ПЕНОБЕТОННАЯ СМЕСЬ

АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПЕНОБЕТОННОЙ СМЕСИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЙ И МОНОЛИТНОЙ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ

В. А. Мартыненко

Современные тенденции жилищного и общественного строитель­ства в Украине характеризуются увеличением доли возведения инди­видуальных малоэтажных и многоэтажных каркасных домов. Такое направление связано не только со снижением энергетических и мате­риальных затрат, но и с повышением требований к архитектурной вы­разительности и комфортности возводимого жилья. Данный вид строительства предусматривает использование в несущих элементах зданий прочных строительных материалов и самонесущих мелко­штучных стеновых конструкционно-теплоизоляционных и теплоизо­ляционных изделий. В этом случае мелкие стеновые блоки из ячеи­стых бетонов являются предпочтительными в отношении аналогичных материалов. В связи с этим увеличились объемы производства ячеи - стобетонных изделий, в том числе пенобетонных, изготавливаемых с использованием новых технологических приемов, которые решения позволили шире использовать этот эффективный материал в совре­менном строительстве.

Возросло также количество публикаций в профессиональных журналах и рекламной информации по этому виду ячеистого бетона в сети интернета. При положительной тенденции развития пенобетон - ной технологии, расширении объемов ее использования порой не от­мечаются ее отрицательные стороны. Пенобетонная технология пре­подносится как простой способ изготовления ячеистобетонных изде­лий, которая якобы требует меньших энергетических затрат, трудоза­трат и удельной металлоемкости. Проводятся неравнозначные техно­логические сравнения по видам ячеистого бетона. Так, при сравнении пенобетона с газосиликатом учитывают только производственные энергозатраты, но не учитывают затраты на производство самого це­мента, как наиболее энергоемкого материала в составе пенобетона. Считаю, что пенобетонная технология имеет как ряд технологических преимуществ, так и ряд недостатков. Основными технологическими преимуществами является: возможность транспортировки пенобетон- ной смеси, формирование ячеистой структуры бетона в момент приго­
товления смеси и при обычной температуре. Недостаток - относитель­но большой расход вяжущего, связанный с отрицательным действием пенообразователей на гидратацию вяжущего, которые и снижают прочностные характеристики пенобетонных изделий. Введение пено­образователя в значительном количестве для получения более низкой плотности смеси и высокое В/Т отношение смеси приводит к замедле­нию скорости твердения и к снижению прочности пенобетонных изде­лий.

Б)

Рис. 1. Технологические схемы производства пенобетона с использовани­ем технической пены с приготовлением пенобетонной смеси методами: а)- традиционным; б)-сухой минерализации: 1- бункера сырьевых материалов; 2- дозаторы; 3- смеситель для приготовления раствора; 4- пеногенератор; 5- сме­ситель для приготовления пенобетонной смеси; 6- форма

В настоящее время в пенобетонной технологии используют сле­дующие методы для приготовления пенобетонной смеси:

1. Поризация бетонной смеси предварительно приготовленной пеной:

А) традиционный пенный способ, заключающийся в раздельном приготовлении высокократной пены и поризуемого раствора, в после­дующем их смешивании в отдельном смесителе или в смесителе для приготовления раствора (рис. 1а);

Уу^

Ш □ ППаГ

Рис. 2. Технологическая схема изго­товления пенобетонных изделий с ис­пользованием метода аэрирования для приготовления пенобетонной смеси: 1- расходные бункера сырьевых материа­лов; 2- дозаторы; 3- высокооборотный смеситель; 4- форма для формования пенобетонных изделий

Каждый из рассматриваемых методов имеет свои технологиче­ские преимущества и недостатки. Используя их целенаправленно, можно управлять свойствами пенобетонной смеси, пенобетона. Име­ются и отличия в перечне используемого оборудования, в затратах для организации производства изделий или пенобетона для монолитной укладки в строительных условиях.

Так, при первых двух методах приготовления пенобетонной смеси в технологическом комплекте набора оборудования используются пе - ногенераторы для приготовления пены. В традиционном методе пено - генератор должен приготавливать пену средней кратности (10-40) с высоким коэффициентом ее использования по объему (более 0,8) в поризуемом растворе. Эти свойства пены зависят не только от вида используемого пенообразователя (ПО), но и от конструкции пеногене - ратора.

