ТЕХНОЛОГИИ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

ЯЧЕИСТЫЕ БЕТОНЫ

Ячеистые бетоны представляют собой искусственные каменные материалы, состоящие из затвердевшего вяжу­щего вещества с равномерно распределенными в нем воздушными ячейками (порами).

Пэ способу получения ячеистые бетоны делятся на пенобетоны и газобетоны. .

По виду вяжущего вещества ячеистые бетоны под­разделяются на следующие разновидности: на цементе (пенобетон и газобетон); на известковом вяжущем (пе­носиликат и газосиликат); на гипсовом вяжущем (пе­ногипс и газогипс).

Кроме того, при'получении ячеистых бетонов могут быть использованы гипсоцементнопуццолановое вяжу­щее и смешанное вяжущее, состоящее из портландце­мента и извести.

Пористую структуру при получении пенобетонов со­здают путем перемешивания растворов с предваритель­но приготовленной пеной или путем введения пенообра­зователя непосредственно в раствор, что способствует вовлечению пузырьков воздуха внутрь раствора при ин­тенсивном его перемешивании с применением вибрацион­ной обработки или без нее.

Для получения стойкой пены в промышленности применяют следующие основные виды пенообразовате­лей: а) клееканифольный, б) смолосапониновый, в) алю - мосудьфонафтеновый, г) КИСК, состоящий из канифо­ли, извести, казеинового клея и ССБ.

В качестве порообразователя при производстве газо­бетонов и газосиликатов, применяют алюминиевую пуд­ру марок ПАК-3 и ПАК-4, значительно реже — техниче­ский пергидроль, представляющий собой 30%-ный рас­твор перекиси водорода в воде.

В качестве мелкого заполнителя в ячеистых бетонах чаще всего применяют молотый кварцевый песок и золу - унос, получаемую при сжигании твердого пылевидного топлива.

Работа 1. Подбор состава ячеистого бетона

Выполнение данной работы имеет целью научить сту­дентов определять состав теплоизоляционного ячеистого бетона в зависимости от заданных свойств, применяю­щихся сырьевых материалов и порообразователей.

Работа выполняется бригадами студентов по 2—3 человека. Варианты заданий приведены в табл. 13.

В процессе работы каждая бригада выполняет сле­дующие операции: производит расчет состава ячеистого бетона заданного состава; приготавливает порообразова - тель; формует контрольные образцы; производит испы­тание образцов, определяя среднюю плотность и проч­ность при сжатии, вносит коррективы в состав ячеистого бетона п производит подсчет расхода материалов на

1 м3 готовых изделий.

А. Приготовление и подготовка пено - и газообразова - телей. Для приготовления клееканифольного пенообра­зователя применяют клей костный или мездровый, ка­нифоль, едкий натр и воду.

Процесс приготовления этого пенообразователя со­стоит из следующих операций: получения клеевого рас­твора, приготовления водного раствора щелочи, варки канифольного мыла, смешивания • клеевого раствора с канифольным мылом.

Для получения клеевого раствора клей разбивают на куски размером 2—3 см, укладывают в железный бак и заливают водой, температура которой 15—20° С, в про­порции 1 : 1 (по массе). Клей замачивают в воде в тече­ние 24 ч. Клеевой раствор получают нагреванием замо­ченного клея при температуре 40—50°С в течение 1,5—

2 ч до полного его растворения.

Для приготовления канифольного мыла в 1 л воды растворяют при кипячении 166 г едкого натра (плот­ность раствора должна быть равна 1,16). Канифоль, раздробленную на мелкие куски и просеянную через сито с отверстиями 5 мм, постепенно добавляют в кипящий раствор едкого натра при непрерывном перемешивании. Соотношение канифоли и раствора едкого натра следу­ет брать 1:1, при этом канифоль берут по массе (кг), а раствор едкого натра — по объему (л). Смесь раство­ра едкого натра с канифолью кипятят 1,5—2 ч до пол­ного растворения канифоли, которое харктеризуется получением однородного цвета массы и отсутствием ко-

Мочков и крупинок. Испаряющуюся при кипячении воду по мере надобности восполняют горячей водой, заранее подогретой до температуры 70—80° С.

Смешивание клеевого раствора и канифольного мыла в пропорции 1 :0,7 (по массе) производят при темпера­туре клея 30° С и канифольного мыла 60° С. Клеевой рас­твор небольшими порциями вливают в канифольное мыло и тщательно перемешивают. Полученная смесь называется клееканифольным пенообразователем. Хра­нить его надо в стеклянной посуде в прохладном месте при положительной температуре.

Перед применением клееканифольный пенообразова­тель разбавляют горячей водой (50—60° С) в пропорции 1 :5 (по объему). В таком виде он называется рабочим составом и может загружаться в пеновзбиватель пе - нобетоиомешалки.

Б. Приготовление пенообразователя КИСК. Для при­готовления пенообразователя КИСК применяют казеи­новый клей, канифоль и воду, а иногда, с целью регули­рования жесткости и стойкости пены, в состав пенооб­разователя вводят известь и ССБ.

