ГАЗОБЕТОН НА ПЕРГИДРОЛЕ

ПРОЦЕСС ГАЗОВЫДЕЛЕНИЯ ПРИ РАЗЛОЖЕНИИ ПЕРЕКИСИ ВОДОРОДА В ЦЕМЕНТНО-ВОДНОИ СУСПЕНЗИИ

Разложение газообразова - os теля в цементно-водной суспен­зии происходит за счет реакции %0,7 Газообразующей добавки с хи - мическими реагентами, нахо - ■ дящимися в самой суспензии или вводимыми в него спе­циально.

Разложение перекиси водо­рода происходит в результате взаимодействия между водным раствором перекиси водорода и хлорной известью в виде так называемого хлорио-известко - вого молока. Реакция идет следующим образом:

Ca (OCl)2 + Н202 =СаС12 + Н20 + 02 f •

Хлорно-нзвестковое молоко приготавливают из 1 вес. части, технической хлорной извести и 1,Г) вес. частей иолы. Граф ука­зывает на возможность применения хлорной извести, содержа­щей до 35% активного хлора. Отношение 40% раствора перекиси водорода к хлорно-известковому молоку в опытах Графа состав­ляло 1 : 9. Выделяющегося при этой реакции хлористого каль­ция было достаточно для ускорения твердения цементного камня (до 2% от веса цемента).

Теоретически процесс этот не зависит от химических свойств цементно-водной суспензии. В этом случае в отличие от про­цесса разложения алюминиевой пудры от газообразователя не требуется высокая степень чистоты.

Каталитическое действие на процесс разложения перекиси водорода оказывает щелочная среда. Перекись водорода в при­сутствии гидрата окиси кальция, выделяющегося при затворе - нии цемента с водой или дополнительно вводимого в суспензию, разлагается. Реакция идет по уравнению

2Н202 = 2Н40 + 02 f + 46 кал.

По сведениям, приведенным проф. Поповым Н. А., величина водородного показателя рН для различных суспензий колеблет­ся от 1 1 до 13.

Приведенные авторами определения рН цементно-водных суспензий для цементов различного минералогического состава показали, что величина эта колеблется в пределах между 12,2 и 12,84 (табл. 8).

Таблица 8

Водородный показатель цементно-водных суспензий с В/Ц—-0,5 для цементов различного минералогического состава

(при t^20°)

В этой среде разложение перекиси водорода идет со значи­тельной скоростью.

При необходимости ход процесса разложения пергидроля легко определяется па портативной и простои установке, схема' которой представлена на рис. 16.

В склянку 1 через отверстие 2 Лаливают суспензию, состоя­щую из цемента и воды. Затем вставляют термометр 3, позво­ляющий контролировать температ jpy суспензии в процессе реакции. I

Предварительно, до введения в Суспензию газообразователя, из измерительного цилиндра 4 прі£-помощи вакуумного насоса (например, насоса Камовского) пс* трубке 5 откачивается воз­дух, и цилиндр под действием атмосферного давления запол­няется водой. ^

Затем через отверстие 2 в реактивную склянку вводится оп­ределенное количество водного раствора перекиси водорода 30%-ной концентрации (пергидроля) и перемешивается с сус­пензией. Отверстие 2 за­крывается и выделяю­щийся газ через пере­пускной кран 6 по тру­бе 7 поступает в измери­тельный цилиндр 4, ук­репленный на; штативе 8 И погруженный снизу в водяной затвор 9. По по­нижающемуся! уровню жидкости в цилиндре ре­гистрируется количество выделившегося газа. Для удобства отсчета можно заполнять цилиндр и со­общающийся с ним водя­ной затвор подкрашен­ной, водой. В ходе опыта время регистрируется при помоги секундоме­ра. Секундомер включа­ют и одновременно от­крывают перепускной кран 6.

На такой установке можно изучать кинетику газовыделения при разложении

Суспензии вяжущего и устанавливать влияние на ход этого про­цесса температуры и различных до ^авок.

Кривые разложения водного ^створа концентрации Показаны на рис. 17.;

Они выражают суммарные изм гнения объема газа, выделя­ющегося при разложении пергидрс стя в смеси с цементом Вос­кресенского завода и водой.

