Оптимизация технологического регламента изготовления пенобетонов
Омагничивание водно-дисперсных систем применительно к прикладному бетоноведению
Задаваясь проблемой повышения прочности строительных изделий на основе цементов, нужно знать до каких прочностных показателей можно дойти хотя бы теоретически. Иными словами – какова максимально достижимая прочность для тяжелых цементных бетонов – самых прочных из всех бетонов, применяемых в строительстве?
В лабораторных условиях, методом горячего прессования при температуре 250 оС и давлении 3500 кг/см2 удалось достичь следующих показателей прочности на сжатие: через 1 сутки Rсж=4120 кг/см2, а через 90 суток – Rсж=6550 кгсм2. Это более чем в 10 раз превышает самую высокую достижимую прочность бетона получаемую в обычных условиях.
Что послужило залогом столь высоких прочностных показателей? – В первую очередь, конечно, оптимальность подбора компонентов экспериментальной бетонной смеси. И, что немаловажно, очень малое водоцементное соотношение - менее 0.1 (в жизни редко удается опуститься ниже В/Ц=0.35). Кроме того, комплекс мероприятий – низкое В/Ц, направленная гидратация новообразований под воздействием высоких температур и давлений обеспечили и очень низкую пористость такого бетона, - на уровне всего 2 – 3%. А ведь именно внутренняя пористость в основном и формирует прочностные характеристики бетона – чем она меньше, тем прочность выше.
Если учесть, что пористость большинства серийно выпускаемых ячеистых бетонов составляет примерно 70% , что соответствует плотности в районе 800 кг/см3 – можно предположить, что и теоретически максимально достижимая для них прочность должна находится, где-то в районе 150 – 180 кгсм2. Сказочные числа. Жизнь корректирует их в меньшую сторону многократно.
Чтобы не путаться в дальнейшем, давайте строго определимся – в ячеистых бетонах существует пористость двух уровней. Макропоры, сформированные пеной и(или) выделяющимися газами формируют ячеистую структуру бетона. Оптимальность их геометрических размеров и распределения в массиве бетона очень сильно отражается на его, как теплофизических, так и прочностных характеристиках (эту тему мы рассмотрели ранее).
Но существуют еще и поры микроуровня – в дальнейшем я их так и буду называть, которые имеют размерность, выражаемую в микронах. Это чрезвычайно мелкая, различимая только под очень мощным микроскопом, микропористость цементного камня. Она формируется на стадии гидратации цемента, в результате его химических реакций с водой и самым непосредственным образом отражается не только на прочностных характеристиках пенобетона, но и на эксплуатационных – водопроницаемости, водопоглощении, морозостойкости, трещиностойкости и т. д.
И если пористость на макро - уровне регулируется мерами технологического характера, в обобщенном виде – соотношением пены (или выделившегося газа) с цементным клеем, то на микро- пористость можно воздействовать исключительно на уровне химических реакций протекающих при затворении цемента водой. Поэтому, рассматривая проблему в этом ключе, пытаясь понять пути направленной модификации этих химических реакций и явлений, им сопутствующих, решение следует искать в плоскости оптимизации именно химических реакций, и по методологии, принятой в современной химической науке.
Интерпретируя общую химическую технологию применительно к нашим нуждам – химической реакции взаимодействия между веществами, формирующими пенобетон и водой следует, для начала, определится – а что ж у нас, в конце концов, вступает во взаимодействие? И хотя этот перечень будет не исчерпывающе полным (особенно с позиций академического бетоноведения – да простят меня коллеги), в первом приближении я предлагаю, остановится на следующих веществах вступающих в реакцию: вода, вяжущее, заполнитель, наполнитель и некое вещество “Х” привнесенное в систему пенно - или газообразователем. Условия протекания реакции, обусловленные внешним влиянием среды, также существенны. Но самыми главными следует все же признать – температуру, влажность и наружное давление. Причем эти параметры важны как сами по себе, так и скорость их изменчивости (градиент) во времени.
Модификация как веществ, вступающих в химическую реакцию, так и условий протекания этой реакции, в той или иной мере, несомненно, отражаются на конечной прочности. Но подобная модификация не всегда оправдана экономически. Чтобы отобрать наиболее действенные, но дешёвые приемы нужно, для начала, рассмотреть их все в отдельности. А затем попробовать скомпоновать их в оптимальный тех. процесс.
С этого и начнем.