На физико-технические свойства пенобетона при использовании традиционного метода приготовления пенобетонной смеси оказывает влияние ряд технологических параметров. На плотность пенобетона:

- объем вводимой пены и коэффициент ее использования в пори - зуемом растворе, который зависит не только от свойств пены, но и от вязкопластичных характеристик поризуемого раствора;

- количество вводимой воды;

- коэффициент осадки пенобетонной смеси.

На прочность пенобетона оказывают влияние:

- марка и расход вяжущего;

- количество кремнеземистого компонента и его дисперсность;

- содержание воды, с расходом которой связан объем образования капиллярных пор и подвижность поризуемого раствора;

- концентрация пенообразователя в растворе твердеющего вяжу­щего;

- вид и количество вводимой добавки.

При приготовлении пенобетонной смеси методом сухой минера­лизации используют пену низкой кратности (примерно 4-6), которую можно приготовить как в отдельном пеногенераторе, так и в высоко­оборотном смесителе. Пену стабилизируют за счет введения в нее предварительно смешанных сухих компонентов смеси при равномер­ном их распределении путем постоянного перемешивания пенобетон­ной смеси. Быстрая адсорбция воды сухими компонентами приводит к снижению подвижности пенобетонной смеси и ее стабилизации. Этот метод позволяет получать более плотные межпоровые перегородки в пенобетоне, за счет уменьшения В/Т отношения и более плотной упа­ковки частиц вяжущего и кремнеземистого компонента.

Основными технологическими параметрами, определяющими свойства пенобетонной смеси, а в последующем и пенобетона, явля­ются кратность пены и В/Т отношение смеси. На плотность пенобето­на большее влияние оказывает кратность пены, чем изменение В/Т отношения. Снижение В/Т до определенного значения приводит к по­вышению прочности пенобетона, но при переходе через оптимум этого технологического параметра происходит потеря подвижности пенобе­тонной смеси вплоть до ее разрушения. При использовании этого ме­тода необходима и очень важна согласованность в работе оборудова­ния по подаче сухих компонентов, их равномерное распределение в поризуемой смеси без ее разрушения. Значение коэффициента выхода пенобетонной смеси характеризует согласованность технологического процесса. Этот показатель и значение В/Т отношения смеси определя­ют ее технологические свойства, которые взаимосвязаны с физико - техническими свойствами пенобетонных изделий или монолитной те­плоизоляции. Метод сухой минерализации приготовления смеси при соответствующем аппаратном оформлении позволяет получить пено­бетон с высоким значением коэффициента конструктивного качества. Реализовать этот метод приготовления пенобетонной смеси в полной мере и со всеми технологическими преимуществами в производствен­ных условиях технологически сложно в связи с трудностями его аппа­ратного сопровождения.

При приготовлении пенобетонной смеси методом аэрирования нет необходимости в использовании пеногенератора. Однако, в связи с тем, что все процессы поризации совмещены в одном агрегате (в вы­сокооборотном смесителе), то к нему предъявляется ряд особых тех­нических и технологических требований. К техническим относятся: объем смесителя и соотношение его основных размеров, скорость обо­ротов вала, динамика потоков смеси при перемешивании. К техноло­гическим факторам: коэффициент загрузки смесителя по объему, вре­мя аэрирования, В/Т отношение, количество и вид ПО, начальная и конечная подвижность пенобетонной смеси. Многофакторная взаимо­связь процесса приготовления смеси значительно влияет как на время ее приготовления, так и на свойства пенобетонных изделий.

На плотность пенобетонной смеси основное влияние оказывают:

- объем воды в смеси, что, соответственно, связано с подвижно­стью поризуемой смеси и объемом образования капиллярных пор;

- вид и количество пенообразователя.

При этом определенное значение имеет последовательность за­грузки компонентов в смеситель, продолжительность аэрирования смеси и интенсивность перемешивания, которая должна изменяться при уменьшении плотности смеси. На прочность пенобетона, при про­чих равных условиях, наибольшее влияние оказывают:

- плотность пенобетона;

- расход и вид цемента;

- соотношение цемента и кремнеземистого компонента, их дис­персность;

- В/Т отношение смеси;

- вид и концентрация ПО;

- тип и количество вводимой добавки.

Положительной особенностью метода аэрирования является то, что наблюдается частичная активация смеси, получение мелкопорис­той ячеистой структуры пенобетона, которая взаимосвязана с прочно­стью пенобетона и коэффициентом поризации.