Пенообразователь КИСК приготавливают в верти­кальной лопастной мешалке при 10—20 мин-1. В не­прерывно работающую мешалку заливают подогретую до температуры 30—35° С воду, а затем всыпают поро­шок казеинового клея и продолжают перемешивание до полного растворения клея. Расход клея составляет 10 г на 1 л воды. После полного растворения клея в мешалку вводят молотую канифоль, просеянную на сите с отвер­стиями 0,5 мм в количестве 10 г на 1 л воды и продол­жают перемешивание еще 20—25 мин. После выполнения этих операций пенообразователь считается готовым.

Для получения рабочего раствора пенообразователь разбавляют водой в соотношении 1 :9 (по объему). Взби­вание пены из этого раствора производят в пеновзбива - теле при частоте вращения вала 250—300 мин-1.

Для получения более жесткой пены в состав компо­нентов пенообразователя при его приготовлении вводят известь-пушонку из расчета на 1 л воды 18 г извести. Введение в состав пенообразователя небольшого количе­ства водного раствора сульфитно-спиртовой барды с плотностью 1,04 повышает стойкость пены.

В. Приготовление водно-алюминиевой суспензии. С целью активизации алюминиевой пудры и лучшего пе - 178
Ремешивания с раствором производят ее обработку по­верхностно-активными веществами. Непрокаленную алю­миниевую пудру ПАК-3 или ПАК-4 смешивают с рас­твором ССБ, канифольного мыла и т. п.

1. Смешивание производят в следующем порядке. В сосуд емкостью 7—10 л (при лабораторных исследо­ваниях 0,5—1 л) осторожно всыпают необходимое коли­чество пудры, затем вливают раствор поверхностно-ак­тивного вещества в количестве 5% (из расчета на су­хое вещество) от количества алюминиевой пудры и 1—3 л (при лабораторных исследованиях 0,3—0,5 л) во­ды. После тщательного перемешивания в течение 2— 4 мин, когда все частицы пудры будут смочены раство­ром, суспензия считается готовой.

2. Подбор состава теплоизоляционного ячеистого бе­тона производят для получения изделий заданных сред­ней плотности и прочности при возможно меньшем рас­ходе вяжущего и порообразователей.

Исходными данными для подбора являются задан­ные средняя плотность образцов в сухом состоянии и кубиковая прочность их при сжатии, а также вид поро - образователя и сырьевых материалов.

Для получения ячеистого бетона с заданными пока­зателями свойств опытным путем устанавливают водо- -твердое отношение (В/Т), расход порообразователя и количественное соотношение между кремнеземистым компонентом и вяжущим веществом (Рк : Рвчт=С).

Для пробных замесов ячеистого бетона соотношение между кремнеземистым компонентом и вяжущим веще­ством принимают по табл. 14.

Работа по подбору состава ячеистого бетона состоит из следующих этапов: 1) определение исходного во до- твердого отношения (В/Т); 2) расчет расхода материа­лов на один замес массы исходного состава; 3) приготов­ление пробных замесов и формование образцов; 4) теп - ловлажностная обработка образцов по заданному режи­му; 5) испытание образцов и расчет окончательного состава ячеистого бетона.

За исходные В/Т принимают такие величины, которые соответствуют значениям текучести раствора, приведен­ным в табл. 15.

Текучесть раствора определяют по его раеплыву (в см), используя прибор Суттарда, который состоит из медного или латунного полого цилиндра с внутренним

Автоклавный с применением 2,4 2,7 извести активностью 70%

То же, с применением порт- 0,75 1,0+" ландцемеита или известково - ' шлакового цемента

То же, с применением сме- 1,0 1,25 шанного вяжущего или нефели­нового цемента

Неавтоклавный с примененй- 0,5 0,75* ем портландцемента или сме­шанного вяжущего

Примечания: 1. Значения С, отмеченные значком *, прини­мают за исходные.

2. Для извести с активностью А % варианты С находят умно­жением табличных данных на величину А/70.

3. Исходную долю извести (п) в смешанном цементно-известко­вом вяжущем принимают для автоклавных бетонов равной 50%, а для неавтоклавных — 25%. . -

Таблица 15

Примечание. Температура раствора для газобетона должна находиться в интервале от 37 до 43° С, для газосиликата — от 30 до 45° С, для пенобетона — от 20 до 40° С.

Диаметром-5 см и высотой 10 см, стеклянного листа] квадратной формы со стороной 45 см и листа бумаги с' нанесенными на нем концентрическими окружностями через каждые 0,5 или 1 см, который во время проведения опыта подкладывают под стекло.

Перед испытанием цилиндр и стекло протирают мяг­кой тканью, смоченной чистой водой. Стекло кладут в j

Строго горизонтальном положении и ставят на него ци­линдр так, чтобы внешний контур цилиндра совпал с окружностью диаметром 6 см. Испытуемый раствор на­ливают в цилиндр доверху и выравнивают поверхность раствора ножом или шпателем. Затем быстрым и точным движением поднимают цилиндр снизу вверх; раствор при этом растекается по стеклу в виде лепешки, диаметр которой обусловливается консистенцией смеси.

Для приготовления раствора требуется 0,4 кг. сухой смеси (исходного состава) и 0,16—0,28 л воды.

