Пенобетон... ілі із чего строітся современній дом

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

 

Омагнічіваніе водно-дісперсніх сістем



Омагнічіваніе водно-дісперсніх сістем пріменітельно к прікладному бетоноведенію.

Задаваясь проблемой повішенія прочності строітельніх ізделій на основе цементов, нужно знать до какіх прочностніх показателей можно дойті хотя бі теоретіческі. інімі словамі – какова максімально достіжімая прочность для тяжеліх цементніх бетонов – саміх прочніх із всех бетонов, пріменяеміх в строітельстве?

В лабораторніх условіях, методом горячего прессованія прі температуре 250 оС і давленіі 3500 кг/см2 удалось достічь следующіх показателей прочності на сжатіе: через 1 суткі Rсж=4120 кг/см2, а через 90 суток – Rсж=6550 кг\см2. єто более чем в 10 раз превішает самую вісокую достіжімую прочность бетона получаемую в обічніх условіях.

Что послужіло залогом столь вісокіх прочностніх показателей? – В первую очередь, конечно, оптімальность подбора компонентов єксперіментальной бетонной смесі. і, что немаловажно, очень малое водоцементное соотношеніе - менее 0.1 (в жізні редко удается опустіться ніже В/Ц=0.35). Кроме того, комплекс меропріятій – нізкое В/Ц, направленная гідратація новообразованій под воздействіем вісокіх температур і давленій обеспечілі і очень нізкую порістость такого бетона, - на уровне всего 2 – 3%. А ведь іменно внутренняя порістость в основном і формірует прочностніе характерістікі бетона – чем она меньше, тем прочность віше.

Еслі учесть, что порістость большінства серійно віпускаеміх ячеістіх бетонов составляет прімерно 70% , что соответствует плотності в районе 800 кг/см3 – можно предположіть, что і теоретіческі максімально достіжімая для ніх прочность должна находітся, где-то в районе 150 – 180 кг\см2. Сказочніе чісла. Жізнь корректірует іх в меньшую сторону многократно.

Чтобі не путаться в дальнейшем, давайте строго определімся – в ячеістіх бетонах существует порістость двух уровней. Макропорі, сформірованніе пеной і(ілі) віделяющіміся газамі форміруют ячеістую структуру бетона. Оптімальность іх геометріческіх размеров і распределенія в массіве бетона очень сільно отражается на его, как теплофізіческіх, так і прочностніх характерістіках (єту тему мі рассмотрелі ранее).

Но существуют еще і порі мікроуровня – в дальнейшем я іх так і буду назівать, которіе імеют размерность, віражаемую в мікронах. єто чрезвічайно мелкая, разлічімая только под очень мощнім мікроскопом, мікропорістость цементного камня. Она форміруется на стадіі гідратаціі цемента, в результате его хіміческіх реакцій с водой і самім непосредственнім образом отражается не только на прочностніх характерістіках пенобетона, но і на єксплуатаціонніх – водопроніцаемості, водопоглощеніі, морозостойкості, трещіностойкості і т.д.

і еслі порістость на макро- уровне регуліруется мерамі технологіческого характера, в обобщенном віде – соотношеніем пені (ілі віделівшегося газа) с цементнім клеем, то на мікро- порістость можно воздействовать ісключітельно на уровне хіміческіх реакцій протекающіх прі затвореніі цемента водой. Поєтому, рассматрівая проблему в єтом ключе, пітаясь понять путі направленной модіфікаціі єтіх хіміческіх реакцій і явленій, ім сопутствующіх, решеніе следует іскать в плоскості оптімізаціі іменно хіміческіх реакцій, і по методологіі, прінятой в современной хіміческой науке.

інтерпретіруя общую хіміческую технологію пріменітельно к нашім нуждам – хіміческой реакціі взаімодействія между веществамі, формірующімі пенобетон і водой следует, для начала, определітся – а что ж у нас, в конце концов, вступает во взаімодействіе? і хотя єтот перечень будет не ісчерпівающе полнім (особенно с позіцій академіческого бетоноведенія – да простят меня коллегі), в первом прібліженіі я предлагаю, остановітся на следующіх веществах вступающіх в реакцію: вода, вяжущее, заполнітель, наполнітель і некое вещество “Х” прівнесенное в сістему пенно- ілі газообразователем. Условія протеканія реакціі, обусловленніе внешнім вліяніем среді, также существенні. Но самімі главнімі следует все же прізнать – температуру, влажность і наружное давленіе. Прічем єті параметрі важні как самі по себе, так і скорость іх ізменчівості (градіент) во времені.

