ВСЕ О ПЕНОБЕТОНЕ

Сравнительно-оценочная характеристика пенообразователей

Логическим завершением темы о пенообразователях может послужить их сравнительно-оценочная характеристика. Причем она обязательно должна от­вечать определенным критериям, а именно:

1. Для снижения тенденциозности в оценках, обусловленной рекламными соображениями, исследования должны быть комплексными, проведен­ными солидными государственными научными учреждениями и в рамках целевых государственных научно-исследовательских программ, финан­сируемых исключительно государством.

2. Руководить подобными работами (и подписываться под полученными результатами) должны ученые, обладающие непререкаемым авторите­том в этой области.

3. Исследования должны быть не слишком старыми, чтобы современные ве­щества в них были отражены достаточно полно, но и не ультрасовремен­ными. В последнее время уж слишком активно стал внедряться в нашу повседневность лозунг «все покупается и продается».

4. Результаты исследований должны быть сопоставимы. Для этого они должны проводиться по единым правилам, в одинаковых условиях и на строго обоснованных методиках проведения экспериментов.

5. Исследования обязательно должны быть легко проверяемы в условиях строительной лаборатории, понятны для строителей-практиков с инже­нерно-строительным образованием и носить ярко выраженную прак­тическую ориентацию. А разные термокинетики гидратации, спектро­скопии и прочие «хроматографии» следует оставить «на растерзание» узким специалистам.

Установив для себя приведенные выше ограничения, автор перерыл горы литературы - все не то. Тут явно торчат «рекламные уши»; это не внушает дове­рия, - явно не специалист работал; здесь сенсационные исследования, претенду­ющие на серьезные научные дивиденды в будущем, а реальных результатов нет.

Одного за другим вычеркивая претендентов, я остановился на книге Р. А. Гаджилы и А. П. Меркина «Поверхностно активные вещества в строитель­стве» (1981 г.). Первый - представитель азербайджанской нефтехимической школы. Его имя мало кому знакомо в научных строительных кругах. Зато, за­слышав имя второго, любой уважающий свой бизнес пенобетонщик должен стать по стойке «смирно» и внимать словам мэтра.

Адольф Петрович Меркин, основатель метода сухой минерализации в пено - бетонах - безусловный авторитет. Его совместные труды с Хигеровичем и Таубе также свидетельствуют о его научной значимости.

Приводимые ниже небольшие выдержки - обобщенный результат ком­плексной научно-исследовательской программы азербайджанской нефтехими­ческой промышленности по поиску, разработке и продвижению на рынок про­дуктов нефтехимии. Чтобы не утомлять читателя ненужными подробностями, я умышленно ограничил список исследованных пенообразователей 9-ю наиме­нованиями (в первоисточнике их 26) - либо типичными представителями сво­его класса, либо массово применяемыми в пенобетонном производстве.

Учитывая предполагаемую читательскую аудиторию, весьма далекую и от проблем нефтехимии, и от научно-методологического обоснования технологии производства пенобетона, я счел уместным сопроводить своими комментария­ми приводимые ниже результаты исследований.

Эффективность поверхностно-активных веществ, применяемых в техно­логии строительных материалов, определяется комплексом факторов. Наряду с основополагающим - снижением поверхностного натяжения, немаловажны и такие, как пенообразующая способность водных растворов ПАВ, их агрегат­ная устойчивость в зависимости от концентрации пенообразователя и добавок загустителей и электролитов (стойкость «пустых пен»). Влияние ПАВ на ки­нетику гидратации вяжущего, гидрофолизирующее либо гидрофобизирующее воздействие на вяжущие и цементный камень, растворимость в воде, способ­ность эмульгироваться и эмульгировать и т. д. непосредственно отражаются на последующих строительно-эксплуатационных свойствах готовой продукции. Именно по этим основным критериям и проводились комплексные исследова­ния различных пенообразователей.