Воду затворения для газобетона предварительно на­гревают до температуры 70—80° С. Сухую смесь поме­щают в чашку и доливают к ней воду отдельными пор­циями до получения хорошо перемешанной сметанооб - разной массы.

В/'Т как отношение массы воды затворения к массе сухой смеси принимают за исходное, если полученная текучесть раствора отклоняется от данных табл. 13 не. более чем на ±1 см.

Расчет расхода материалов на 1 замес исходного со­става. Расход минеральных составляющих ячеистой сме­си и воды (в кг) на один замес определяют по следую­щим формулам:

П Рсух .. .

ВЯЖуЩеГО "вяж— „ ., , У Леї1 +0)

Извести РИ = Ртжп; Цемента Яц=Явяж — Ян; кремнеземистого компонента Рк=Ртж С; Гипса молотого двуводного РГ=ЯН-0,03; воды В = (РШЖ + РК) В/Т, где рсух — заданная средняя плотность ячеистого бетона в сухом состоянии, кг/л; Кс — коэффициент увеличения массы сухой смеси в результате твердения вяжущего; V—'объем замеса, л, равный объему форм, заполняе­мых из одного замеса, умноженному на коэффициент из­бытка смеси, принимаемый равным 1,05 для пенобетона и 1,1 —1,15 для газобетона (при изготовлении лаборатор­ных образцов коэффициент избытка смеси в обоих слу­чаях принимают не менее 1,5); С — число частей кремне­земистого компонента, приходящихся на 1 часть вяжу­щего; п — доля извести в вяжущем; В/Т — водотвердое отношение.

При расчете расхода порообразователя (пенообразо­вателя или газообразователя) предварительно находят величину пористости, которая должна создаваться поро - образователем для получения ячеистого бетона задан­ной средней плотности

Яг=1—^-(W+B/T),

Ас

Где W — удельный объем сухой смеси, л/кг.

Количество газообразователя или пены теоретически должно быть таким, чтобы выделенный объем газа или введенный объем пены соответствовал пористости, най­денной по формуле.

В действительности порообразователь не полностью используется на создание пористости в растворе, поэто­му расход его (Рп) принимают больше, чем теоретиче­ски необходимый:

Где К — выход пор (количество газа или объем пены, получаемый из 1 кг порообразователя), л/кг; а—коэф­фициент использования порообразователя.

Исходные величины Кс, W, К и а принимают следу­ющие: К с = 1,1; а = 0,85; К = 18 - h 20 л/кг при исполь­зовании пенообразователя и К= 1390 л/кг при исполь­зовании алюминиевой пудры; W■—по табл. 16 в зави­симости от вида кремнеземистого компонента, вида вя­жущего вещества и их соотношения.

Таблица 16

Сухого поверхностно-активного вещества (канифольного[5]Мыла, ГК, ССБ или др.) и 10—15 вес. ч. воды. Эту воду учитывают в общем количестве воды затворения.

Пена по своему качеству должна удовлетворять сле­дующим требованиям: выход пор (К)—не ниже 15; стойкость, характеризуемая коэффициентом использова­ния пены,— не ниже 0,8.

Для получения пены требуемого качества опытным путем определяют соотношение «вода: пенообразова­тель» (по объему). Исходные значения этого соотноше­ния для различных пенообразователей следующие: смо - лосапониновый — 8, клееканифольный — 5, пенообразо­ватель КИСК — 9. Пределы изменения соотношения «вода : пенообразователь» составляют: для клеекани - фольного ±1, для остальных ±2.

Выход пор для пенообразователя определяют из отношения объема пены к ее массе. Объем пены изме­ряют в полом цилиндре диаметром 5—7 см и высотой 10—15 см.

Выход пор при использовании алюминиевой пудры устанавливают расчетным путем

2А1 + ЗСа (ОН)2+6Н20 — ЗСаО • А12Оэ- 6Н20 + ЗН2 f

Из этого следует, что при реакции 54 г алюминия с из­вестью выделяется 6 г водорода. Одна грамм-молекула газа занимает при нормальных условиях объем в 22,4 л, следовательно, 1 г алюминия выделяет при нормальных условиях

3-22,4/54=1,244 л. водорода.

При температуре смеси T, °С, объем водорода, выделяе­мого 1 г алюминия, вычисляют по закону Гей-Люссака

К =1,244 (1 + //273) л/г.

Приготовление замесов и формование образцов. После расчета исходного состава приступают к приго­товлению замесов с целью выявления оптимального В/Т. Для этого готовят 5 замесов из исходного состава, отли­чающихся друг от друга В/Т на ±0,02 и ±0,04. Из каж­дого замеса формуют три образца.

В этих и последующих замесах определяют плот­ность раствора (рр, кг/л), контролируют его темпера - тУру (при изготовлении газобетона), а также опреде-

ЛЯЮТ Среднюю ПЛОТНОСТЬ ячеистой смеси (ря, кг/л). По Полученным значениям рр и ря в каждом замесе вычис­ляют фактическую величину пористости, создаваемую порообразователем:

/7r=(Pp-P„)/p„

Где Ра—расход порообразователя на 1 л ячеистого бетона (для газобетона этой величиной можно прене­бречь), кг.

Водотвердое отношение состава, не имеющего осадки после его поризации и показавшего наибольшую вели­чину Пт, принимают за оптимальное.