Из рисунка видно, что при затЕ >рении цементно-водной сус­
пензии подогретой водой разложение введенной в нее перекиси 1 водорода, как правило, завершается через 7 мин.

Регулировать скорость разложения перекиси водорода мож­но, изменяя температуру смеси и вводя в нее корректирующие добавки.

Влияние температуры

Каталитическое воздействие на разложение перекиси водо­рода оказывает температура среды, в которой протекает реак­ция. Легче всего регулировать температуру среды, подогревая воду затворення или водно-песчаную суспензию при мокром помоле песка. Процесс разложения перекиси водорода сопро­вождается выделением тепла. Таким образом, в определенный

Момент температура суспензии возрастает за счет экзотермичнэ - сти реакции разложения и достигает величин, приведенных в табл. 9. Зависимость процесса газовыделения от температуры воды затворения представлена на рис. 18.

Следует ответить, что повышение температуры воды затво­рения (а следовательно, и температуры суспензии) до 45° вы­зывает увеллчение сум­марного объема газа, выделяющегося за 5 мин. При температуре воды затворения, превышаю­щей 50°, значительно воз­растает скорость загу - стевания ячеистой смеси, которое наступает значи­тельно раньше, чем схва­тывается цемент, входя­щий в состав суспензии. Общее количество выде­ляющегося газа за эти 5 мин. не возрастает.

Однако с ростом тем­пературы газообразова­ние ускоряется, и образуются более крупные пузырьки газа, подъемная сила которых больше, чем мелких. Пузырьки газа вырываются из суспензии, и она опадает. Таким образом, если температура превышает оптимальную, т. е. 40—50°, то объемный вес ;газобетона при прочих равных условиях возра­стает. Влияние температуры воды затворения на прочность и объемный вес неавтоклавного газобетона иллюстрируется диа­граммами рисі 19.

При температуре воды затворения 50° газобетон обладает при относительно низком объемном весе достаточно высокой прочностью. Такая температура соответствует исходной темпе­ратуре суспензии, приблизительно равной 30°.

Влияние добавок гидратной извести

Добавки извести вводят в суспензию для приготовления га­зобетона, чтобы увеличить степень связывания кремнезема в условиях автоклавного твердения при недостатке в цементе C3S и увеличить рН среды, в которой идет разложение газообразователя. Обе эти цели могут быть достигнуты за счет добавки извести в гидратированном и негидратированном со­стоянии. Однако негидратированная известь, вводимая в сус­пензию цементного газобетона, вызывает обильное выделение тепла за счет ее гашения и чрезмерное ускорение разложения пергидроля. Гидратная же известь не вызывает тепловыделения. При изготовлении газобетона на вяжущем, состоящем из смеси цемента и гидратной извести, содержание извести в сложном вяжущем может доходить до 15%.

Сложное вяжущее, содержащее более 15% извести, облада­ет чрезмерно большой водопотребностыо, поэтому мы ограни­чимся рассмотрением вяжущих, содержащих до 15% извести.

Влияние добавок извести на интенсивность газовыделени^ видно из рис. 20.

Представленная на рис. 20 кривая отражает зависимость суммарного объема газа, выделяющегося при разложении пере­киси водорода, от содержания гидратной извести в смешанном
цементно-известковом вяжущем при оптимальной температуре воды затворения, равной 40°.

Таким образом, введение до 5% гидратной извести вызыва­ет увеличение газовыделения. С дальнейшим увеличением до­бавки извести количество выделяющегося газа уменьшается, и, как это будет показано далее, резко повышается вязкость сус­пензии (или соответственно водопотребность).

При введении извести сверх 5% необходимо увеличивать со­держание воды> а это сводит на нет те преимущества (возраста­ние прочности газобетона автоклавного твердения), которые мо­гут быть получены за. ■ ~ счет введения завы - «.' шенных количеств из­вести в цементный га­зобетон.

Процесс газовыделения при

Взаимодействии перекиси водорода и хлорной извести

Процесс > взаимо­действия хлорной из­вести и перекиси водо­рода не зависит от хи­мических свойств це­ментной суішензии, в которой протекает эта реакция. Скорость вспучивания, по дан­ным Графа, зависит от постепенности введения газообразую - щиХ добавок. Продолжительность газообразования и длитель­ность вспучивания во времени можно регулировать.

