Строительные материалы и изделия

Ячеистые бетоны

• Ячеистые бетоны являются разновидностью легких бетонов с равномерно распределенными порами (до 85% от общего объема бетона); их получают в результате затвердевания пред­варительно вспученной порообразователем смеси вяжущего, воды и кремнеземистого компонента.

По виду применяемого вяжущего ячеистые бетоны делят на следующие группы: газобетоны и пенобетоны, получаемые на основе портландцемента или цементно-известкового вяжущего; газосиликаты и пеносиликаты, получаемые на основе смеси извести-кипелки и кварцевого песка; газошлакобетоны и пено- ислакобетоны, получаемые из смеси извести и тонкомолотых Доменных гранулированных шлаков или золы-уноса.

По условиям твердения различают ячеистые бетоны пропа­ренные и автоклавного твердения.

По назначению и плотности ячеистые бетоны делят на теплоизоляционные с плотностью в сухом состоянии до 500 кг/м3' конструкционно-теплоизоляционные с плотностью 500...900 кг/м

и конструкционные с плотностью 900...1200 кг/м3. По показате лям плотности установлено десять марок ячеистого бетона m Д300 до Д1200.

Ячеистые бетоны, будучи материалами весьма пористыми отличаются низкой плотностью и соответственно относительно невысокой прочностью. Такая же связь, но несколько другого порядка, существует между плотностью и теплопроводностью показателем, особо важным для ячеистых бетонов. Теплопровод­ность ячеистых бетонов изменяется 0,07...0,25 Вт/(м - °С).

В идеальном случае структура ячеистого бетона представляет замкнутые ячейки размером 0,4...1,5 мм. Равномерность размеров и замкнутый характер пор уменьшают концентрацию напряжений в цементной оболочке ячеек, распределение напряжений происхо­дит равномерно по сечению элемента, и прочность ячеистого бетона увеличивается. При неудовлетворительной структуре наря­ду с мелкими замкнутыми порами присутствуют открытые круп­ные ячейки, которые могут сообщаться не только между собой, но и с окружающей средой. При такой структуре ячеистого бетона уменьшаются прочность и морозостойкость, увеличивают­ся теплопроводность и водопоглощение. Высокая морозостой­кость ячеистых бетонов объясняется особенностями их строе­ния — большим количеством замкнутых пор, наполненных возду­хом или газом. Для ячеистых бетонов установлены следующие марки морозостойкости: F15, 25, 35, 50 и 100.

Важным показателем прочности ячеистого бетона является прочность камня-оболочки ячейки, которая зависит не только от вида вяжущего, но и условий его твердения и влажности бето­на. Наиболее высокую прочность имеют бетоны после автоклавной обработки, при этом значительно экономится вяжущее вещество. В зависимости от гарантированных значений прочности ячеисто го бетона на сжатие установлены следующие классы (МПа) ВО,35; 0,75; 0,85; 1; 1,5; 2,5; 3,5; 7,5; 10; 12,5; 15; 17,5 и 20.

Большие усадочные деформации вызывают изменением влаж­ности при высыхании бетона, их величина зависит главным образом от начальной влажности изделий после тепловлаж­ностной обработки. После автоклавного твердения влажность изделий доходит до 25% по массе, а после пропаривания — до 50%. Усадка после высыхания достигает соответственно 1,2 и 2,5 мм/м. От усадочных деформаций могут появиться трещины, значительно снижающие долговечность изделий.

Введение в состав ячеистого бетона немолотого песка или снижение расхода воды затворения, а также применение более совершенной технологии изготовления изделий — вибровспучи­вания с последующей автоклавной обработкой — позволяет значительно снизить усадочные деформации.

Вяжущим для приготовления ячеистых бетонов обычно слу жат портландцемент, молотая негашеная известь. В качестве кремнеземистого компонента используют измельченный кварце вый песок, молотые доменные шлаки и золу-унос.

Вода для ячеистых бетонов должна удовлетворять общим требованиям, предъявляемым к воде для бетонов.