Для выявления оптимальной температуры раствора (при подборе состава газобетона) готовят еще пять замесов с оптимальным В/Т, изменяя температуру ра­створа в пределах ±3 и ±7° С от исходной (40° С).

Оптимальное соотношение между кремнеземистым компонентом и вяжущим веществом находят изменением числа С, приготавливая пять замесов по данным табл. 12 с оптимальными значениями В/Т, и температуры ра­створа.

Расход порообразователя для этих замесов уточ­няют путем умножения расчетного расхода его (по ис­ходным величинам а и К) на поправочный коэффициент К вычисляемый из соотношения требуемой пористости (Яг) к пористости, фактически получившейся в замесе, по которой принято оптимальное В/Т и оптимальная температура.

Из каждого замеса формуют 3—6 образцов разме­ром 7 X 7 X 7 или 10 X Ю X Ю см.

Перед формованием образцов необходимо хорошо очистить и смазать формы, а при формовании газобетон­ных образцов еще и подогреть их до температуры 40—45° С.

Степень заполнения форм газобетонной смесью уста­навливают расчетом по массе или по объему. В пер­вом случае определяют массу газобетонной смеси (/Пом), укладываемой в форму:

/?гсм = 1,1(1—/7г)ррКф,

Где Уф— объем формы, л.

Во втором случае определяют высоту заливки (h) в долях или в процентах по высоте формы Л=1,1(1—ПгМ

Пенобетонную смесь приготовляют в следующем по­рядке. В пеновзбиватель лабораторной пенобетономе- шалкп вливают приготовленный заранее водный раствор пенообразователя в количестве 5—6% от объема бара­бана пеновзбивателя и включают мотор. Время взбива­ния пены обычно не превышает 5—6 мин. Затем отве­шивают определенное расчетом количество пены и вво­дят его в раствор при непрерывном перемешивании, ко­торое заканчивают после получения однородной массы.

Среднюю плотность пеномассы (ря) определяют пу­тем взвешивания ее в сосуде емкостью 0,5—1 л.

Газобетонную смесь готовят следующим образом. Сначала приготавливают водно-алюминиевую суспензию по методике, указанной выше. Затем полученную водно - алюминиевую суспензию вводят в уже приготовленный раствор при непрерывном перемешивании массы в те­чение 2—2,5 мин.

Для определения средней плотности газобетонной смеси производят ее укладку в заранее подготовленные сосуды кубической формы и емкостью 0,5—1 л на вы­соту, определенную предварительным расчетом.

После окончания вспучивания, примерно через 1 ч, ножом или металлической линейкой удаляют избыток вспученной массы (горбушку), взвешивают сосуды с оставшейся массой и вычисляют ее среднюю плотность.

Тепловлажностная обработка образцов из ячеистого бетона. После формования образцы выдерживают при температуре 20—25° С в течение 6—8 ч для пенобе­тона и 4—6 ч — для газобетона[6], после чего произво­дят их тепловлажностную обработку в лабораторном автоклаве или в пропарочной камере.

Общий цикл автоклавной обработки складывается из трех периодов: I — подъем температуры и давления; II — изотермическая выдержка при максимальных тем­пературе и давлении; III — снижение давления до атмо­сферного.

Рекомендуемые режимы автоклавной обработки образцов: 1) для теплоизоляционного ячеистого бетона средней плотности до 500 кг/м3 — 3 + 8 + 3 ч при мак­симальном давлении пара 0,9 МПа и 3 + 6 + 3 ч при 1,3 МПа; 2) для теплоизоляционно-конструктивного бе­тона со средней плотностью более 500 кг/см3 — 6 + 8 + 6 ч при давлении 9 МПа и 6 + 6 + 6 при дав­лении 13 МПа.

Режим пропаривания при атмосферном давлении обычно принимают следующий: подъем температуры от 30 до 90° С — 3 ч; изотермическая выдержка при 90° С — 14 ч и снижение температуры до 50° С — 2 ч.

Испытание образцов и расчет окончательного состава ячеистого бетона. После автоклавной обработки образ­цы вынимают из форм, сушат при температуре 105— 110° С до постоянной массы и испытывают (определяют среднюю плотность и предел прочности при сжатии). При испытании на прочность образцов размером ■7X7X7 см необходимо полученные результаты приве­сти к показателям образцов с размером ребра 10 см путем умножения числового значения предела прочно­сти образца с ребром 7. см на поправочный коэффи­циент, который в данном случае будет равен 0,9.

Результаты ;работы по подбору состава ячеистого бетона рекомендуется записывать по следующей форме:

Состав шихты, при котором образцы показали наи­большую прочность, но не менее заданной, принимают за оптимальный.

Для расчета окончательного расхода материалов на 1 м3 или на один замес для получения ячеистого бетона заданной средней плотности необходимо уточнить при­нятые при расчете исходные величины К, W, Кс и а.

Выход пор (К) для пенообразователя находят из отношения объема пены к ее массе, а выход пор газо­образователя не уточняют.

