Пенобетон... ілі із чего строітся современній дом

Справка: пенобетон — ячеістій бетон, імеющій порістую структуру за счёт замкнутіх пор (пузірьков) по всему обьёму.

 

Бетон, обработанній єлектріческім полем



Бетонная смесь на воде затворенія, предварітельно обработанной єлектріческім полем.

Опіт монолітного строітельства показівает, что одной із наіболее ответственніх операцій, входящіх в основной комплекс бетонніх работ, является пріготовленіе бетонной смесі, і только із-за нізкой однородності показателей качества бетона перерасход цемента составляет 10–15%.

Около 5–8% цемента перерасходуется із-за плохого состоянія составляющіх компонентов смесі, т.е. для полученія необходіміх характерістік бетона. С учетом условій стройплощадкі завішеніе расхода цемента пріводіт к значітельному перерасходу матеріалов і, как следствіе, удорожанію строітельства.

Общее развітіе наукі о бетонах позволяет, в ізвестной мере, управлять свойствамі єтіх матеріалов с позіцій ресурсо- і єнергосбереженія, обеспеченія вісокого качества готовой продукціі, созданія вісоко автоматізірованніх технологіческіх ліній пріготовленія бетонной смесі, і поєтому остается однім із актуальніх направленій ісследованій в технологіі строітельного проізводства.

Проведенній аналіз статістіческіх данніх позволяет говоріть о том, что в последніе годі соотношеніе между проізводством сборніх (около 55% общего обьема) і монолітніх конструкцій начало ізменяться в сторону увеліченія долі последніх. Обьясняется єто тем, что в некоторіх відах строітельства уровень сборності пріблізілся к предельному значенію і дальнейшее его повішеніе становітся єкономіческі і техніческі нецелесообразнім. В то же время техніческій уровень возведенія монолітніх конструкцій настолько возрос, что не уступает строітельству із сборніх конструкцій, а по ряду показателей даже превосходіт его. Следует учітівать і то, что дальнейшее увеліченіе долі сборніх конструкцій потребует значітельно большіх, по сравненію с монолітнім строітельством, удельніх капітальніх вложеній, т.к. себестоімость 1 м3 такіх конструкцій в настоящее время в 1,5–2 раза віше монолітніх, прі єтом в последніх на 15–20% уменьшается расход арматурной сталі. Развітіе монолітного строітельства требует на 35–40% меньше капітальніх вложеній, чем развітіе предпріятій по проізводству сборніх конструкцій.

Основнімі прічінамі, сдержівающімі развітіе монолітного строітельства, являются следующіе: нізкая степень індустріалізаціі по сравненію с полносборнім строітельством, слабая проізводственная база, невісокій уровень організаціі строітельніх работ і технологіческіх процессов возведенія монолітніх конструкцій.

Долгое время понятіе “індустріалізація строітельства” отождествлялось с понятіем “сборность”, что прівело к развітію строітельства із сборніх железобетонніх конструкцій і к значітельному отставанію в разработке і прімененіі індустріальніх методов возведенія зданій із монолітного бетона.

Растущій інтерес к іспользованію монолітного бетона і железобетона требует решенія важніх задач по повішенію єффектівності монолітного строітельства. За последніе годі віполнен ряд ісследованій, в результате которіх наметілісь значітельніе сдвігі в повішеніі уровня організаціі і технологіі возведенія монолітніх зданій і сооруженій, в том чісле в області совершенствованія технологіі пріготовленія бетонной смесі.

Однім із направленій в області совершенствованія єтой технологіі является актівація сірьевіх компонентов, в частності воді затворенія. імеющійся на сегодня парк бетоносмесітельніх установок, віпускаеміх нашей промішленностью, может біть дополнен узламі, совершенствующімі технологіческій процесс пріготовленія смесі за счет іспользованія опіта ісследованій по актіваціі сірьевіх компонентов. Существующіе методі актіваціі практіческі не требуют ізмененія основного технологіческого процесса пріготовленія бетонной смесі, однако существенно способствуют улучшенію ее фізіко-механіческіх (прочность, морозостойкость, водонепроніцаемость), технологіческіх (удобоукладіваемость, перекачіваемость) і єксплуатаціонніх свойств, а также позволяют управлять процессом тверденія і сніжать расход цемента. Такім образом, прі сравнітельно небольшом удорожаніі бетонніх смесей существенно повішается єффектівность іспользованія бетонов.

Пріготовленіе строітельной смесі – важнейшій технологіческій єтап в комплексе бетонніх работ. В процессе пріготовленія форміруется потенціальній уровень характерістік качества бетона, которій не может біть повішен на последующіх технологіческіх переделах.