Во всех рассмотренных методах приготовления пенобетонной смеси есть различия, заключающиеся в технологической возможности использования добавок. Так, при традиционном раздельном методе приготовления пенобетонной смеси наиболее эффективно использова­ние добавок, которые вводят на стадии приготовления растворной час­ти смеси. Это позволяет предварительно и целенаправленно изменять технологические свойства раствора до введения пены. В методе сухой минерализации возможность введения добавок в раствор практическое влияние на технологические свойства минимально. Здесь добавка вво­дятся непосредственно в раствор ПО, что иногда снижает эффект их технологического действия. Поэтому необходимо соблюдать принцип совместимости добавки и ПО, исключить снижение пенообразующей способности такого раствора, а в последующем влияние ПО на вяжу­щее. При этом немаловажное значение имеет эффект первоначальной адсорбции ПАВ на вяжущем, что влияет на свойства пенобетонной смеси, а в последующем на прочности пенобетона. Это относится и к методу приготовления смеси аэрированием.

Таким образом, каждый метод приготовления пенобетонной сме­си имеет определенные технические и технологические особенности. Проведенный анализ их производственного использования при изго­товлении неавтоклавных пенобетонных изделий и устройства моно­литной теплоизоляции в строительных условиях на некоторых пред­приятиях России и Украины выявил ряд повторяющихся технологиче­ских ошибок, которые уже изначально сказываются на качестве приго­тавливаемой смеси. Так, при традиционном методе приготовления пе­нобетонной смеси практически не используются комплексные добав­ки, которые позволяют снижать В/Т отношение пенобетонной смеси и повысить скорость твердения пенобетона. Для повышения коэффици­ента использования пены в растворе используют высокие значения В/Т отношения смеси, что приводит увеличению капиллярной пористости межпоровых перегородок бетона и усадке пенобетонных изделий, снижению прочности. В большинстве случаев при этом методе ис­пользуются пены с низким значением коэффициента стойкости в по - ризуемом растворе, что приводит к увеличению ее расхода, разруше­нию и, соответственно, к снижению скорости набора структурной прочности пенобетонной смесью. Из-за этого происходит осадка пори - зованной смеси в начальный период твердения пенобетонных изделий.

На некоторых предприятиях подача пенобетонной смеси к месту укладки сопровождается неоднократными перегрузками с высотой падения смеси больше 0,5 м, что приводит к увеличению плотности и расслоению пенобетонной смеси. Для обеспечения необходимой теку­чести по шлангам используется пенобетонная смесь с высоким значе­нием В/Т (0,6-0,7), что, соответственно, сказывается на свойствах мо­нолитного пенобетона.

При использовании метода сухой минерализации имеется ряд следующих недостатков. Используемые аэродинамические пеногене - раторы не обеспечивают стабильности свойств пен, а это приводит к колебанию плотности изготавливаемых пенобетонных изделий. За­грузка сухих компонентов в смеситель производится без предвари­тельного смешивания цемента и кремнеземистого компонента. Нерав­номерная подача этих компонентов приводит к частичному разруше­нию пены, которое компенсируют введением дополнительного ее объ­ема. Однородность приготавливаемой пенобетонной смеси не контро­лируется и не обеспечивается из-за неудовлетворительной работы са­мого смесителя. Для транспортировки смеси по шлангам используется повышенное давление в нагнетателе, в результате чего при выгрузке происходит разрушение воздушных пузырьков (до 30%).

При использовании метода аэрирования отмечено колебания плотности пенобетонной смеси из-за отсутствия точной дозировки компонентов смеси и контроля ее плотности. Узкий диапазон техноло­гических параметров при приготовлении пенобетонной смеси, много­факторность метода, отклонение от оптимальных технологических параметров приводят к ухудшению качественных характеристик пено­бетонной смеси, порой и к браку пенобетонной продукции.

Пенобетонная технология требует точного соблюдения техноло­гического регламента производства, многофакторного учета влияния технологических параметров на свойства смеси и пенобетона. Только при таком подходе можно получить качественный материал. Эта тех­нология требует другого организационного и технологического подхо­да, так как работа «на глаз», неточное дозирование сырьевых материа­лов способствует выпуску некачественной продукции, которую уже производят некоторые предприятия, на что и есть обоснованные жало­бы строителей. Такая организация производства неавтоклавных пено­бетонных изделий или устройства монолитной теплоизоляции в строи­тельных условиях может только дискредитировать идею расширения использования этой технологии в современном строительстве.