растяжение при изгибе 0,6- 1,5 МПа. Добавку вводили в ячеистобетонную смесь с водой затворения.

Заслуживают внимания исследования НЖЖБа по получению ячеистого бетонополимера [21]. Показана возможность повышения прочностных пока­зателей ячеистого бетона на сжатие в 2 раза, на растяжение при изгибе на 4G-70% и снижения эодопоглощения в среднем в 2-5 раз. Разработан­ная технология рассчитана на пропитку ячеистого бетона'низковяэким мономером (метилметакрилатом) с последующим отверждением его непосред­ственно в автоклаве после завершения цикла гидротермальной обработки. При расходе мономера 10-15? от массы сухих компонентов смеси в лабора­торных условиях получен ячеистый бетон объемной массой 535-740 кг/м3 и прочностью на сжатие 4,0-10,0 МПа.

Исследования НШШсиликатобетона [22] показывают, что снижение объемной массы при одновременном улучшении прочностных и эксплуата­ционных показателей ячеистого бетона может быть достигнуто: повышением гомогенности сырьевой шихты, для чего рекомендуется совместный помол компонентов; применением интенсивных режимов перемешивания ячеистобе - тонной смеси с использованием гидродинамических смесителей; оптимиза­цией параметров автоклавной обработки в зависимости от состава сырье­вой шихты и химической активности кремнеземистого компонента, обеспе­чивающих. синтез цементирующего вещества, содержащего 23-25? тобермори - та 11,3 X; введением добавок ПЭС-I и ФРУ-20 в количестве 0,1? от мас­сы сухих составляющих. В результате указанных мероприятий в заводских условиях получен ячеистый бетон объемной массой 570 кг/м3, прочностью на сжатие 7,1 Ша, на растяжение при изгибе 1,2 Ша, на растяжение при раскалывании 0,56 Ша, морозостойкостью более 75 циклов.

Известно, что прочность плотных и легких бетонов обратно пропор­циональна расходу воды затворения. Применительно же к ячеистым бетонам, особенно автоклавного твердения, эта зависимость справедлива лишь при получении материала объемной массой выше 50С кг/м3. При получении яче­истых бетонов более низкой объемной массы, особенно теплоизоляционных, указанное выше положение теряет силу. В этом плане представляет инте­рес технология армированных волокном силикатных теплоизоляционных ма­териалов [23] , известная в нашей стране как технология извеотково - кремнеземистых изделий (ИКИ), Главное функциональное назначение этих материалов - высокотемпературная теплоизоляция промышленного и энерге­тического оборудования.

По своим качественным показателям известково-кремнеземистые изде­лия превосходят теплоизоляционный ячеистый бетон. В частности, при объемной массе 160-225 кг/м3 ИКИ имеют прочность при изгибе не менее 0,2-0,3 МПа. В связи с этим авторам представляется целесообразным за­имствование из этой технологии применительно к теплоизоляционным яче­истым бетонам таких приемов, как дисперсное армирование, использование повышенного количества водь затворения и совмещение тепловлажностной обработки и сушки изделий под давлением в автоклаве.

Вместе с тем опыт производства ячеистобетонных изделий и конструк­ций с примензнием комплексной вибрационной технологий показывает, что уменьшение количества воды затворения положительно влияет на качество готовой продукции и технико-экономические показатели производства. Поэ - тому определенный интерес представляют вопросы снижения БД при полу­чении конструкционных и конструктивно-теплоизоляционных ячеистых бето­нов за счет применения суперпластификаторов, положительно зарекомендо­вавших себя в технологии тяжелых и легких бетонов.

Исследованиями НИЖБа [24] и Пензенского ИСИ [25] установлено, что применение суперпластификаторов в комплексе с добавками-интенсификато— рами структурообраэования позволяет при той же объемной массе увеличить прочностные показатели ячеистого бетона на 15-20?, морозостойкость в 2 раза, а также повысить трещиностойкость ячеистобетонных конструкций. Особенно эффективно применение суперпластификаторов и комплексной виб­рационной технологии формования, так как в этом случае можно обеспечить нормальные условия поризации ячеистобетонной смеси без применения ин- тенсификаторов структурообразования. Отмечается [25], что наиболее ра­ционально введение суперпластификатора в мельницу мокрого помола песка совместно с интенсификатором помола. Это позволяет повысить производи­тельность мельниц и устойчивость шлама к расслоению, снизить суммарные удельные энергозатраты на помол, перекачку шлама и его выдерживание в шламбассейнах. Особенно эффективно применение суперпластификаторов в производстве ячеистого бетона неавтоклавного твердения. Сообщается [24], что в этом случае возможно получение газобетона с такими же физико-ме - хаЕическими показателями, как у ячеистого бетона автоклавного тверде­ния.

Одним из направлений повышения эксплуатационных показателей яче­истого бетона является улучшение качества пористой структуры материала. Основным резервом здесь является совершенствование теории и практики разработанной в СССР комплексной вибрационной технологии формования. Актуальность этого направления связана и с разработкой технической до­кументации предприятий нового поколения, отличительной особенностью которых является формование ячеистобетонных массивов высотой 1200- 1500 мм при получении конструктивно-теплоизоляционных ячеистых бетонов объемной массой 500-600 кг/м3.