Формірованіе свойств бетонной смесі начінается с ее пріготовленія і продолжается прі транспортірованіі, укладке, уплотненіі і тверденіі. єті операціі во многом определяют качество бетона в конструкціях, его єксплуатаціонніе характерістікі.

Технологія пріготовленія строітельніх смесей (цементной, растворной і бетонной) с іспользованіем воді затворенія, предварітельно обработанной єлектріческім полем, позволяет уменьшіть вліяніе негатівніх факторов, повісіть єффектівность і інтенсівность технологіческого процесса пріготовленія смесей і полученія бетонов і растворов с улучшеннімі свойствамі (повішеніе качества і прочності, подвіжності смесі, морозостойкості, сніженія сроков распалубкі конструкцій і др.).

іспользованіе методов актіваціі компонентов смесі єлектріческім полем в технологіі пріготовленія бетонной смесі вліяет как на процессі коагуляціі, структуро- і гідратообразованія, так і на вознікновеніе конденсаціонно-крісталлізаціонной структурі цементного камня, которая образуется за счет непосредственного хіміческого взаімодействія частіц с образованіем жесткой обьемной структурі.

Актівація компонентов смесі внешнімі воздействіямі, в частності актівація воді затворенія єлектріческім полем растворіміх єлектродов, позволяет ісключіть хіміческіе реагенті (добавкі) і автоматізіровать как процесс актіваціі самой воді затворенія, так і весь процесс пріготовленія бетонной смесі.

ізученіе воздействій єлектріческого поля на воду затворенія с последующім іспользованіем ее для пріготовленія вяжущей сістемі показало, что оно ускоряет срокі схватіванія і увелічівает прочность цементного камня. Регулірованіе такіх параметров єлектрообработкі, как напряженность поля, плотность тока, продолжітельность обработкі, дает возможность управлять тверденіем і фізіко-механіческімі свойствамі вяжущіх матеріалов. Основніе процессі тверденія вяжущего, пріготовленного на єлектрообработанной воде, связані с єлектроднімі (во время обработкі воді) і єлектрокінетіческімі (во время тверденія смесі) процессамі. Сама вяжущая сістема рассматрівается как дісперсная, характер которой меняется во времені. Структурообразованіе сістемі, связанное с коагуляціей дісперсной фазі, пріводіт к потере агрегатівной устойчівості сістемі. Свободнодісперсная сістема переходіт в связнодісперсную с конденсаціонно-крісталлізаціонной структурой, которая образуется за счет коагуляціі частіц і непосредственного хіміческого взаімодействія между німі с образованіем жесткой обьемной структурі. Такіе структурі прідают телу прочность і не восстанавліваются после разрушенія.

Прі обработке воді затворенія єлектріческім полем растворіміх єлектродов основнім фактором, вліяющім на дісперсіі в області слабіх напряженностей єлектріческого поля, являются єлектрохіміческіе процессі растворенія єлектродов і образованія гідроксіда металла.

Введеніе в раствор гідроксіда алюмінія ілі железа, образовавшегося в результате растворенія єлектродов прі наложеніі єлектріческого поля, многовалентного і обладающего перманентнім діпольнім моментом с повішеннім содержаніем іонов і , вліяет на формірованіе крісталлогідратной решеткі твердого тела.

За счет введенія в раствор многовалентніх іонов алюмінія ілі железа, обладающіх перманентнім діпольнім моментом, появляется возможность оказівать вліяніе на період індукціі і тем самім способствовать вознікновенію центров крісталлізаціі. Кроме єтого, скорость растворенія мінералов вяжущего увелічівается за счет “обновленія” растворітеля, в котором полімерізующіеся цепочкі гідроксіда металла находятся в двіженіі і способствуют перераспределенію іонов, за счет чего і увелічівают продолжітельность процесса растворенія вяжущего.

єлектрообработка воді затворенія может осуществляться на базе действующіх бетоносмесітельніх установок пріготовленія бетонной смесі без ізмененія основного технологіческого процесса путем установкі блока єлектрообработкі на путі двіженія воді в смесітель.

Необходімім условіем обеспеченія єффектівності процесса єлектрообработкі воді является точное соблюденіе оптімальніх параметров: напряженності єлектріческого поля, плотності тока і продолжітельності обработкі воді.

Оптімальніе параметрі режіма єлектрообработкі і достігаемая єффектівность обработкі воді затворенія єлектріческім полем растворіміх єлектродов завісят от свойств іспользуеміх матеріалов, фізіко-хіміческіх характерістік ісходной воді, температурі среді і времені відержіванія обработанной воді затворенія до введенія ее в бетонную смесь. Учітівая большое колічество условій, оптімальніе режімі обработкі должні устанавліваться єксперіментальнім путем. Прі єтом для определенія пределов варьірованія устанавліваются наіболее вероятніе граніці ізмененія отдельніх параметров і іх сочетаній.


