Фактор температуры
Известно, что 1 грамм алюминия, полностью прореагировав со щелочью, способен выделить 1,24 л водорода (при t=0 °С). Так как при нагревании газ расширяется, при t = +40 °С его объем составит уже 1,4 л.
Расширение газа при нагревании происходит по закону Клапейрона: V = V Г (273 + T)/ (273 +12) ),
Где
V1 и V2 - объемы газа при температуре t1 и t2 соответственно.
Это явление имеет огромное практическое значение, и пренебрежение им способно привести к крайней нестабильности производственного процесса в целом.
При производстве крупноразмерных изделий из ячеистого бетона на основе молотой негашеной извести температура газосиликатной массы в центре изделия может достигать +80 °С и более, в то время как на периферии, у стенок, за счет теплоотдачи в формоснастку и окружающую среду, вдвое меньше - около + 40 °С.
Если принять условие, что полнота реакции алюминиевой пудры во всех точках одинакова, то только за счет разницы в температуре ячеистой смеси объем пузырьков газа и их диаметр, согласно закона Клайперона, будут отличаться на величину:
V1 / V2 = (273 + T1) / (273 +12) = (273 + 80) / (273 + 40) = 353 /313 = 1?13 раза.
В результате плотность ячеистого бетона по объему изделия будет колебаться примерно на 7 %. В центре изделия температура ячеистой смеси всегда выше, чем на периферии, поэтому и газовые ячейки всегда крупнее, а объемный вес смеси ниже, чем в местах с более низкой температурой.
В целях экспериментальной проверки распределения температуры по объему массива газосиликатной массы, залитой в металлическую форму прямоугольного сечения, был проведен мониторинг изменения температуры, результаты которого отражает таблица 1.7.1.2-1.
Кроме того, разница в температуре сказывается на полноте реакции газовыделения. Исследования показали, что с повышением температуры заметно увеличиваются скорость и полнота реакции. Так, для цементно-песчаного раствора справедливы следующие параметры газовыделения в зависимости от времени и температуры (см. таблицу 1.7.1.2-2).
Полученные результаты дают основания для практических выводов о том, что при формовании изделий из газобетонов и газосиликатов необходимо строжайшим образом контролировать соблюдение заданных параметров - температуры воды, сырьевых ингридиентов, шлама, а также количества воды (В/Т), температуры формоснастки и температуры в цеху.
Для устранения вредного влияния приведенных выше факторов на стабильность газообразования и, соответственно, на параметры выпускаемой продукции, целесообразно формовать максимально возможно крупные массивы, стремиться к ускорению вспучивания ячеистой смеси, чтобы она не успела остыть в углах и у бортов. Для этой цели следует использовать ускорители газо-
|
Время с начала заливки в минутах |
Температура в градусах в различных точках |
||||||
|
На поверхности массива |
В средине массива |
На дне массива |
|||||
|
В центре |
В углу |
В центре |
В углу |
У «длинной» стенки |
У «короткой» стенки |
В центре |
|
|
0 |
52 |
52 |
52 |
52 |
52 |
52 |
52 |
|
10 |
52 |
40 |
62 |
50 |
54 |
60 |
- |
|
15 |
42 |
42 |
64 |
50 |
54 |
61 |
- |
|
20 |
49 |
44 |
70 |
52 |
66 |
58 |
50 |
|
25 |
55 |
44 |
76 |
52 |
66 |
58 |
51 |
|
35 |
58 |
44 |
80 |
52 |
70 |
58 |
60 |
|
45 |
51 |
44 |
80 |
54 |
72 |
60 |
65 |
|
55 |
60 |
43 |
80 |
54 |
70 |
70 |
70 |
|
65 |
60 |
42 |
82 |
54 |
70 |
58 |
70 |
|
80 |
58 |
41 |
80 |
54 |
68 |
58 |
70 |
Примечание:
1. Размеры металлической формы: ширина 1200 мм, длина 1800 мм, высота 600 мм;
2. Температура «на поверхности массива» измерялась не на самой поверхности, а под слоем срезаемой впоследствии «горбушки» (примерно 50-100 мм);
3. Следует также обязательно учитывать, что в случае повторных экспериментов на местах с целью мониторинга температуры массива, необходимо использовать малогабаритные температурные датчики, чтобы теплопроводность корпуса не вносила искажений. Поэтому обычные промышленные термодатчики (и тем более жидкостные термометры) непригодны в принципе. В настоящий момент гораздо удобней пользоваться миниатюрными термодатчиками (каждый стоит порядка $ 1). Нехитрые манипуляции с паяльником и набором переключателей позволят скоммутировать несколько датчиков на единый выход, который, в свою очередь, подключен к электронному комбинированному ампервольтметру с функцией измерения температуры (стоит от $ 6).
|
Таблица 1.7.1.2-1. Распределение температуры по объему изделия из газосиликата
|
Примечание:
Цемент Белгородского завода, В/Т=0.5
Таблица 1.7.1.2-2. Влияние температуры цементно-песчаной смеси на скорость и величину газовыделения алюминиевой пудры
|
Температура раствора |
Относительный объем в % в зависимости от времени с начала реакции (с момента затворения) в минутах |
||||||||||||
|
0 |
4 |
8 |
12 |
16 |
20 |
24 |
28 |
32 |
36 |
40 |
44 |
48 |
|
|
T = +12 градусов |
0 |
4 |
12 |
18 |
32 |
45 |
56 |
61 |
63 |
64 |
66 |
68 |
70 |
|
T = +20 градусов |
0 |
35 |
71 |
76 |
80 |
82 |
83 |
84 |
|||||
|
T = +43 градуса |
0 |
70 |
78 |
83 |
85 |
85 |
85 |
||||||
|
T = +53 градуса |
0 |
73 |
83 |
86 |
86 |
86 |
|
Примечание: Цемент Белгородского завода, В/Т=0.5, в качестве щелочи был применен едкий натр (NaOH) в концентрации 5% от массы воды затворения. Таблица 1.7.1.2-3. Влияние температуры цементно-песчаной смеси с добавкой щелочи на скорость и величину газовыделения алюминиевой пудры |
Образования, что особенно важно для таких составов ячеистой смеси, в которых газовыделение происходит недостаточно быстро.
Например, при абсолютно одинаковых параметрах (тотже цемент, практически та же температура) добавка в сырьевой шлам всего 5 % едкого натра позволила более чем в 2 раза поднять интенсивность и полноту газовыделения. И если в первом случае (без добавки щелочи - таблица 1.7.1.2-2) за первые 12 минут при исходной температуре 45 градусов произошло выделение только 32 % газа от теоретически достижимого объема, то во втором случае (с добавкой щелочи - таблица 1.7.1.2-3) за то же время и при температуре 43 градуса газовыделение составило уже 83 % - в 2.6 раза больше.