Удельный объем сухой смеси (W) находят по сред­ней плотности раствора и водотвердому отношению

1У/=(1+В/Т)-В/Т Рр

Коэффициент увеличения массы сухой смеси за счет связанной воды (Кс) уточняют по фактическим значе­ниям рсух И ря

Ке = РсУ" (1 - f - В/Т),

Ря — т-а

Где /пд — расход порообразователя в кг на 1 л ячеистого бетона (для газобетона этой величиной пренебрегают).

Коэффициент использования порообразователя (а) находят по фактическим величинам Пг, К и V путем расчета

/7Г, г А==—— V.

КРп

Пример расчета состава ячеистого бетона. Требует­ся получить ячеистый бетон с применением смешанного (цементно-известкового) вяжущего со средней плот­ностью 500 кг/м3 с возможно большей прочностью. Объем 1 замеса — 10 л.

Исходные материалы; портландцемент марки 500, молотая" известь-кипелка активностью 70%, зола-унос (руд = 2,06 г/см3), порообразователь — алюминиевая пудра или КИСК, поверхностно-активное вещество — мылонафт, замедлитель скорости гидратации извести - кипелки — молотый двуводный гипс.

1. Пользуясь соответствующими формулами, подсчи­тываем расход материалов на 1 замес с учетом следую­щих исходных величин: 7Cc = U; С=1,5 и я = 0,5.

По табл. 15 находим, что расплыв массы (текучесть раствора) должен быть равен 30 см. Опытным путем устанавливаем, что такая текучесть раствора имеет место при В/Т = 0,64.

По табл. 16 находим, что при применении данных материалов W = 0,48 л/кг; для газобетона = 1,39 л/г, а для пенобетона /(=18 л/кг, или 0,018 л/г; а = 0,85.

Установив эти величины, производим расчет расхода материалов:

О 5

Вяжущего .... Рвяж =■ ——10 =1,8 кг

1,1 (1 + 1,5)

Извести...................... Р„ = 1,8-0,5 = 0,9 кг

Цемента.... Рц = 1,8 —0,9 = 0,9 кг Кремнеземистого компонента.... Рк = 1,8-1,5 = 2,7 кг

Молотого двувод - ного гипса.... Рг = 0,9- 0,03 = 0,027 кг Воды..... В = (1,8 + 2,7) 0,64 =

= 2,88 л

Пористость, которую необходимо создать с помощью порообразователя для получения заданной средней плотности ячеистого бетона:

/7г = 1-р$ (0,48 + 0,64)=0,51.

Зная пористость, определяем расход порообразователей: алюминиевой пудры

Рв= 0,51 10=4,32 г; " 1,39-0,85

Мылонафтана для приготовления водно-алюминиевой суспензии:

Рм=4,32 -0,05=0,22 г;

Водного раствора пенообразователя (пены) для пено­бетона:

П ___ 0,51 ю=0,333 кг.

18-0,85

2. Готовим пять замесов с В/Т, равным 0,60; 0,62; 0,64; 0,66 и 0,68. Допустим, что В/Т = 0,64 оказалось оптимальным.

Приготовив еще пять замесов с различной темпера­турой, определяем, что при температуре 40° С наблюда­лось максимальное вспучивание массы.

3. С целью установления оптимального соотношения между кремнеземистым компонентом и вяжущим веще­ством готовим пять замесов при В/Т = 0,64 и при тем­пературе раствора 40° С, при этом принимаем величину С в следующих пределах: 1,0, 1,25; 1,5; 1,75; 2,0.

Предположим, что после испытания образцов на прочность состав с С — 1,5 показал наибольшую проч­ность.

4. По фактическим значениям после проведения соответствующих измерений уточняем величины W, Кс И а. '

Допустим, что фактические замеры показали, кг/л:

Плотность-раствора.............................. Рр = 1,45

Средняя плотность газобетонной

Смеси......................................................... ря = 0,775

Средняя плотность пенобетонной

Смеси......................................................... р<г = 0,808

Средняя плотность бетона в сухом состоянии Рсух — 0,544

Поскольку ячеистый бетон получился тяжелее задан­ного, то в его состав необходимо внести коррективы.

Величину удельного (абсолютного) объема сухой смеси (W) уточняем по фактической плотности раствора:

W= 1 +В/Т - В/Т-= 1~°'64 —0,64—0,49 л/кг.

Рр 1,45

Фактически полученную пористость (Яг) рассчиты­ваем по фактической плотности раствора и по средней плотности полученной ячеистой смеси за вычетом массы пенообразователя, т. е. если средняя плотность пенобе­тонной смеси равна 0,808, то без учета массы пено­образователя она будет равна 0,808—0,333 = 0,775.

/7Г=1—^^=0,47 —для пенобетона (газобетона).

Затем уточняем коэффициент использования поро­образователя. Определяем а для газобетона, для чего предварительно вычисляем фактический объем газобе­тонной смеси по ее массе и средней плотности:

У=Л, яж + Л< + Л,==э 562

Ря 0,775

Тогда коэффициент использования порообразова­теля (ПАК-3)

----- 77 г - V= °'47 9,562 = 0,75.

РпК 1,39-4,32

Определяем а в пенобетоне, предварительно вычис­лив объем пенобетонной смеси без учета объема пены:

7,41

= 9,562 л. 9,562 = 0,75.