Учитывая щелочной характер среды при поризации воздухововлечением цементно-песчаных и известково-песчаных (в данном обзоре из-за недостатка места поризация известково-песчаных смесей не отражена), основные характе­ристики ПАВ были изучены как в чистой воде, так и в насыщенном растворе гидроокиси кальция, что отражает реалии производственного процесса. Анализ нижеприведенной таблицы показывает, что умышленное или неумышленное пренебрежение такой, казалось бы, мелочью, как щелочность среды пенообра - зования, весьма существенно отражается на кратности и стойкости получаемой пены, позволяя в рекламных целях манипулировать степенью эффективности тех или иных пенообразователей.

При анализе нижеприведенных таблиц следует также учитывать, что ПО - 1, за исключением всех остальных, это не индивидуальное ПАВ, а готовый то­варный пенообразователь, в состав которого уже введен стабилизатор. Следует ожидать, что СНВ (смола нейтрализованная воздухововлекающая) после до­бавки соответствующего стабилизатора превратится в клее-канифольный пе­нообразователь, кратность и особенно стойкость пены которого значительно улучшатся. Эти рассуждения справедливы также для Некаля и клее-некалево - го пенообразователя.

Кратность и стойкость пены из нафтеновых кислот (мылонафт и асидол - мылонафт) в щелочной среде, насыщенной гидроокисями кальция, рассматри­вать бессмысленно - в результате обменно-замещающих реакций по кальцию эти ПАВ из водорастворимых натриевых солей нафтеновых кислот переходят в кальциевые соли. А они уже водонерастворимы, выпадают из раствора в форме осадка и быстро теряют свою пенообразующую способность. Это также спра­ведливо и для пенообразователей на основе жирных кислот, и для таких, в чьем составе они превалируют в качестве ПАВ (СДО).

ЦНИИПС-1 - омыленные древесные пеки от переработки хвойной древе­сины на уксусную кислоту - по-нынешнему СДО (смола древесная омыленная). Их химический состав весьма разнится от партии к партии, но смоляных кислот всегда намного больше, чем жирных. А общеизвестно, что смоляные кислоты в щелочной среде свою пенообразующую способность увеличивают, а жирные сни­жают (химизм процесса, как и для нафтеновых кислот - см. выше).

В омыленных древесных пеках из лиственных пород древесины жирных кислот, наоборот, больше, чем смоляных. И их по праву можно отнести к ПАВ, не обеспечивающих нужного для производства пенобетона пенообразования в щелочной среде. Этот факт, тем не менее, играет положительную роль в тяжелых бетонах, где излишнее воздухововлечение вредно. Стремясь дистанцироваться от традиционного СДО, обозначить свою «тяжелобетонную» ориентацию, но остаться в зоне действия отечественных разрешительно-рекомендующих нор­мативных документов, некоторые производители стали именовать свою про­дукцию на манер SDO или SDO-L.

(Следует признать, весьма красивое и оригинальное решение, ловко обы­грывающее идентичность русской и английской транскрипции. Оно наверняка не останется без последователей, и в ближайшем будущем следует ожидать на­шествие клонов типа S-3 (C-3), SNV (СНВ), GKJ-11N (ГКЖ-11Н), LST (ЛСТ), DOFEN (Дофен) и т. п.).

Действие воздухововлекающих добавок связано с поверхностными яв­лениями на границе раздела жидкой и газообразной фаз и на границе разде­ла твердой и жидкой фаз. Со снижением поверхностного натяжения водных растворов ПАВ увеличивается их пенообразующая, а в цементно-песчаных смесях - воздухововлекающая способность. Однако при определенных кон­центрациях поверхностное натяжение водных растворов ПАВ достигает своего предельного значения, и дальнейшее увеличение концентрации не вызывает значимого изменения поверхностного натяжения. Проведенные эксперимен­ты показали, что для всех добавок, повышение концентрации от 0,05 до 0,1 % вызывает постепенно возрастающее воздухововлечение. В интервале 0,10-0,15 оно достигает максимума. Повышение концентрации сверх 0,15 % не приводит к увеличению пенообразования. Это явление объясняется насыщенностью по­верхностного слоя и затрудненностью дальнейшей адсорбции молекул ПАВ к границе раздела вода/воздух. В результате замедляется снижение поверх­ностного натяжения, что и приводит к стабилизации пенообразования, а, сле­довательно, и воздухововлечения.