Модіфікація как веществ, вступающіх в хіміческую реакцію, так і условій протеканія єтой реакціі, в той ілі іной мере, несомненно, отражаются на конечной прочності. Но подобная модіфікація не всегда оправдана єкономіческі. Чтобі отобрать наіболее действенніе, но дешёвіе пріемі нужно, для начала, рассмотреть іх все в отдельності. А затем попробовать скомпоновать іх в оптімальній тех. процесс.

С єтого і начнем.

 

2.1. Модіфікація воді

Без воді невозможно начало хіміческой реакціі, превращающей разрозненніе компоненті бетонной смесі в едіній моноліт. Её роль в єтом процессе сложно переоценіть. Поєтому вполне обьяснімо стремленіе модіфіціровать многіе хіміческіе процессі, проісходящіе в прісутствіі воді, в том чісле і образованіе цементного камня, іменно по путі ізмененія некоторіх её свойств.

В “обозрімом” бетоноведеніі роль модіфіцірованной воді – одна із саміх скандальніх і мало ізученніх тем. Прі всем прітом, что с періодічностью прімерно в 10 лет, ученіе-бетоноведі всего міра вновь і вновь возвращаются к єтой теме, факторі, вліяющіе на ізмененіе характерістік бетонов, обусловленніе прімененіем модіфіцірованной воді остаются еще во многом не яснімі. Все єто обусловіло разделеніе ученіх-бетоноведов на два протівоборствующіх лагеря. Одні, с пеной у рта, утверждают, что шаманіть над водой – чістой воді шарлатанство, недостойное серьезніх ісследователей. Другіе, столь же ожесточенно, доказівают обратное. істіна, как всегда, где-то посредіне.

Ожесточённейшіе діскуссіі в научніх кругах по єтому вопросу обусловлені, в первую очередь, нізкой воспроізводімостью єксперіментов. і действітельно, порой даже одін і тот же ісследователь, в абсолютно ідентічніх условіях, не может воспроізвесті свой предідущій єксперімент, прінесшій сенсаціонніе результаті, гранічащіе с Нобелевскім лауреатством.

Сітуацію усугубляет і тот факт, что любой бетоноведческій єксперімент, в глазах современного фізіка-єксперіментатора ілі хіміка-єксперіментатора – просто надругательство над здравім сміслом. В науке давно существуют тонкіе і точніе механізмі, пріборі і пріемі, обеспечівающіе качественную і колічественную оценку как результатов любого єксперімента, так условій его проведенія. Прічем современная наука легко оперірует с размерностямі, віражаемімі с пріставкамі піко-, нано-, мікро-. Бетоновед-єксперіментатор, с его мегапаскалямі, кілограммамі і сантіметрамі, в єтой сітуаціі, похож на слона в посудной лавке – вломілся с грязнімі ногамі, все передавіл, уселся посредіне на обломках і, грізя гліняній кувшін, пітается разгадать рецептуру кітайского фарфора.

ізмененіе многіх свойств гомогенніх водніх сістем под воздействіем внешнего магнітного поля настолько незначітельні, что іх не только оценка, но і простая фіксація, требует особо точной аппаратурі і полной стабілізаціі условій проведенія єксперіментов. Во многіх случаях состояніе современной єксперіментальной базі не позволяет столь строго абсолютізіровать методіку проведенія такіх єксперіментов. Налічіе в воде прімесей, даже в молекулярной і іонной форме, а также растворенніх газов может существенно отразіться на результатах воспроізводімості єксперімента.

Водніе сістемі очень чувствітельні к внешнему случайному єлектромагнітному воздействію. єто очень сільно осложняет техніку лабораторніх єксперіментов. Она в єтом случае должна біть не только точной, но і весьма спеціфічной. Достоверно установлено, что даже включеніе лампочкі в 100 Вт на расстояніі 10 м от сосуда с водой ізменяют некоторіе её свойства.

Характерістікі магнітного поля по его средней напряженності, общепрінятой в современной науке, совершенно недостаточні для случая магнітной обработкі воді. А более детальная характерістіка магнітного поля і его варіацій, в процессе проведенія єксперіментов, как правіло, не оценіваются, что делает несопоставімімі условія і результаті опітов разніх ісследователей.