V:

18-0,333

Уточняем величину коэффициента связанной воды Pcvx 0,544

= —(1 + В/Т)=~-: 1,64=1,15.

Ря 0,755

5. По уточненным значениям Кс, W, Пг и а произ­водим окончательный расчет расхода порообразовате - лей.

Требуемая величина пористости составит

Яг= 1 - В/Т)= 1 - °4(0,49+0,64)=0,495.

Ас 1 > 10

Расход ПАК-3 на 1 замес по уточненным данным

Р„=Я^=.т^510=4,75 Г. Расход рабочего раствора КИСК. по уточненным дан­

Ным

0,495

10 = 0,367 кг.

Лабораторное оборудование и приборы: 1. Пенобе - тономешалка емкостью 10—15 л. 2. Чаша для затворе­ния (сферическая) с лопаткой. 3. Формы для образцов кубические размером 7X7X7 и 10 X 10 X Ю см. 4. Вискозиметр Суттарда. 5. Лабораторный автоклав. 6. Лабораторная пропарочная камера. 7. Сушильный шкаф. 8. Пресс гидравлический 15-тонный или 7,5-тон­ный. 9. Весы аналитические 1-го класса (А-200) с раз­новесами. 10. Весы технические 2-го класса (Т-200 и Т-1000) с разновесами. 11. Измерительный инструмент. 12. Мерная посуда. 13. Эксикатор для хранения изве- сти-кипелки.

Подбор состава ячеистого бетона можно производить по методу, разработанному во ВЗИСИ под руководством К. Э. Горяйнова (см. Горяйнов К. Э. и др. «Техно­логия минеральных теплоизоляционных материалов и легких бетонов». Стройиздат, 1966 г.).

Работа 2. Исследование влияния тонкости помола

Кремнеземистого компонента на водопотребность формовочных масс и физико-механические свойства ячеистого бетона

Цель данной работы заключается в том, чтобы на­глядно показать студентам влияние тонкости помола кремнеземистого компонента на некоторые технологи­ческие параметры производства теплоизоляционных ячеистых бетонов и их главные свойства. В частности, студенты должны выявить изменение водопотребности формовочных масс в зависимости от тонкости помола кремнеземистого компонента, а также установить влия­ние этого технологического фактора на прочность гото­вых изделий.

Как известно, прочность ячеистых бетонов зависит от многих факторов: от активности и вида вяжущего вещества, величины В/Т, состава формовочной смеси, степени измельчения и вида кремнеземистого компо­нента, способа формования изделия, режима и способа приготовления формовочной массы, режима и способа тепловлажностной обработки и др.

Для того чтобы исключить влияние этих многочис­ленных факторов и выявить влияние одного из них, в частности тонкости помола кремнеземистого компонен­та, необходимо проводить исследования на одних и тех же составах формовочных масс, при использовании одного и того же вяжущего вещества, применять одни и те же способы приготовления формовочной смеси и формования образцов и подвергать эти образцы тепло - влажностной обработке по одинаковому режиму, изме­няя лишь степень измельчения кремнеземистого компо­нента и зависящую от нее формовочную влажность масс.

Данная работа может выполняться одной бригадой студентов в полном объеме или несколькими бригадами, выполняющими отдельные ее части, с последующим обобщением полученных результатов всей группой (под­группой). Варианты заданий для выполнения работы 2 по ячеистым бетонам приведены в табл. 17.

Сырьевые материалы, каждая бригада производит сле­дующие определения.

1. По методике, изложенной в I части практикума (гл. II, § 1), определяет удельную поверхность выдан­ного преподавателем кремнеземистого компонента, ис­пользуя для этого имеющийся в лаборатории один из типов поверхностномера.

2. Пользуясь методикой, изложенной в данной главе (работа № 1), на приборе Суттарда устанавливают во - допотребность формовочной массы для данного состава ячеистого бетона (состав бетона принимается по ре­зультатам работы 1 или подбирается предварительно).

3. Пенобетонную или газобетонную смеси приготав­ливают и формуют по три образца-близнеца (способ приготовления формовочных масс и формования образ­цов все бригады данной подгруппы применяют одина­ковые) .

4. После тепловлажностной обработки (на следую­щих занятиях) производят испытание образцов, опре­деляя их среднюю плотность и средний предел проч­ности.

По полученным бригадами результатам каждая подгруппа студентов строит общие графики зависимо­сти:

А) удельная поверхность кремнеземистого компонен­та (ось абсцисс) — водопотребность формовочной массы (ось ординат);

Б) удельная поверхность кремнеземистого компонен­та (ось абсцисс) —предел прочности при сжатии образ­цов (ось ординат).

После окончания работы каждый студент составляет отчет о проведенной исследовательской работе с общи­ми выводами и технико-экономическими соображе­ниями.

Запись результатов, полученных бригадой, рекомен­дуется производить по следующей форме:

Для составления общей таблицы результатов и по­следующего построения графиков каждая бригада пред­ставляет свои данные: среднюю величину водопотребно - сти формовочных масс с 'применением кремнеземистого компонента данной степени измельчения; средние вели­чины (по испытанию трех образцов) плотности (объем­ной массы) сухих образцов и предела их прочности при сжатии.