Влияние температуры раствора на объем вовлеченного воздуха - один из решающих факторов в механизме воздухововлечения. Увеличение температу­ры массы от +17 до 70°С приводит к неуклонному уменьшению объема возду - хововлечения. При этом суммируются два явления: уменьшение поверхност­ного натяжения растворителя и изменение адсорбции ПАВ в поверхностном слое. Повышение температуры оказывает большое влияние на адсорбцию ПАВ, сильно ее уменьшая. В этом главная причина резкого снижения воздухововле - чения при повышении температуры. С другой стороны, увеличение темпера­туры массы, хотя и сильно уменьшает объем вовлеченного воздуха, зато резко увеличивает скорость воздухововлечения.

С точки зрения практической применимости, зависимость скорости и объ­ема воздухововлечения от температуры можно эффективно использовать: в на­чале цикла перемешивания температура смеси должна быть как можно выше,

Кратность пены

Для концентрации пенообразователя (%)

0,25 %

0,50 %

1,00 %

1,50 %

2,00 %

2,50 %

Наименование ПАВ

А

X

А

X

А

X

А

X

А

X

А

X

Ч

CD

Ч

CD

Ч

О

Ч

О

Ч

О

О

О

В

Rt

В

Rt

В

Rt

В

В

В

О

О

О

О

О

О

Азолят А

15,0

7,2

22,0

8,5

22,0

21,4

24,0

23,0

24,0

24,0

24,0

24,2

ПО-1

7,8

7,45

14,5

20,0

20,4

22,5

22,7

23,5

23,3

24,0

24,7

24,2

Некаль

7,0

1,5

11,5

2,5

16,4

4,75

24,3

5,9

24,5

10,2

24,6

12,9

НЧК

2,2

1,2

5,5

2,5

9,1

4,15

10,0

8,2

11,5

12,3

12,3

16,8

Сульфонол хлорный

8,0

1,6

8,6

1,6

10,0

3,4

11,6

4,0

12,4

5,0

16,0

6,4

СНВ

3,0

3,6

3,0

4,6

7,0

6,0

8,4

6,0

8,6

6,4

10,0

7,4

ЦНИИПС-1

2,4

2,8

2,8

3,0

3,0

4,2

3,5

5,6

5,0

6,0

5,2

6,2

Мылонафт

1,5

0

2,5

0

3,7

0

7,6

0

10,1

0

12,4

0

Асидол-мылонафт

1,2

0

3,0

0

4,35

0

7,25

0

9,3

0

11,8

0

Таблица 1.4-1 Кратность пены в зависимости от концентрации пенообразователя и щелочности среды пенообразования

Объем пены, см3, по времени (минут)

0

10

20

30

40

50

Наименование ПАВ

Вода

X

О

^

О

Вода

X

О

^

О

Вода

X

О

^

О

Вода

X

О

^

О

Вода

X

О

^

О

Вода

X

О

^

О

Азолят А

2400

2300

2250

2200

1400

1500

530

600

300

200

190

180

ПО-1

2265

2350

2265

2200

2255

2140

2200

2080

1950

1900

1710

1750

Некаль

2430

590

2395

195

1500

100

400

0

200

0

180

0

НЧК

1000

820

800

690

580

520

300

300

150

140

120

100

Сульфонол хлорный

1160

400

840

200

300

120

200

105

180

100

140

0

СНВ

840

600

780

600

460

600

260

600

200

600

180

600

ЦНИИПС-1

350

560

250

560

230

560

210

560

190

560

170

560

Мылонафт

760

0

270

0

110

0

100

0

0

0

0

0

Асидол-мылонафт

725

0

400

0

130

0

100

0

0

0

0

0

Таблица 1.4-2 Стойкость пены в зависимости от концентрации пенообразователя и щелочности среды пенообразования

Воздухововлечение, %, в зависимости от длительности перемешивания (мин) и концентрации пенообразователя (%)