Для образования ячеистой структуры бетона применяют пено - и газообразователи. В качестве пенообразователей используют несколько видов поверхностно-активных веществ, способствующих получению устойчивых пен. Клееканифольный пенообразователь приготовляют из мездрового клея, канифоли и водяного раствора едкого иатра; смолосапониновый — из мыльного корня и воды, иногда для увеличения стойкости пены в него вводят жидкое стекло; алюмосульфонафтеновый — из керосинового контакта, сернокислого глинозема и едкого натра; пенообразователь ГК — из гидролизованной боенской крови и сернокислого желе­за. В качестве газообразователей используют алюминиевую пудру ПАК-3 или ПАК-4 с содержанием активного алюминия 82% и тонкостью помола 5000...6000 см2/г. Расход алюминиевой пудры зависит от плотности получаемого газобетона и состав­ляет 0,25...0,6 кг/м3.

• Пенобетоны получают смешиванием цементного теста или раствора с устойчивой пеной. Пену получают взбиванием жидкой смеси канифольного мыла и животного клея или водного раствора сапонина (вытяжки из растительного мыльного корня). Такая пена имеет устойчивую структуру, хорошо смешивается с цементным тестом и раствором, которые распределяются по пленкам, окружающим воздушные ячейки, и в этом положении затвердевают. Лучшими пенообразователями являются алюмо- сульфонафтеновые и препарат ГК (гидролизованная боенская кровь).

Пену, цементное тесто или раствор, а также их смесь приго­товляют в специальных пенобетоносместителях, состоящих из трех барабанов, внутри которых вращаются валы с лопастями. Готовое тесто из верхнего барабана переливается в нижний, туда же из второго верхнего барабана поступает готовая пена, после чего тесто и пену тщательно перемешивают в течение 2... 3 мин. Приготовленная смесь поступает в бункера, из которых разливается в формы для изделий. До тепловлажностной обра­ботки смесь выдерживают в формах. За это время пеномасса приобретает начальную прочность, не разрушаясь при встряхива­нии. Сократить время выдержки можно путем использования быстросхватываюгцихся цементов или путем введения добавок — ускорителей твердения.

По физико-механическим свойствам различают пенобетон теплоизоляционный, конструктивно-теплоизоляционный и кон­структивный. Теплоизоляционный пенобетон отливается в виде блоков размером 100X50X50 см и больше, которые после затвердевания распиливают на плиты. Теплоизоляционный пено­бетон имеет прочность до 2,5 МПа, теплопроводность — 0,1... 0,2 Вт/ (м- °С). Этот вид пенобетона применяют для теплоизоля­ции железобетонных покрытий, перегородок и т. д. Конструктив­но-теплоизоляционный пенобетон имеет прочность 2,5...7,5 МПа,

теплопроводность 0,2...0,4 Вт/(м-°С), применяют его для ограж. дающих конструкций. Из конструктивного пенобетона изготов­ляют изделия для покрытий. Их армируют двумя сетками из проволоки диаметром 3...5 мм. Конструктивный пенобетон имеет прочность до 20 МПа и теплопроводность 0,4...0,6 Вт (м-°С) Конструктивный пенобетон широко используют в трехслойных ограждающих конструкциях отапливаемых зданий.

Газобетон получают из смеси портландцемента, кремнезе­мистого компонента и газообразователя. Широкое применение 9 качестве газообразователя получила алюминиевая пудра, кото­рая, реагируя с водным раствором гидроксида кальция, выделяет водород

2А1 + ЗСа(0Н)26Н20 = ЗСаО-А1203-6Н20 + ЗН2

вызывающий вспучивание цементного теста. Последнее, затвер­девая, сохраняет пористую структуру.

В портландцементных бетонах гидроксид кальция обра­зуется в результате гидролиза трехкальциевого силиката, для ускорения этого процесса в смесь добавляют известь до 10% от массы цемента.

