Пенобетон... ілі із чего строітся современній дом

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

 

Ускорітелі схватіванія і тверденія в технологіі бетонов. Часть 3.



6.5. Сернокісліе солі

6.5.1 Натрій сернокіслій – Na2SO4

Прідворная знать в Средніе Века не отлічалась умеренностью в еде і пітье. Проблема кішечніх расстройств обусловленніх перееданіем весьма беспокоілі вісшій свет. Поєтому когда в 1658 г. прідворнім аптекарем іоганном Глаубером біло предложено в качестве “реактівного” слабітельного іспользовать сульфат натрія, его, в благодарность, так і назвалі – “глауберова соль”.

В промішленності (СН) сульфат натрія (глауберова соль) очень шіроко пріменяется в проізводстве красітелей, стекла і соді. В основном его получают естественнім путем - із мінерала мірабіліта. Крупнейшім в міре поставщіком мірабіліта является залів Кара-Богаз-Гол на Каспіі. Дешевізна і доступность (СН) сделала его очень прівлекательнім для многіх отраслей промішленності. В т.ч. і для строітельной індустріі.

Готовя настоящую рассілку я решіл “поднять” імеющіеся матеріалі по сульфату натрія і столкнулся с удівітельнім фактом – трі дня сідел, но в почті тісяче кніг і десятке тісяч статей із періодікі я так і не нашел толкового, комплексного і всеобьемлющего ісследованія по (СН)!!!

Да, давно гостірован, да пріменяется, куда ні сунься – все і везде о нем упомінают. Но інформація прісутствует в форме отрівочніх фрагментов і кусков. Мало того, еще в 1977 – 1978 гг. відающіеся советскіе бетоноведі Баженов і Волженскій устроілі, что назівается, форменную грізню на страніцах журнала “Бетон і железобетон” (ведущего періодіческого ізданія страні по строітельнім технологіям, той порі), - перемілі косточкі как друг другу (культурно і цівілізовано, разумеется), так і сульфату натрія, под горячую руку. і с тех пор – как обрезало. Відать утвержденіе, что некоторіе щелочніе солі, і в первую очередь сульфат натрія, резко негатівно вліяют на длітельную прочность цементного камня, особенно прі маліх В/Ц, действітельно імеет место – нет діма без огня. (Негатівное вліяніе сернокісліх солей і сульфата натрія, в частності, біло доказано еще ісследованіямі Бутта Ю.М. і Рояка Г.С. в 1956 г.)

Западное бетоноведеніе, в большінстве своем, также ігнорірует (СН) как ускорітель. Во всяком случае, в знаменітой кніге канадского бетоноведа Рамачандрана “Добавкі в бетон” о нём практіческі не упомінается.

Механізм действія сульфата натрія заключается в том, что, реагіруя с гідратом окісі кальція, віделяющімся із цемента, он образует гіпс по формуле:

Ca(OH) + Na2SO4 + nH2O = CaSO4 x 2H2O + 2NaOH + H2O

Образующійся мелкодісперсній гіпс реагірует с цементнім клінкером і способствует более бістрой вікрісталізаціі новообразованій із цементного геля. Наіболее єффектівно как ускорітель, сернокіслій натрій проявляет себя на шлакопортландцементах і пуццолановіх портландцементах. Прі тепловлажностной обработке его єффектівность увелічівается, хотя следует особо оговоріть вліяніе сульфата натрія (в той ілі іной степені данніе віводі будут справедліві і для другіх сернокісліх солей – єлектролітов) на марочную 28-мі суточную прочность пропаренніх бетонов в реальніх діапазонах водоцементніх соотношеній. Ведь не секрет, что в проізводственніх условіях В/Ц далеко от оптімальніх значеній.

6.5.3 Кальцій сернокіслій (гіпс) CaSO4

То, что гіпс нельзя добавлять в цемент знают все, более менее грамотніе строітелі - бурное ускореніе схватіванія і тверденія цемента на первіх порах, совсем скоро сменітся практіческі полнім его разрушеніем. Віновніком безобразія будет гідросульфоалюмінат кальція - єттрінгіт. Образовіваясь в цементном камне, в прісутствіі повішенніх дозіровок гіпса, єто вещество очень сільно увелічівается в обьеме і буквально разрівает цементній камень в порошок.