Наименование ПАВ

2 мин

5 мин

10 мин

15 мин

20 мин

25 мин

0,05 %

0,15 %

0,05 %

0,15 %

0,05 %

0,15 %

0,05 %

0,15 %

0,05 %

0,15 %

0,05 %

0,15 %

Азолят А

35,8

59,2

38,2

65,0

39,4

68,7

42,2

70,0

44,0

72,0

44,6

75,2

ПО-1

37,2

47,0

41,1

56,0

46,3

61,8

50,3

68,0

56,3

68,9

57,8

69,4

Некаль

28,1

44,7

35,5

50,7

39,2

59,0

41,5

60,0

44,7

63,0

46,4

63,5

НЧК

31,5

43,8

37,2

52,0

43,0

63,0

47,5

68,8

52,1

70,6

54,3

74,9

Сульфонол хлорный

34,2

44,9

35,0

47,2

35,4

51,0

36,4

53,4

37,0

55,7

37,6

59,2

СНВ

35,3

39,3

38,7

45,8

42,7

55,6

45,8

58,6

48,2

64,4

51,6

73,2

ЦНИИПС-1

21,2

35,3

21,8

37,0

21,8

39,9

21,8

41,3

21,8

42,3

21,8

44,1

Мылонафт

24,4

34,4

30,1

39,7

34,3

46,7

37,0

53,0

39,3

58,7

42,6

63,4

Асидол-мылонафт

24,3

31,0

29,8

34,3

36,3

41,0

37,2

45,0

40,0

47,5

42,3

50,0

Таблица1.4-3Способностьквоздухововлечениюразличныхпенообразователейвзависимости от концентрации пенообразователя, и длительности перемешивания

Комментарии к Таблице 4.

Воздухововлекающая способность ПАВ изучалась на цементно - и известково-песчаных раство­рах (соответственно, Ц/П=1 : 1.5 и И/П = 1 : 3 - в данном обзоре все данные приведены частично, только для цементно-песчаных растворов).

В таблице 4 приведены данные для В/Ц = 0.5, концентрации добавки (пенообразователя) по от­ношению к вяжущему - 0,05 % и 0,15 % (по сухому веществу). Растворы перемешивались в ме­шалке с сетчатыми лопастями при скорости вращения вала n = 250 об/мин. Внимание!!! Налицо серьезное упущение авторов - некорректно ссылаться только на скорость вращенияваласмесителя, неуказываяприэтомегогеометрическиеразмеры(авторыссылаются на «стандартный смеситель»). Правильней было бы указать окружную или угловую скорость.

А в конце - как можно ниже. Например, использовать подогретый раствор пе­нообразователя или воды и охлажденные заполнители.

Влияние водо-цементного (В/Ц) соотношения на процессы воздуховов - лечения при перемешивании изучалось в широком диапазоне, от В/Ц = 0,3 до В/Ц = 0,65. Выбор именно этого диапазона объясняется тем, что это типичные значения для различных приемов заводского производства ячеистых бетонов.

Исследованиями установлено, что увеличение В/Ц от 0,3 до 0,65 приводит к возрастанию объема воздухововлечения. Причем пик воздухововлечения для различных добавок различен, но он всегда ближе к большим показателям В/Ц (для ПО-1 этот пик находится при В/Ц = 0,55) По достижению пика, дальнейшее увеличение В/Ц сопровождается незначительным снижением воздухововлечения.

Особенно велико влияние В/Ц на объем воздухововлечения в начале процесса перемешивания. Так, например, за 2 и 5 минут перемешивания при В/Ц = 0,4 объем вовлеченного воздуха для Азолята А в цементно-песчаной сме­си составляет 7 % и 13 % соответственно. А при В/Ц = 0,5 эти цифры возрастают уже до 36 % и 40 % соответственно. Такое явление объясняется существенным изменением значений вязкости и предельного напряжения сдвига растворов при переходе от В/Ц = 0,4 к В/Ц = 0,5.

Это же объясняет и тот факт, почему сравнительно слабые пенообразовате­ли (а в щелочной среде и вовсе никакие - мылонафт, асидол, асидол-мылонафт, а также новоявленный SDO-L) при их использовании в качестве пенообразо­вателей для воздухововлечения, в процессе перемешивания водоцементных суспензий показывают довольно неплохие результаты. Все они достаточно мощные гидрофобизаторы, способные очень сильно изменять пластическую вязкость и тем самым опосредованно влиять на воздухововлечение.

Влияние скорости перемешивания на объем вовлеченного воздуха изуча­лось на мешалках как с сетчатыми, так и обычными лопастями.