Запись результатов, полученных подгруппой, реко­мендуется производить по следующей форме:

Лабораторное оборудование и приборы, применяю­щиеся для выполнения данной работы те же, которые применялись в работе 1.

Кроме этих приборов в данной работе необходим поверхностномер типа ПСХ-2.

Работа 3. Влияние вибрационной обработки

На процесс газовыделения в газобетонных смесях

Метод вибровспучивания в производстве изделий из ячеистого бетона дает ряд технико-экономических преи­муществ перед обычным способом. Он позволяет значи­тельно уменьшить влажность формовочной массы, со­кратить время выдержки изделий перед автоклавной обработкой, повысить прочность готовых изделий и в значительной мере интенсифицировать процесс газо­образования, а также полнее использовать газообразо - ватель.

Целью данной лабораторной работы является выяв­ление влияния вибрационной обработки формовочных масс на процесс газообразования в этих массах, происхо­дящий в результате химического взаимодействия между алюминиевой пудрой и известью, и определение времени вибрирования при вспучивании масс заданного состава.

ДЛЯ Проведения ЭТОГО исследования ИСПОЛЬЗУЮТ СПЄ' Циальные газометрические приборы. Схема одного из Таких приборов показана на рис. 54.

Прибор состоит из цилиндра с двойными стенками, между которыми наливается вода заданной темпера­туры для создания определенных температурных усло­вий. Во внутренний цилиндр 1, емкость которого со­ставляет 1,5—2 л, помещают испытуемую газомассу. Внешний цилиндр 2 жестко крепится к лабораторной виброплощадке 13. Оба цилиндра закрываются крыш­

Кой, которая прижимается к их верхним краям с по­мощью специального прижимного винта 4. Для созда­ния герметичности под крышку подкладывают резино­вую прокладку 7. В крышке и прокладе имеются три отверстия, в которые плотно вставлены стеклянная трубка 8, по которой отводится образовавшийся газ (во­дород), термопара 5, соединенная с потенциометром 6 И служащая для измерения температуры массы, и полая эбонитовая трубка 3 с запаянным нижним концом. В эбонитовой трубке через 1 см вделаны контакты, име­ющие самостоятельные выводы и служащие для опре­деления высоты подъема массы во время ее вспучива­ния. Для регистрации высоты массы предусмотрено два типа приборов: гальванометр 9 и головные телефоны, которые сигнализируют о замыкании очередного кон­такта звуковым импульсом, щит для подключения пита­ния 10.

В комплект прибора входит трехгорловая склянка емкостью 1,5 л, которая служит резервуаром для воды. Воронка с пробкой 15 предназначена для заполнения сосуда водой. По трубке 8 образовавшийся в цилиндре 1 газ поступает в склянку 14 и вытесняет находящуюся там воду, которая по стеклянной трубке 11 стекает в мерный цилиндр 12. По количеству воды в цилиндре судят об объеме газа, выделившегося за данный про­межуток времени. Термометр 16 служит для измерения температуры газа.

На рис. 55 показана схема другого, более простого газометрического прибора, изготовление которого не представляет особых трудностей. Этот прибор состоит из термостата 1, представляющего собой металлический цилиндр, цилиндра 2 с навинчивающейся крышкой, слу­жащего резервуаром для испытуемой смеси, резиновой трубки 6 для отвода газа, резервуара для воды 8 и мерного цилиндра 7.

В крышке цилиндра 2 имеются три отверстия, в ко­торые плотно вставляются термометр 3, резиновая труб­ка 6 и пробирка с делениями 4. В последнем отверстии и внутри пробирки свободно ходит шток 5, с помощью которого измеряется высота подъема массы. Этого при­способления может и не быть, так как высоту вспучен­ной массы можно измерять с помощью прорези, сделан­ной в корпусах термостата и цилиндра 2 и застеклен­ной прозрачным материалом с нанесенными на нем де­лениями.

Работа выполняется двумя подгруппами, каждая из которых состоит из двух бригад студентов. Подгруппа I исследует газовыделение в газобетоне, а подгруппа II — в газосиликате. Бригады 1 и 3 проводят опыты по опре­делению интенсивности газовыделения при обычном вспучивании исследуемой массы, а бригады 2 и 4 — при вибровспучивании.

Варианты заданий для подгрупп и бригад приведены в табл. 18.

Таблица 18

Для проведения опытов необходимо приготовить га­зобетонную или газосиликатную смесь. При приготов­лении смеси надо исходить из следующих соображений. Для удобства вычислений алюминиевую пудру следует брать в количестве 1 г (иначе при построении графика газовыделения надо будет производить перерасчет); ко­личество сухих компонентов, необходимое для одного замеса,— 1 кг. Для приготовления газобетонной или га­зосиликатной смесей можно пользоваться составами, найденными при проведении лабораторной работы 1, или составами, заданными руководителями работы.

В результате проведения опытов каждая бригада должна получить следующие данные: скорость газовы­деления в данной массе, объем выделившегося газа, а при вибровспучивании определить еще и время вибра­ционной обработки (ее начало и конец), необходимое для вспучивания газобетонной или газосиликатной массы.

Опыт по изучению процесса газовыделения в обыч­ных условиях слагается из следующих операций.