На основе исследований ВНИИстрома им. П. П.Будникова [26] разрабо­тан алгоритм управления процессом виброформования ячеистобетонных мас­сивов высотой до 1200 мм. Разброс показателей объемной массы по высоте массива не превышает 45 кг/м3, коэффициент изменчивости прочности 0,07-0,18, одновременно достигнуто повышение прочностных показателей на 20-45? р сравнении с нормативными. В соответствии с разработанным алгоритмом в первый цериод вспучивания до достижения максимальной его скорости смесь вибрируется при частоте 22-30 и амплитуде 0,5-0,75мм. При снижении скорости вспучивания до 2-4 см/мин амплитуда и частота вибрационных воздействий на смесь снижаются соответственно до 0,25- 0,5 мм и 15-20 с-1. Вибровоэдействие рекомендуется прекращать при ско­рости вспучивания 0,5-1 с«/мин. Такие режимы вибрационных воздействий позволяют повысить газоудерживащую способность смеси и улучшить каче­ство межпорового материала, что в итоге улучшает прочностные и эксплу­атационные показатели ячеистого бетона.

Комплекс работ НШШсиликатобетона по совершенствованию процесса виброформования позволил выявить и обосновать преимущества низкочастот­ных цикличных механических воздействий на вспучивающуюся ячеистобетон­ную смесь. Ото явилось основой для разработки ударной технологии фор­мования ячеистого бетона [27, 28]. Для этих целей институтом была из­готовлена экспериментальная ударная площадка ЛВ-32/33, которая апроби­рована в заводских условиях. Установлено [28], что применение ударных механических воздействий на вспучивающуюся ячеистобетонную смесь поз­воляет улучшить качество и однородность пористости материала и практи­чески исключить нарушение сплошности межпоровых перегородок. В резуль­тате повышаются физико-механические показатели ячеистого бетона и сни­жается удельный расход вяжущего. По ударной технологии формования по­лучен автоклавный ячеистый бетон объемной массой 545-565 кг/мэ с преде­лом прочности при сжатии 4,4-5,3 Ша. Коэффициент вариации объемной массы для массива высотой 600 мм составлял 0,03- 0,04, изменчивость прочности на сжатие 0,11-0,12. По сравнению с применяемой в настоящее время виброплощадкой К-494 ударная площадка 1В-33 имеет в 3-4 раза меньшую установленную мощность, обеспечивает снижение расхода электро­энергии в 8 раз, энерогоемкость в 14 раз, металлоемкость в 3 раза. Эко­номический эффект ооставляет 1,3-1,5 руб/мэ [28].

Традиционная технология ячеистых бетонов предусматривает пориза - цию сырьевой смеси методом введения в нее газообразователя - обезжирен­ной алюминиевой пудры. Этому способу присущи существенные недостатки, которые отрицательно влияют на качество формируемой пористости и соот­ветственно на физико-механические и эксплуатационные показатели матери­ала, а именно: неравномерность распределения алюминиевой пудры в объе­ме смеси; трудность управления процессом газообразования вследствие не­постоянства величины рН вспучивающейся смеси, ее температуры и реоло­гических характеристик; взрывоопасность алюминиевой пудры. В настоящее время имеются предпосылки устранения большинства перечисленных недо­статков, что позволит существенно улучшить качество продукции и усло­вия труда. В частности, имеются положительные результаты использования взрывобеэопасного пастообразного газообразователя [29, 30], применение которого обеспечивает безопасность условий труда и положительно сказы­вается на физико-технических показателях ячеистого бетона.

Для управления дифференциальной газовой пористостью и напряженным состоянием матрицы в процессе вспучивания нчеистобетонной смеси Киевс­ким НИИСМИ предложено вводить в состав смеси газообразователь "второго

Порядка", используя для этого кремнийметаилические сплавы, реагирующие в щелочной среде с выделением водорода, например ферросилиций [31].При­менение комплексного газообразователя дает возможность уменьшить вели­чину открытой пористости на,19?», повысить морозостойкость в 1,5 раза, прочность ячеистого бетона на 25-35? [32].

Чтобы улучшить качество пористости, получить возможность регули­ровать геометрические параметры пор и обеспечить многомодальное распре­деление пор по размеру, в МИСИ им. В. Б.Куйбышева [33] была разработана газопенная технология получения ячеистых бетонов. Поризация смеси в соответствии с этой технологией осуществляется за счет воздухововлече - ния и газообразования. Однако предварительная поризация ячеистобетон - ной смеси путем введения в нее ПАВ не дала ожидаемого эффекта. Это свя­зано с недостаточно интенсивным перемешиванием смеси в газобетоносмеси­телях первого поколения* Учитывая это, МИСИ совместно с Белгород-Днест­ровским экспериментальным заводом ячеистых бетонов и изделий предложили способ трехстадийной поризации ячеистобетонной смеси [34], включающий:

- аэрацию песчаного шлама в мельнице за счет ПАВ;

- аэрацию сырьевой смеси в смесителе за счет ПАВ;

- поризвцию ячеистобетонной смеси в форме в результате газообразо­вания.