Алюминиевую пудру для лучшего распределения в смеси применяют в виде водной суспензии. Так как алюминиевый порошок при изготовлении на заводе парафинируют и частицы алюминия не смачиваются водой, то для удаления пленки пара­фина алюминиевую пудру предварительно прокаливают в элек­тропечах при температуре 200°С, чтобы исключить возможность воспламенения порошка или взрыва. Кроме того, для придания пудре гидрофильных свойств ее обрабатывают водным раствором СДБ, канифольного мыла и др.

Для изготовления изделий из газобетона смесь молотого песка и воды смешивают в смесителе с цементом, алюминиевым порошком, водой и немолотым песком. Затем смесь разливают в формы.

В настоящее время на заводах страны для приготовления ячеистого бетона различных видов применяют современные виброгазобетоносместители СМС-40 и гидродинамический смеси­тель ГДС-3. Эти машины обеспечивают хорошее перемешивание, они позволяют получать высокогомогенные и активированные смеси с пониженным содержанием воды затворения (до 35...40%), при этом продолжительность процесса приготовления смеси не превышает 3 мин.

Гидродинамический смеситель ГДС-3 (рис. 6. 16) состоит из горизонтальной смесительной камеры с лопастным валом, акти­ваторами, загрузочными устройствами, самоходного портала, щита снабжения электроэнергией и системы управления.

Виброгазосмеситель СМС-40 (рис. 6.17) состоит из корпуса, вертикального вала с лопастями, вибрационной системы и само­ходного портала. На внутренней поверхности корпуса смонтиро-

Рис. 6.16. Гидродинамиче­ский смеситель ГДС-3:

/ — пульт управления; 2 — при­вод смесителя; 3 — загрузоч - ное устройство; 4 — горизон­тальная смесительная камера; 5 — лоток; 6 — самоходный портал

ваны отбойные лопасти. По всей длине вала по винтовой линии установлены попарно лопасти, образующие двухлопастной про­пеллер. Привод вертикального вала осуществляется снизу через клиноременную передачу и конический редуктор. В кон­струкции вибрационного устройства предусмотрено регулирование частоты вибрации и амплитуды колебаний. Исходные материалы загружаются через люки, имеющиеся в крышке. Готовая смесь выгружается через затвор, под которым расположен лоток, предназначенный для заливки газобетонной смеси в форму.

Формование ячеисто-бетонных масс производят на вибропло­щадках со специальной бортоснасткой. После непродолжитель­ной выдержки газобетон разрезают машиной СМ-1211 на мелкие блоки и направляют в автоклавы. Режим автоклавной обработки изделий поддерживается по заданной программе автоматической системой регулирования. Твердение изделий в автоклаве при температуре 175°С и давлении 0,8 МПа обеспечивает высокую прочность и позволяет существенно уменьшить расход цемента путем частичной или полной замены его известью. Из автоклавов изделия поступают в пакетах на склад готовой продукции.

По свойствам газобетон аналогичен пенобетону. Однако он проще в изготовлении и позволяет получать изделия более устойчивого качества.

Рис. 6.17. Виброгазобетоио - смеситель СМС-40:

I — корпус; 2 — самоходный портал; 3 — привод верти­кального вала; 4 — вертикаль­ный вал; 5 — лоток

Способ производства ячеистых бетонов методом комплексной вибрации позволяет не только управлять процессом структур^ образования, но и дает ряд технико-экономических преимуществ - интенсифицирует технологический процесс, улучшает свойства ячеистых бетонов, снижает влажность готовых изделий. Вслед, ствие этого, а также возможности использования местного сырья (извести, песка, шлака и золы) изготовление автоклав­ного газобетона, газосиликата и газошлакобетона стало основ­ным направлением развития производства ячеистых бетонов

Блоки из ячеистых бетонов автоклавного твердения примени-. ют для кладки наружных и внутренних стен и перегородок жилых, общественных, промышленных и сельскохозяйственных зданий с относительной влажностью воздуха помещений не более 75%, а в наружных стенах при влажности более 60% должно наноситься с внутренней поверхности стен пароизоляционное покрытие. Применение блоков из ячеистых бетонов для цоколей и стен подвалов, а также стен помещений с мокрым режимом или наличием агрессивных сред не допускается.