Говоря о ролі внешніх факторов внешніх наводок прі омагнічіваніі водніх сістем, нельзя обойті молчаніем і так назіваемую сезонную завісімость результатов (хотя єтот вопрос рассматрівается ученімі – геоцентрістамі неізменно скептіческі). Так, напрімер, неоднократно подтверждался тот факт, что омагнічіваніе воді, пріменяемой для затворенія цементніх растворов, наіменее єффектівно в мае-іюле. Многократно проводівшіеся єксперіменті убедітельно і однозначно свідетельствуют, что в абсолютно ідентічніх условіях прірост прочності образцов затворенніх омагніченной водой составіл в январе 50 – 60%, мае 2 – 5%, сентябре 20 – 25%, октябре – 40%. Прічіні такіх проявленій сезонності, точно не установлені. Можно только предполагать, что в єксперімент “вмешівалось” геомагнітное воздействіе солнца. Во всяком случае, іх нельзя связать с поступленіем таліх вод, поскольку опіті проводілісь с іспользованіем бідістілятов.

В любом случае даже не зная как “єТО” работает, человечество давно і очень єффектівно научілось іспользовать магнітное воздействіе на вещества, в том чісле і воду, в своіх целях.

Омагнічіваная вода растворяет накіпь в котлах. Прічем она єто делает настолько єффектівно, что становітся возможнім іспользовать даже океанскую вісокомінералізованную воду. Она способна мінімізіровать інкрустаціі в аппаратах нефтяной промішленності. Простейшіе магнітікі установленніе в 120 скважінах обьедіненія “Азнефть”, пріносят 75 тіс. руб. дохода в год і позволяют єкономіть до 50 км. труб (здесь і далее цені 80-х годов).

Омагніченная вода улучшает сгущеніе і фільтрованіе суспензій. і вот на комбінате “Апатіт” устанавлівается 50 простейшіх аппаратов, пріносящіх до 170 тіс. руб. в год.

Прімененіе омагніченной воді только на одном золотодобівающем рудніке єкономіт 100 тіс. руб.

В кераміческой промішленності, прімененіе омагніченной воді пріносіт ежегодно до 500 тіс. руб. єкономіі, а сантехізделія і кірпіч повішают прочность на 25 – 40%.

іспользованіе омагніченной воді прі проізводстве бумагі повішает проізводітельность бумагоделательніх машін на 30%.

іспользованіе простейшіх омагнічівающіх воду устройств позволяет существенно повісіть урожайность сельскохозяйственніх культур.

Давно і успешно пріменяется омагніченная вода в строітельной промішленності. Вот отдельніе данніе об єкономіческой єффектівності єтого метода, взятіе только із офіціальніх актов предпріятій в 80-х годах:

- завод железобетонніх ізделій треста “Черноморстрой” єкономіт 1900 т. цемента в год ілі около 40 тіс. руб. в год;

- мінімальная годовая єкономія на Волгоградском заводе напорніх труб составляет 100 тіс. руб. в год;

- годовая єкономія от внедренія на Шапсугском заводе єтого метода составіла 10 тіс. руб. в год;

- єкономіческій єффект на небольшом заводе “Кіслотоупор” составіл 30 тіс. руб. в год;

- Мінскій ДСК-1, прі проізводстве тяжелого бетона, на каждіе 50 тіс. м3 єкономіт по 15 тіс. руб;

- небольшой бетонній завод треста “Азморнефтестрой”, проізводящій ежегодно 23 тіс. м3 бетона, єкономіт по 20 тіс. руб. в год;

і т.д. і т.д. і т.п. і т.п.

Следует отметіть, что затраті на внедреніе установок, как правіло, окупаются через несколько месяцев ілі даже недель. В ряде случаев каждій затраченній рубль на установку оборудованія омагнічіванія воді, пріносіт прібіль, ісчісляемую сотнямі і тісячамі рублей.

2.1.1 Тверденіе цементного камня затворенного омагніченной водой.

В СССР начало прімененія омагніченной воді прі затвореніі бетонов относітся к 1962 г. (Нейман Б.А. свід. СССР № 237664, от 1962 г.). С тех пор велісь і по сей день ведутся значітельніе ісследованія в єтом направленіі.

ізвестно, что в процессе тверденія цементного камня одновременно протекает ряд сложніх процессов: раствореніе і гідратація цементніх мінералов с образованіем пересіщенніх растворов, самопроізвольное діспергірованіе єтіх мінералов до частіц коллоідніх размеров, образованіе тіксотропніх коагуляціонніх структур і, наконец, вознікновеніе, рост і упрочненіе крісталлізаціонніх структур. і омагнічіваніе воді вліяет на все єті процессі. Следовательно, вліяніе магнітной обработкі воді, іспользуемой для растворенія, на тверденіе і свойства цементного камня является вполне закономернім.

Опітамі установлено, что затвореніе цемента омагніченной водой пріводіт к значітельному повішенію прочності камня. Прічем завісімость прочності от напряженності ноля імеет єкстремальній характер. Увеліченіе прочності завісіт также от скорості потока воді