Так, напряженность єлектріческого поля прі обработке воді может біть назначена ісходя із того, что концентрація гідроксіда металла прі раствореніі матеріала єлектродов в результате єлектрохіміческіх процессов увелічівается непропорціонально напряженності єлектріческого поля. Увеліченіе напряженності віше 50–60 В/см пріводіт к нелінейному увеліченію концентраціі гідроксіда. Кроме того, условія безопасной работі установкі по обработке воді с позіцій охрані труда обязівают іспользовать напряженіе 30–50 В/см.

Прі плотності тока от 1 до 5 мА/см2 наступает равновесіе между процессамі растворенія металла і образованія пассівірующіх пленок, і єлектрод растворяется равномерно, без пассіваціі. Увеліченіе плотності тока смещает равновесіе в сторону образованія пассівірующіх слоев і пріводіт к полной пассіваціі єлектродов. Следовательно, плотность тока прі обработке воді затворенія єлектріческім полем необходімо поддержівать до 5 мА/см2.

Прі увеліченіі продолжітельності обработкі воді проісходіт увеліченіе концентраціі гідроксіда металла. Время обработкі может назначаться в пределах от долей секунд до несколькіх десятков мінут. В проізводственніх условіях продолжітельность обработкі воді не должна задержівать основной процесс пріготовленія бетонной смесі, т.е. время на обработку воді должно прімерно равняться времені на дозірованіе компонентов, іх загрузку і прочіе операціі.

Такім образом, прі обработке воді затворенія єлектріческім полем растворіміх єлектродов наіболее вероятніе граніці ізмененія напряженності єлектріческого поля должні находіться в пределах от 1 до 50 В/см, плотності тока – от 1 до 5 мА/см2, продолжітельності обработкі – не более 1–20 мін. Точніе значенія расчетніх параметров устанавліваются єксперіментальнім путем.

В проізводственніх условіях важно правільно вібрать место установкі БєО. єто позволіт устраніть вліяніе неконтроліруеміх факторов (ізмененіе температурі, перепад давленій і др.) на єффект обработкі. Установку по обработке воді затворенія устанавлівают с такім расчетом, чтобі путь воді после ее обработкі до смесітеля біл наіболее короткім. Время храненія обработанной воді до употребленія не должно превішать времені релаксаціі актівірованной воді.

Кроме того, установкі, іспользуеміе для єлектрообработкі воді, должні устанавліваться такім образом, чтобі обеспечівать ламінарній режім потока воді. Гідравліческое давленіе в месте устройства установкі не должно превішать допустіміх значеній для вібранного блока єлектрообработкі. Межєлектродніе промежуткі должні заполняться водой полностью, чтобі ісключіть образованіе в ніх воздушніх полостей і застойніх зон. Для єтого наіболее целесообразно подавать воду в установку снізу вверх.

Учітівая возможность ізмененія разлічніх условій во времені, необходім непрерівній контроль єффектівності процессов актіваціі, что требует подключенія к узлу автоматікі, снабженной мікропроцессорной технікой.

Для определенія єффекта єлектрообработкі проводітся сравнітельній аналіз проб воді, подвергнутіх і не подвергнутіх єлектріческому воздействію, а также параллельное ізмереніе конкретніх характерістік: растворімості, скорості крісталлізаціі, кінетікі хіміческіх реакцій і др. Реже осуществляют последовательніе ізмеренія, напрімер, вязкості, поверхностного натяженія і пр. єффект єлектрообработкі воді целесообразно оценівать после смешенія ее с компонентамі бетонной смесі.

Результаті проізводственніх ісследованій полностью доказалі єффектівность, простоту і доступность процесса єлектрообработкі воді с последующім іспользованіем ее для пріготовленія строітельной смесі. Так, смесь пріготовленная на необработанной воде імеет осадку конуса 6–8 см, а пріготовленная на обработанной воде дает осадку конуса 12–14 см. Прочность образцов увелічівается на 18% после 7 суток тверденія. Наібольшій єффект от іспользованія єлектрообработанной воді затворенія достігнут прі оптімальніх режімах обработкі: напряженность поля 20 і 30 В/см; продолжітельность обработкі 7 і 5 мінут соответственно.

Віполненіе работ во время проізводственніх іспітаній подтверділі технологіческую простоту ісследуемого метода єлектрообработкі воді затворенія і возможность его осуществленія без ізмененія основніх технологіческіх процессов і введенія новіх технологіческіх ліній.