Если в суспензию добавляют вначале хлорно-пзвестковое молоко, а затем перекись водорода, то это вызывает бурное га­зовыделение, которое практически заканчивается еще в бето­номешалке.

Когда же в суспензию вначале вводят перекись водорода, а потом хлорно-известковое молоко, то газообразование идет мед­леннее. Вспучивание в этом случае будет происходить после разливки в формах. Введение хлорной извести в соотношении і : 1,5 и 1:2 по| отношению к перекиси водорода, считая иа су­хое вещество, вызывает увеличение количества выделяющегося газа в 2,25 раза. Причем наибольший эффект вызывает соот­ношение газообразователей 1:1,5 при введении хлорной извес­ти в виде водной взвеси, а затем перекиси водорода.

На рис. 21 представлена зависимость газовыделения от ко личества введенной хлорной извести. При этом не только уве, личивается количество выделяющегося газа, т. е. уменьшается! потребность в газообразователе, но и появляется возможность^ вести процесс при температуре до 20° (следовательно, без при-} менения подогретой воды для затворення суспензии). Однако! этот процесс имеет, как уже отмечалось выше, существенный!

Недостаток — одновременно вьі-і деляюіцийся хлористый кальций! и наиболее активный в момент: выделения кислород вызывают; значительную коррозию металла! форм и арматуры при изготовлен нии армированных газобетонных!: изделий. Поэтому применение^ хлорной извести в сочетании с перекисью водорода целесооб­разно лишь при изготовлении неармированных изделий. В слу - чае, когда используемый, цемент' не обеспечивает условий, необхо-j димых для интенсивного разло-j жения перекиси водорода, напри-; мер, когда рН шлама ниже тре-! буемого, также желательно при-| менение добавок хлорной из-! вести. і

Газовыделение при введении і Различных количеств пергидроля

Количество выделяющегося газа находится в прямой зависи­мости от количества вступившей в реакцию разложения перекиси водорода.

При дозировании пергидроля в весовых процентах, считая от| веса вяжущего (цемента, смесиі цемента с известью или гипсом)^ количество выделяющегося газа при разложении перекиси во-1 дорода, содержащейся в пергидроле (от 27 до 31% по ГОСТ; 177-55), прямо пропорционально количеству введенного газо-- образователя (рис. 22).

Однако количество газообразователя, вводимого в суспен­зию, ограничивается определенными пределами. Эти границы| зависят от способности суспензии задержать выделяющийся газ,! т. е. от так называемой газоудерживающей способности.

'При количестве газа, превышающем

Гособность суспензии, излишняя его часть будет расходоваться Гепроизводительно. Y Действительно, введение больших количеств газообразова­теля (обычно болев 4%) вызывает образование крупных газо­вых пузырьков при тонких и слабых стенках пор. Более круп­ные пузырьки обладают большей подъемной силой и легко про­рывают тонкие Іпленки. В результате увеличиваются; потери газа. ■ Tsi

Газовыделение в суспензии из

Цементов различного * )2

Минералогического состава J ^

В зависимости от минералоги - ^ g ческого состава цемента, особенно « от содержания в нем CsS и сво - й 6 Бод'ной извести, меняется, как по - | казано выше, щелочность цемент - § но-водной суспензии, т. е. водород­ный показатель рЯ. Однако измене­ние рИ в интервале от 12 до 13 сказывается иа процессе газовы­деления незначительно; при щелоч­ности суспензии, равной 12, пере­кись водорода разлагается с необ­ходимой для формирования ячеи­стой структуры скоростью и даль­нейшее увеличение рН не вызывает поэтому соответствующего увеличения количества выделяющегося газа.

Что же касается интенсивности газовыделения при разложе­нии перекиси водорода в среде цементно-водных суспензий, то для различных цементов она различна, как это показано на рис 23.

Минералогические составы этих цементов приведены в табл. 10.

Таблица 10

Содержание основных клинкерных минералов В исследованных цементах

Содержание минералов в %

Цементы заводов

C. S

Яшкинского. . . Катав-Ивановского Сенгилеевского Воскресенского. . Подгоренского. .

О. с

" иднако количество газа, выделяющегося при разложении 1 жрекиси водорода в среде цементной суспензия, прямо пропор­ционально содержанию в цементе трехкальциевого силиката :^C3S (рис. 24).