Аэрация песчаного шлама осуществляется в процессе мокрого помола песка за счет введенной в мельницу совместно с водой воздухововлекаю - щей добавки, например сульфонола, в виде 0,02-0,03?-ного раствора. Мок- рый помол песка с добавкой ПАВ обеспечивает улучшение условий помола, позволяет повысить плотность шлама на 4-5? без изменения его реологи­ческих характеристик и достичь воздухосодержания шлама порядка 18-22?. Равномерно распределенные в объеме шлама пузырьки вовлеченного воздуха диаметром 0,03-0,08 мм повышают его седиментационную устойчивость. Сте­пень дезаэрации шлама при суточном выдерживании в шламбассейнах не пре­вышает 5?,

Аэрация сырьевой смеси в смесителе осуществляется за счет введе­ния с водой затворения ПАВ в количестве 0,02-0,03? от массы сухих ма­териалов. При этом дополнительное количество воды с добавкой ПАВ вво­дится в смеситель после подачи аэрированного песчаного шлама и переме­шивается до введения газообразователя в течение 5-6 мин. Особенно эф­фективны в этом случае гидродинамические смесители. Б связи с тем что вводимые в смесь добавки ПАВ замедляют процессы гидратации и газовыде­ления, в сырьевую смесь с водой затворения вводят добавки хлористых солей натрия или кальция в количестве 1,5-2,5? от массы сухой смеси.

Спосоо трехстадиИной поризации позволил за счет улучшения качест­ва пористости снизить объемную массу ячеистого бетона без ухудшения его прочностных показателей на 6-10?.

При этом отмечается увеличение прочности ячеистого бетона на рас­тяжение при изгибе на 10-15?, несмотря на снижение исходной объемной массы.

На основе сырьевой смеси состава (мае.?):

Шлакопортландцемент N1-400 - 12; известь негашеная (А=75?) - 15; песок кварцевый с содержанием SiOg = 97?; удельной поверхностью 1500 см^/г - 70; гипс полуводный - 2; хлористый натрий - I - при БД =0,32 способом трехстадийной поризации получен ячеистый бетон объем­ной массой 500-650 кг/м3, прочностью на сжатие 5,2-5,7 Ша, на растя­жение при изгибе 0,73-0,82 Ша.

Преимущество многоступенчатой поризации в производстве ячеистых бетонов отмечается также в других работах [35]. Показана возможность [35]получения ячеистого бетона объемной массой 520-550 кг/м3 с проч­ностью на сжатие 5,3-5,8 Ша на основе сырьевой смеси с ВД = 0,5-0,8 следующего состава (мае.?):

Кварцевый песок...................................

Цемент.....................................................

Известь негашеная высокоактив­ная..

Триэтаноламин чот массы извести)... 2 Перекись водорода (от массы извести).. 1,4

Повышение равномерности распределения алюминиевой пудры в объеме нчеистобетонной смеси достигается за счет повышения интенсивности ее перемешивания, например при использовании гидродинамических смесителей и увеличении продолжительности перемешивания суспензии алюминиевой пуд­ры в смесителе. Последнее обеспечивается при следующей последователь­ности дозирования компонентов в смеситель [36]: песчаный шлам + водная суспензия алюминиевой пудры + добавка ПАВ + вода + цемент + известково - песчаная смесь. Продолжительность перемешивания после введения извест­но во-песчан ой смеси не долина превышать 2 мин, а температура ячеисто - бетонной смеси - 35°С. Такой порядок дозирования обеспечивает более полное использование газообразователя, повышение однородности ячеисто­бетонных изделий по объемной массе и прочности. При этом наблюдается снижение объемной массы на 20-35 кг/м3 и повышение прочностных показа­телей до 15? в зависимости от исходной объемной массы изделий. Отмеча­ется также изменение характера дифференциальной пористости - уменьшает­ся средний диаметр газовых пор.

Таким образом, можно констатировать, что в технологии ячеистых бе­тонов еще имеются значительные резервы, реализация которых обеспечит существенное повышение качества готовой продукции. Однако при этом не следует ожидать, что одновременная реализация рассмотренных технологи­ческих приемов злучшения качества пористой структуры позволит резко повысить физико-механические показатели ячеистого бетона в результате суммирования эффектов по каждому из рассмотренных технологических прие­мов. Каждый прием обеспечит достижение ожидаемого эффекта только в том случае, если его применение будет увязано с применяемой на предприятии технологией, особенностями состава сырьевых материалов и сырьевых сме­сей, способом формования. Для всех предприятий, работающих по мокрой схеме подготовки кремнеземистого компонента, безотносительно к индиви­дуальным особенностям технологии могут быть рекомендованы применение ударной технологии формования, введение в мельницу мокрого помола до­бавки ПАВ - сульфонола хлорного, триэтаноламина и т. п., а также изло­женный выше порядок дозирования суспензии алюминиевой пудры.