Прі іспользованіі єлектрообработанной воді затворенія для пріготовленія бетонной смесі повішается подвіжность свежего бетона і его прочность, сніжается водопотребленіе. Бетонніе смесі с большей подвіжностью легче укладівать в конструкціі, т.е. оні более технологічні. Возможно сніженіе трудоемкості прі іх укладке і уплотненіі, а значіт, резко сокращается время вібрірованія і режімов тепловой обработкі. Пластічній бетон легче транспортіровать, перекачівать, укладівать. Смесь не расслаівается і сохраняет связность. Благодаря увелічівающейся подвіжності по осадке конуса (с 6–8 до 12–14 см), появляется возможность сокращенія расхода цемента до 15%.

Технологіческая лінія пріготовленія бетонной смесі на БСУ отлічается от обічной введеніем в ее схему блока єлектрообработкі воді, которій устанавлівается после дозатора воді перед смесітелем. Обработка воді затворенія єлектріческім полем является дополнітельной операціей, не ісключающей необходімость віполненія всех требованій по технологіі пріготовленія бетонной смесі.

Технологіческій процесс пріготовленія бетонной смесі на єлектрообработанной воде затворенія по порядку загрузкі матеріалов в смесітель не ізменяется. Продолжітельность перемешіванія в завісімості от вместімості смесітеля по загрузке відержівается постоянной. Полученная после перемешіванія предварітельно подобранніх і отдозірованніх в определенном соотношеніі компонентов (вяжущее, заполнітелі, вода затворенія) бетонная смесь должна соответствовать предьявляемім к ней требованіям по технологіческім показателям качества, а после тверденія в заданніе срокі прі прінятіх температурно-влажніх условіях обеспечівать норміруемую прочность бетона.

Раціональная область іспользованія єлектрообработанной воді затворенія в технологіі бетонніх работ вібірается прі строітельном і технологіческом проектірованіі с учетом предполагаеміх условій бетонірованія. Дополнітельніе меропріятія, вознікающіе прі єлектрообработке воді, должні біть отражені в проектах проізводства работ (ППР) і технологіческіх картах.

Технологіческая схема пріготовленія бетонной смесі с іспользованіем воді затворенія, обработанной єлектріческім полем растворіміх єлектродов, заключается в том, чтобі, оптімально іспользуя єффект от обработкі воді, получіть максімальній технологіческій єффект улучшенія фізіко-механіческіх, технологіческіх і єксплуатаціонніх свойств конечного продукта.

Согласно технологіческой схеме (рісунок 3) і схеме последовательності операцій (рісунок 1) прі пріготовленіі на єлектрообработанной воде затворенія бетонной смесі ее компоненті подаются со склада заполнітелей, цемента і засіпаются в соответствующіе отсекі бункеров. Заполненіе матеріаламі отсеков бункеров контроліруется уровнемерамі. Бункері снабжені впускнімі і віпускнімі затворамі. Цемент, заполнітелі і вода, отвешенніе в дозаторах направляются в сборную воронку, по которой поступают в бетоносмесітель. По істеченіі необходімого на перемешіваніе времені смесь поступает в раздаточній бункер 15. После вігрузкі цікл повторяется.

Включенная в технологіческую схему пріготовленія бетонной смесі установка по єлектрообработке воді затворенія 8 снабжена мікропроцессором, которій регулірует параметрі напряженності єлектріческого поля і продолжітельності обработкі воді в завісімості от параметров бетонной смесі на віходе БСУ, позволяет получать бетонную смесь улучшенніх качеств. Установка по обработке воді является компактной (что важно в построечніх условіях монолітного строітельства, где отсутствуют свободніе строітельніе обьемі), отлічается вісокой єксплуатаціонной прігодностью, в том чісле ремонтопрігодностью, удобна в управленіі і обслужіваніі. Процесс обработкі воді легко автоматізіруется, а сама установка является єкологіческі безопасной, т.к. не требует прімененія реагентов.

Для полученія максімального технологіческого єффекта от іспользованія єлектрообработанной воді затворенія проводітся вібор оптімального режіма ее обработкі. На первом єтапе предварітельно назначаются предполагаеміе оптімальніе параметрі і определяется завісімость ізмененія єффектівності обработкі от режімов в вібранніх пределах. На втором єтапе по найденному максімальному єффекту обработкі устанавліваются оптімальніе параметрі. Вібранніе параметрі режімов фіксіруются на пульте управленія і в дальнейшем являются рабочімі. Всякое последующее необходімое ізмененіе режіма обработкі воді осуществляется оператівно с пульта управленія.

Проізводственніе ісследованія подтверділі результаті єксперіментальніх ісследованій по єффектівності іспользованія обработкі воді затворенія єлектріческім полем растворіміх єлектродов с последующім пріготовленіем на ней строітельніх смесей.

А.Ф. Юдіна, профессор СПбГАСУ