Оптимизация технологического регламента изготовления пенобетонов
Модификация заполнителей по правилу ТРИЗ
В теории изобретательства существует так называемая ТРИЗ (Теория Решения Изобретательских Задач). Один из способов решения проблемы заполнителей, подсказанный ТРИЗ, гласит: - “ Убери проблему вообще, и тогда она не будет тебе мешать”.
Но для начала давайте определимся, какая проблема в модификации заполнителей у нас имеется?
Самая главная они, эти самые заполнители, и есть. Вот если бы без них можно было бы обойтись, но чтобы “что-то” исполнило главную их функцию – сэкономило цементный клей.
- Так пусть воздушный пузырёк и исполнит роль заполнителя!, заодно и плотность пенобетона снизим.
- А как получить пузырьки разных размеров? – ведь в пене они стремятся уравняться, таковы физические законы.
Выход в получении пор разного размера (Двумодальная пористость – см. предыдущие рассылки) один – механизм их образования должен быть разным и к тому же, разнесённым во времени. Реализовать этот механизм можно в пено-газо-бетонах. Малые поры образуются в процессе перемешивания цементного раствора в присутствии пенообразователя за счет воздухововлечения. Большие поры образуются в процессе газовыделения от находящейся в растворе алюминиевой пудры (см. Рис. 4).
Рис.4 Микрофотография микроструктуры ячеистого пенно-газо-бетона.
Белый цвет – воздушные пузырьки
Крупные пузырьки – от алюминиевой пудры
Мелкие пузырьки – от пенообразователя
Черный цвет – цементный клей
А если и далее модифицировать процесс. Добавить к вышеприведенному эффекту еще и мелкий заполнитель. Причем это уже должен быть совсем мелкий заполнитель – обычный песок для этого не годится, - вот зола-унос будет в самый раз. В результате получаем пено-газо-золо-бетон (см. Рис. 5)
Рис.5 Микрофотография микроструктуры ячеистого пенно-газо-золо-бетона.
Белый цвет – воздушные пузырьки
Крупные пузырьки – от алюминиевой пудры
Мелкие пузырьки – от пенообразователя
Черный цвет – цементный клей
Серый цвет – инертный заполнитель – зола-унос.
Остается последний вопрос - как разнести процесс пенообразования и газообразования во времени. Оригинальное решение было найдено ещё в 60-х. Оно обыгрывает тот факт, что алюминиевая пудра выделяет водород, формирующий крупные поры, хоть и много (из 1 гр. пудры получается примерно 1.2 литра водорода) но уж очень медленно – около часа. Это серьёзно осложняет производство газосиликатов – приходится долго ждать, пока смесь “поднимется”. Ученые и тут обратили минус в плюс.
Пусть, рассудили они, в один смеситель сразу загружаются цемент, вода, пенообразователь и алюминиевая пудра. В процессе скоростного перемешивания, смесь будет насыщаться микропузырьками вовлеченного воздуха, а алюминиевая пудра, за счет своей “медлительности”, еще даже и не подумает вступать в реакцию. После того как поризованная смесь уже разлита по формам, они подвергаются интенсивной вибрации. Вибрация мгновенно “пробуждает” алюминиевую пудру и выделяющийся водород насыщает массу теперь уже крупными пузырьками.
Полученный строительный материал получил название вибровспученный пено-газо-золо-бетон.
Как частный случай, абсолютно полностью подтверждающий справедливость выше приведенных рассуждений, следует рассматривать пенополистирол-бетон. Являясь по своей физической сути легким бетоном (вспученный пенополистирол в нём выполняет функции лёгкого заполнителя), по теплофизическим характеристикам он примерно соответствует ячеистым бетонам аналогичной плотности. Но его прочностные характеристики, и особенно трещиностойкость, намного лучше. А почему? – А в первую очередь потому, что в нём реализована двумодальная пористость – крупные поры формируют шарики вспененного полистирола, а мелкие – микропена от введенного пенообразователя. И правильней его, всё-таки, следовало бы называть поризованный-пенополистирол-бетон. Путаницу усугубляет и терминологическая неразбериха - добавки ПАВ, которые почему-то вместо традиционного и понятного названия – пенообразователь, получили торговое название адгезивы. Хотя подобный способ облегчения вымешивания лёгкого заполнителя за счет понижения плотности бетонной матрицы путём микропенообразования в присутствии ПАВ давно и успешно используется в других технологиях лёгких бетонов, в частности в керамзитобетоне.