Для мешалки с сетчатыми лопастями увеличение скорости перемешивания от 70 до 250 об/мин приводит к непрерывному нарастанию объема вовлеченно­го воздуха. Дальнейшее повышение оборотов до 326 об/мин не дает заметных изменений. А уже начиная с 400 об/мин наблюдается постепенное уменьшение воздухововлечения.

Для обычной лопастной мешалки оптимальной оказалась скорость 345­380 об/мин. Дальнейшее ее повышение приводит к снижению воздухововле - чения.

Вовлечение воздуха в смесь из пространства над ее поверхностью проис­ходит в результате образования каверн лопастями смесительного агрегата, что зависит от интенсивности нарушения цельной поверхности смеси. Поэтому при малых скоростях объем вовлекаемого воздуха незначителен. При увели­чении скорости перемешивания сверх оптимальной разрыв пузырьков и выход воздуха на поверхность происходят интенсивнее, нежели процесс образования и дробления новых. В результате этого чрезмерное увеличение скорости пере­мешивания приводит к уменьшению объема вовлеченного воздуха.

Влияние длительности перемешивания на объем вовлеченного воздуха из­учалось при перемешивании цементно-песчаного раствора с добавками различ­ных пенообразователей в течение 90 минут. Несомненно, увеличение продол­жительности перемешивания должно сопутствовать росту воздухововлечения. Однако установлено, что со временем скорость насыщения массы пузырьками неуклонно снижается, и дальнейшее перемешивание массы приводит к ее ста­билизации. После достижения некоторого «критического воздухововлечения» возможно даже незначительное уменьшение объема вовлеченного воздуха.

Влияние типа смесительного агрегата на объем вовлеченного воздуха из­учалось на мешалках с различным видом смесительного устройства: сетчатым, лопастным и червячным.

Опыты показали, что мешалка с сетчатым смесителем наиболее эффектив­на. Самый низкий объем вовлеченного воздуха наблюдался в мешалке с чер­вячным смесителем. Большое воздухововлечение в мешалке с сетчатыми ло­пастями объясняется тем, что в ней область перемешивания, т. е. число точек соприкосновения лопасти и раствора, увеличивается, в результате чего объем вовлеченного воздуха возрастает.

Влияние вида вяжущего на воздухововлечение в процессе перемешивания изучалось при одних и тех же условиях на цементно-песчаном и известково - песчаном растворах. Экспериментом установлено, что воздухововлекающая способность ПАВ в цементно-песчаном растворе намного больше (в 1,5-3 раза в зависимости от вида ПАВ), чем в известково-песчаном.

Известно, что в производстве ячеистобетонных изделий воздухововлекаю - щие ПАВ могут быть введены в смесь на различных стадиях технологического цикла. Поэтому наряду с введением водных растворов ПАВ непосредственно в смеситель была изучена и возможность их введения в мельницу при мокром помоле песка. В результате лабораторных опытов и их натурной апробации на Сумгаитском заводе бесцементо-вяжущих силикатных изделий и конструкций было установлено, что добавки ПАВ сильно интенсифицируют помол. Кроме того, полученный в результате помола пенно-песчаный шлам легко транспор­тируется по трубопроводам и способен сохраняться до 24 часов без признаков осадки, что свидетельствует об отсутствии седиментационных явлений в песча­ном шламе с вовлеченным воздухом.

ВСЕ О ПЕНОБЕТОНЕ

Облицовка дома из пеноблоков

Пеноблок – один из часто используемых в строительстве домов материал. Он обладает многими преимуществами: небольшой вес, удобные для работы габариты и невысокая стоимость. В то же время строениям из пеноблоков …

Состав пеноблоков

Состав зависит от места применения пеноблоков, учитывающий климатические условия местности. Основные элементы в составе (которые должны соответствовать ГОСТу), - цемент, песок, вода и пенообразующие добавки. В погоне за выгодой могут …

Купить пеноблок с доставкой в Харькове

Пеноблоки сегодня – это очень популярные стройматериалы для возведения современных сооружений и зданий. Они производятся из цементной смеси, в которую добавляется песок с пенообразователем и водой. В отдельных вариантах в …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.