Строительные материалы статьи

Особенности структуры И Основы технологии получения эффективных пенобетонных материалов

Мировая практика показала высокую техническую н экономическую эффектив­ность ячеистых бетонок. Объемы их про­изводства и применения в отечественном строительстве можно и целесообразно в ближайшие годы значительно увеличить. С этой целью необходимо решить вопрос расширения сырьевой базы для произ­водства ячеистых материалов и реали­зовать новые эффективные, высокопро­изводительные технологии изготовления изделий различного назначения.

Эффективность производства ячеис­тых строительных материалов во мно­гом определяется выбранным способом норнзацнн яченсто-бегошюй смеси, раци­ональность которой можно оценить по следующим основным показателям:

Возможности формирования в матери­але высокой степени пористости с мини­мальной дефектностью ячеистой струк­туры;

Технологичности процессов приготов­ления неномассы н формования из нее изделий или монолитных конструкций.

Реализация крупномасштабного про­изводства ячеистого бетона связана с решением альтернативы: принять за ос­нову газобетонную или пенобетонную технологии. В мировой практике преиму­щественное развитие исторически полу­чили газобетоны. Объясняется это преж­де всего тем, что в период промышлен­ного развития технологии ячсистых бе­тонов (50—60-е годы) не было высоко­эффективных, стабильных, стандартных синтетических пенообразователей. При­менение природных органических пено­образователей сдерживалось ограничен ион сырьевой базой, а получаемые из них порообразователи имели невысокую жизнеспособность, были нестабильны и оказывали па цементы корродирующее действие.

■Поэтому объем исследований в обла­сти производства пепобетонов ограни­чен н выпуск этого вида ячеистого мате­риала строительного назначения состав­ляет всего 6% общего объема.

Анализ показал, что газобетонной тех­нологии свойственны недостатки, такие как низкая устойчивость поризованной массы на стадии вспучивания и вызре­вания, а также зависимость этих техно­логических переделов от теплового ре­жима процесса;

Дефектность структуры, которая вы­ражается в появлении «контактных» дырок в стенках пор и разрыхлении их поверхности в результате прорыва га­зами перегородок вследствие градиента давления в порах разного размера, а также грещнн и стенках пор, возникаю­щих из-за разной кинетики вспучивания в центре и на периферии изделий в фор­мах или опалубке;

Анизотропия свойств материала, оп­тимальная ось которых не совпадает с направлением основных нагрузок при эксплуатации изделий;

Сложности поддерживания стабильной на заданном уровне плотности (пори­стости) изделий в силу высокой чувст­вительности процессов газовыделения и газоудержания ко многим факторам технологического процесса.

Применение вибрационной и ударной технологий, а также разработанного в МИСИ им. В. В. Куйбышева газопенно­го способа, базирующегося на трехста­дийном насыщении сырьевой смеси газо­вом фазы прерывистой гранулометрии, в определенной мере ослабили недостатки традиционной технологии газобетонов, но не устранили их совсем. К сказан­ному нужно добавить, что реализация газобетон. чой технологии осложняется ач-за ограниченной сырьевой базы — не иссгдл можно использовать вяжущие н бетонные смеси, характеризующиеся кислой средой или большой скоростью твепдгция (гипсовые вяжущие. ГЦПВ и др.), а также вводить в массу волок­нистые армирующие материалы, разла­гающиеся в щелочной среде. В послед­нее время, в частности, возникли труд­ности с поставкой предприятиям алю­миниевой пудры.

Указанные недостатки не свойственны технологии с пенной порнзаииен смеси. Ячеистая структура пеноматерналов фор­мируется при пониженном поверхностном натяжении растворов благодаря введе­нию в них повсрхностио-активных ве­ществ (ПАВ) ■— пенообразователей.

Введенный в формовочную массу воз­дух диспергируется на примерно равные объемы и окружается ппипоровым сло­ем, обогащенным ПАВ. Пониженное по­верхностное натяжение, повышенная вязкость и механическая прочность это­го слоя, отсутствие заметной разности давлений межл' порами, динамические воздействия в процессе поризации (пе­ремешивание) обеспечивают выполне­ние одного из главных принципов тер­модинамической устойчивости системы — создание наименьших поверхностей на границе раздела газ — дисперсионная среда. Поэтому структура пеноматериа - лов лучше, чем пористых систем на газообразователях: поры меньшего раз­мера однородно распределены в объеме изделия, отсутствуют контактные дырки и трещины в перегородках, а поверх­ность пор всегда гладкая и плотная.

К преимуществам пенной технологии относится возможность направленно ре­гулировать объем и характер пористой структуры материала, в частности, воз­можность полифракционного распреде­ления пор по размерам. Это достигает­ся регулированием расхода ПАВ в ра­створе и гидродинамических параметров перемешивания (частоты"“Вращения сме­сительного вала, площади поверхности лопасти и формы, применением мешалок с несколькими смесительными валами, вращающимися с разной частотой и др.).

Таким образом, способ получения яче­истой структуры бетона с помощью це­нообразования — более технологичный, надежный и рациональный, чем путем применения газообразователей — газо - технология.

Конечно, традиционная технология из­готовления пеноматериалов строительно­го назначения тоже не лишена недостат­ков. Первое, во время совмещения пены со строительной композицией происхо­дит ее механическое разрушение. Чтобы это предотвратить, используют ком­позиции с высоким водотвердым отно­шением и пены большой кратности. Оба решения нерациональны, ухудшают ка­чество готового продукта, приводят к перерасходу материалов. Во-вторых, ра­нее применяемые пенообразователи на основе природных продуктов незначи­тельно снижают поверхностное натяже­ние воды — с 73.9- 10я до 50—60• 103 Н м и «отравляют» гидравлические минераль­ные вяжущие.

Ряд разработок и технологических решений последних лет, прошедших ши­рокую промышленную апробацию, из­бавляют от недостатков традиционную технологию строительных пеноматериа­лов.

Использование в качестзе ленообразо - . вателей синтетических поверхностно-ак­тивных веществ — продуктов нефтепере­работки и нефтехимического синтеза поз­воляют снизнть поверхностное натяже­ние в 2,5—2,8 раза — до (27—30) X ХЮ3 Н/м, что гарантирует значитель - - ную пенообразующую способность ПАВ И стабильность получаемых пен. Благо - * даря этому снижается расход синтетичес - { Ских ПАВ при получении пенобетонов и, I Как следствие, исключается «страз.:;-:- ! ющее» действие поверхностно-активных - веществ на вяжущие. |

Шагом к совершенствованию техноло - 1 гии пенобетонов явился разработанный ;