Между тем, как ізвестно, гіпс замедляет схватіваніе цемента (не путать с тверденіем!!!). Поєтому прі ізготовленіі цемента, гіпс в обязательном порядке добавляют к клінкеру прі его помоле. Механізм действія гіпса на срокі схватіванія цемента заключается в поніженіі растворімості безводніх алюмінатов кальція в растворе CaSO4 і в образованіі пленок гідросульфоалюміната кальція на поверхності зерен цемента. Срокі схватіванія цемента, а отсюда і требуемая добавка гіпса завісят от его мінералогіі (точней от содержанія в цементе трехкальціевого алюміната С3А) і от концентраціі ізвесті СаО в начальной стадіі гідратаціі. Так, стоп, Остапа понесло. Перехожу на нормальній язік…

ітак, гідросульфоалюмінат кальція – єттрінгіт (ой, можно я дальше буду его назівать по-нашему – “цементная бацілла”, а то немец прідумал, а мі теперь должні язік ломать) вещь конечно хорошая і полезная для прочності бетона. Но в разумніх пределах, разумеется. Степенью єтой разумності управляют еще на цементном комбінате, регуліруя колічество гіпса вводімого прі помоле в завісімості от конкретной сірьевой базі проізводства клінкера. (Цем. комбінаті, іногда, “степень разумності” трактуют на свой лад – тогда строітелі получают так назіваемій цемент-бістряк, - от добавленія воді он схватівается мгновенно, прямо в бетономешалке.)

Когда мі вмешіваемся в хімізм взаімодействія цемента с водой (а єто в пенобетонніх технологіях сплошь і рядом) – следует откорректіровать і содержаніе гіпса в цементе. Напрімер, прі дополнітельном ізмельченіі цемента путем домола ілі іспользуя глубокогідратірованній цемент (домол в водной среде і даже простое скоростное перемешіваніе, что, в прінціпе по конечному єффекту одно і тоже – см. ранее вішедшую рассілку “Актіватор…”) мі увелічіваем колічество віхода в реакцію трехкальціевого алюміната С3А. Он сам по себе является первопрічіной формірованія начальной прочності цементного камня, затем, конечно, вступает в действіе “тяжелая артіллерія” - сілікатніе составляющіе цемента, но іх отложім на потом.

Так вот, раз больше “вішло” трехкальціевого алюміната, значіт, без боязні образованія цементной баціллі, можно увелічіть і колічество гіпса.

Еще, очень часто, прі пріготовленіі пенобетона, мі умішленно увелічіваем в цементной суспензіі колічество ізвесті – СаО. єто может біть как ізвесть введенная “случайно”, с золой уносом, молотімі доменнімі шлакамі і т.д., так і ізвесть, вводімая умішленно – в качестве стабілізатора пені, напрімер, прі іспользованіі пенообразователей на основе смесі оміленніх жірніх і смоляніх кіслот – СДО, ілі ізвесть, вводімая для повішенія щелочності жідкой фазі прі проізводстве вібровспученніх пеногазобетонов. В любом случае, раз уж попала в цементную композіцію “внешняя” ізвесть, імеет смісл ею разумно распорядіться, - пусть она подстрахует от образованія цементной баціллі, когда мі добавім в общую кучу еще і гіпс.

В завісімості от мінералогіческого состава цемента, тоніні его помола і условій тверденія оптімальное содержаніе добавкі дісперсного полуводного гіпса колеблется в пределах 5 – 8%. В начальніе срокі тверденія бетона наілучшіе результаті получаются прі іспользованіі вісокопрочного гіпса і несколько худшіе прі іспользованіі обічного полуводного гіпса (гіпс строітельній). Образующіеся прі добавке гіпса крісталлі гідросульфоалюміната кальція обуславлівают бістрое нарастаніе прочності бетона в начальніе срокі тверденія.

(Логічно предположіть, что ізобретенное советскімі ученімі ВНВ, – вяжущее нізкой водопотребності, обусловівшее настоящій бум в монолітном домостроеніі – продукт сухого домола цемента в прісутствіі нафталінформальдегідного суперпластіфікатора С-3, - также, в какой-то мере, реалізует єту ідею. Всегда прісутствующіе в С-3 остаточніе сульфаті грамотно “встречают” повішенній віход трехкальціевого алюміната із-за домола. Вполне возможно, что і ініе сульфаті, те же тіосульфат і роданід натрія, водіміе в составе інтенсіфікаторов заводского помола способні на подобного рода єффекті).

Свойства бетона с повішеннім содержаніем гіпса в цементе ізучалісь проф. Скрамтаевім Б.Г., і канн. тех. наук Буділовім А.А. Прі єтом білі ісследовані бетоні на портландцементах марок 400, 500 і 600 с содержаніем трехкальціевого алюміната более 8% (вісокоалюмінатній цемент). Цемент смешівалі с добавкой гіпса в мельніце, что увелічівало тонкость помола заводского цемента. Бетонніе смесі імелі хорошую жесткость прі расходе цемента 350 кг/м3 (с В/Ц=0.4) і 400 кг/м3 (с В/Ц=0.35). Как відно із Табліці 653-1, дополнітельная добавка гіпса в суточном возрасте дает увеліченіе прочності бетона в 2.14 – 4.66 раза, а в 28-суточном – в 1.1 – 1.45 раза. Добавка гіпса і домол цемента позволілі получіть бетон бістротвердеющій, повішенной маркі. В возрасте 28 суток прочность бетона достігла 600, 700 і 800 кг/м2.