Современное производство строительных материалов
Технология, свойства и области применения гипсовых вяжущих низкой водопотребности (ГВНВ)
Гипсовыми вяжущими называют материалы, состоящие из полуводного гипса CaSO4-0,5H2O или ангидрита CaS04 и образуемые в результате тепловой обработки и помола сырьевых материалов, включающих двуводный или безводный сернокислый кальций. Двуводный гипс — минерал, входящий в различные горные породы — гипсовый камень, глиногипс и др., а также в искусственные продукты — отходы промышленности — фосфо-гипс, борогипс и др.
Вяжущие низкой водопотребности ВНВ по вещественному составу подразделяются на следующие виды:
- ВНВ;
- ВНВ с минеральными добавками.
По механической прочности вяжущие подразделяются на марки:
- ВНВ - 600, 700, 800, 900, 1000;
- ВНВ с минеральными добавками - 300, 400, 500, 600, 700, 800.
Тонкость помола вяжущих должна быть такой, чтобы при просеивании пробы через сито с сеткой № 008 по ГОСТ 3584-73 проходило не менее 95% массы просеиваемой пробы, а для ВНВ с минеральными добавками - не менее 90%.
Начало схватывания смеси должно наступать не ранее чем через 45 мин, а конец - не позднее чем через 10 ч. Показатели, характеризующие технические и технологические свойства вяжущих, не должны быть хуже аналогичных показателей для портландцемента, приведенных в ГОСТ 10178-85.
Срок хранения вяжущих до их использования допускается ограничивать 15 сутками.
Заметным преимуществом применения бетонов на ВНВ является снижение температуры изотермического прогрева или полный отказ от тепловой обработки. Так, при изготовлении объемных блоков из мелкозернистого бетона при температуре прогрева 35-50 ОС выявлена возможность сокращения ТВО в два раза, причем проектная прочность достигалась уже в возрасте 1 суток, а в возрасте 28 суток фактическая прочность превышала проектную на 50-70 % и более.
Наряду с этим эффективность использования ВНВ обусловлена снижением расхода вяжущего при изготовлении 1 м3 равнопрочных бетонов: коэффициент использования вяжущего по данным промышленной апробации составляет 1,7-2,4 для тяжелого бетона и 1,3-1,4 - для мелкозернистого (коэффициент использования портландцемента - 0,6-0,9, т. е. каждому килограмму расхода портландцемента соответствует 0,06-0,09 МПа прочности бетона.
Вяжущее низкой водопотребности (ВНВ) для бетонов высокой прочности и морозостойкости, твердеющих при отрицательной температуре.
ВНВ было получено путём механохимической обработкой портландцемента М400 совместно с пластифицирующей добавкой суперпластификатора С-3 и противоморозной добавкой поташ в шаровой мельнице до удельной поверхности 400-450 м2/кг.
Способность бетона на ВНВ набирать прочность при отрицательной температуре связана с особенностями поровой структуры его цементного камня. Бетон на рядовом цементе имеет поры размером более 0,1 мкм, это крупные поры, вода в них замерзает при температуре минус 3...150. В бетонах на основе ВНВ преобладают поры размером 0,1...0,01 мкм, это мелкие поры и вода в них замерзает при температуре минус 20..400. Т. е. количество крупных капилляров (пор) в камне на основе ВНВ почти в 3 раза меньше, а мелких в 2 раза больше. Уникальность цементного камня на основе ВНВ и сведена к тому, что он содержит значительно меньше капилляров относительно большого диаметра и весьма большое количество капилляров малого диаметра. Этими структурными особенностями цементного камня на основе ВНВ объясняется низкое водопоглощение, высокая морозостойкость и способность быстро набирать прочность при отрицательной температуре.
Наличие тонких, не полностью замкнутых капилляров предопределяет существенное снижение количества льдистости. Способность бетона на ВНВ набирать прочность при отрицательной температуре объясняется тем, что льдистость смеси составляет 70-80%, а для бетонов на обычном цементе она равна 100%. Низкая льдистость обуславливает наличие свободной воды в микрокапиллярах, и, следовательно, реакции гидратации.
При температуре ниже минус 100 показатель льдистости цементного камня увеличивается, в связи с чем удлиняется процесс набора прочности, При введении в состав бетонной смеси небольшого количества солей электролитов - противоморозной добавки поташ, то льдистость сохраняется на уровне 80% и реакция гидратации продолжается. Поэтому бетоны на ВНВ с противоморозной добавкой обеспечивают получение зимнего бетона с прочностью 85-90% от марочной прочности при температуре -250 беспрогревным методом.
Изготовление ВНВ может производится полунепрерывным (поточным) или периодическим способами производства. Организация производственного процесса основывается на следующих принципах:
Прямоточность – горизонтальная, прямолинейная – сырьё, полупродукты перемещаются к рабочим постам периодически конвейерными механизмами.
Ритмичность – повторяемость каждой операции и всего технологического процесса в целом через строго установленные промежутки времени.
Непрерывность – каждая последующая операция процесса выполняется после окончания предыдущей операции, оборудование и обслуживающий персонал не простаивают.
Производство пенобетона может осуществляться с помощью:
1. Стационарного производственно-технологического комплекса модели ПБУ-10 по выпуску пенобетонных изделий. Предназначен для производства до 10 м3/час пенобетонных изделий методом неавтоклавного твердения в цеховых условиях. Оптимальный вариант использования - организация производства пенобетонных изделий годовой производительностью 40 - 100 тыс. м3/год.
2. Мобильного производственно-технологического комплекса модели ППБУ-4. Предназначен для производства пенобетонных изделий методом неавтоклавного твердения объемом 3,5 - 5 тыс. м3/час. Может использоваться для получения строительных смесей, в том числе растворных, кладочных, штукатурных. Оптимальный вариант использования - организация производства пенобетонных изделий годовой производительностью 5 - 15 тыс. м3/год.