В соответствии с заданным составом смеси отвеши­вают необходимое количество сухих компонентов (це­мента, извести и молотого песка) с таким расчетом, чтобы их общее количество составляло 1 кг, и 1 г алю­миниевой пудры. Затем приготавливают водно-алюми­ниевую суспензию (см. работу 1). Сухие компоненты смеси затворяют водой, вручную тщательно перемеши1 вают массу и вливают в нее приготовленную водно - алюминиевую суспензию, стремясь к тому, чтобы весь алюминий попал в приготавливаемую смесь. При при­готовлении массы надо учесть воду, которая вводится в смесь вместе с водно-алюминиевой суспензией. После добавления алюминия тщательное перемешивание смеси продолжают в течение 1 мин, а затем быстро перено­сят готовую газомассу во внутренний цилиндр газомет­рического прибора и плотно закрывают крышку. При­готавливая газомассу, необходимо следить за ее темпе­ратурой. Обычно температура в зависимости от вида вяжущего вещества должна находиться в пределах от 35 до 45° С. Вода, которой заполняется термостат при­бора, должна иметь температуру на 5—7° С выше, чем начальная температура газомассы. Операции по приго­товлению газомассы и ее укладке во внутренний ци­линдр прибора надо производить быстро, с таким рас­четом, чтобы с третьей минуты, считая от момента вве­дения в массу алюминия, начать наблюдения за газо­выделением. Опыт повторяют 2—3 раза и при построе­нии графика скорости газовыделения пользуются сред­ними значениями, вычисленными по результатам трех определений.

Обычно процесс газовыделения в газобетонных сме­сях при их начальной температуре 40° С продолжается в течение 30—40 мин, а в газосиликатных смесях 25— 30 мин.

Результаты наблюдений рекомендуется записывать по следующей форме:

Обычно запись результатов, начиная с третьей ми - ■ нуты, считая от момента введения в смесь алюминиевой пудры, производят через каждые 30 с.

После окончания процесса газообразования, о чем свидетельствует прекращение выделения газа в течение 4—5 мин, прибор демонтируют и очищают внутренний цилиндр от массы, а затем подготавливают его к повтор­ным испытаниям.

По полученным средним результатам, строят график скорости газовыделения, откладывая по оси абсцисс время (мин), а по оси ординат — объем выделившегося газа при реакции 1 г алюминия (см3).

Наблюдение за газовыделением при вибрировании производят следующим образом. Приготавливают газо­массу заданного состава и укладывают ее во внутрен­ний цилиндр газометрического прибора. При этом сле­дят за тем, чтобы начальная температура газомассы была бы такой же, как и массы, вспучивание которой осуществлялось при нормальных условиях (без вибри­рования). Расхождение между значениями температуры масс в том и другом случае допускается не более чем ±2° С.

После укладки массы в цилиндр прибора произво­дят операцию по его герметизации и через 3 мин, считая от момента введения в массу алюминия, включают виб­роплощадку и производят измерение количества выде­ляющегося газа через каждые 30 с, записывая резуль­таты наблюдения по форме, приведенной выше. Опыт производят трижды и вычисляют средние величины объемов газа по результатам трех определений. Под­считывают также общий объем выделившегося в тече­ние опыта газа.

По полученным результатам строят график скорости газовыделения в данной массе.

При проведении этой серии опытов необходимо пред­варительно отрегулировать лабораторную виброплощад - ку, т. е. установить нужную величину амплитуды ко­лебаний, которая при частоте вибрации 50 Гц (3000 кол./мин) должна находиться в пределах 0,3— 0,35 мм.

Замер частоты и амплитуды колебаний вибростола производят с помощью ручного вибрографа ВР-1.

После окончания опытов 1-я и 2-я, 3-я и 4-я бригады сводят попарно результаты своих опытов и строят общие графики, анализируя которые, делают выводы о влия­нии вибрационной обработки на процесс газообразова­ния в газобетонной или в газосиликатной смесях, осве­щая и технико-экономическую сторону вопроса.

Для установления времени вибрационной обработки газобетонных или газосиликатных масс строят диффе­ренцированный график, откладывая по оси абсцисс вре-

Dv „

Мя в минутах, а по оси ординат величину--------- Этот

FlfU •

График показывает, сколько газа выделяется в массе за данную минуту. Дифференцирование можно произво­дить графически по кривой скорости газовыделения и аналитически, пользуясь табличными данными. Типич­ные графики, характеризующие процесс газовыделения в газобетонных смесях, показаны на рис. 56 (/ — виб­ровспучивание; II — обычное вспучивание). На кривой, полученной в результате дифференцирования кривой газовыделения, легко обнаружить область, которая ха­рактеризует наиболее интенсивное выделение газа в массе. Значения времени, ограничивающие эту область (ті и т2), и будут являться рекомендуемым началом и концом вибрационной обработки данной массы, считая от момента введения в массу газообразователя (ПАК-3).

Лабораторное оборудование и приборы: 1. Вибро­площадка лабораторная с регулируемой амплитудой. 2. Виброграф ручной (ВР-1). 3. Газометрический при­бор. 4. Весы аналитические (А-200). 5. Весы технические (T-200). 6. Секундомер. 7. Чаша сферическая с лопаткой для приготовления массы. 8. Мерная посуда.