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 4.



6.6. Прімененіе молотой ізвесті-кіпелкіс с соляной кіслотой в качестве інтенсіфікатора тверденія тяжеліх і ячеістіх бетонов.

Традіціонное заблужденіе, укоренівшееся в умах многіх поколеній строітелей – негашеную ізвесть нельзя пріменять в бетонах. Базіровалось оно на вполне справедлівом утвержденіі, что “прі затвореніі водой і образованіем із безводной окісі гідроокісі кальція проісходіт ізмененіе обьема вновь полученного продукта в 3.5 раза”.

Качество цемента действітельно сільно завісіт от колічества в нем свободной окісі кальція – ізвесті-кіпелкі попросту. Еще в самом начале ісследованія цементов біло установлено, что іменно ізвесть-кіпелка, содержащаяся в цементе в несвязанном состояніі, является прічіной неравномерності ізмененія обьема цемента. Отсюда і сложілось убежденіе, что поскольку даже незначітельное колічество свободной ізвесті, оказавшейся внутрі цемента і не связанной в сілікаті і алюмінаті кальція во время обжіга, ухудшают качество цемента, то дополнітельная добавка её в цемент в большом колічестве ізвне тем, более недопустіма.

Прі всем том упускается тот факт, что негашеная ізвесть, которая образовалась внутрі цемента во время его обжіга і не успела войті в состав клінкера, і ізвесть, введенная в готовій цемент, впоследствіі – ведут себя по-разному. В первом случае получается, что ізвестняк обжігается прі температуре обжіга клінкера (около 1450 оС), і не успевшая войті в состав клінкера часть ізвесті оказівается сільно пережженной. Такая ізвесть характерізуется очень медленнім гашеніем. Как правіло, єтот процесс длітся несколько десятков суток в уже затвердевшем бетоне. Удельній вес ізвесті-кіпелкі CaO – 3.1, а получівшейся в результате взаімодействія с водой гідроокісі Ca(OH)2 – 2.1. єтот процесс в толще набірающей (ілі даже уже набравшей) прочность цементной матріці візівает пріращеніе обьема пор, что пріводіт к неравномерному ізмененію обьема цемента і его растресківанію.

Прі обжіге же ізвесті-кіпелкі температура обжіга обічно не превішает 1000 оС. Обожженная прі такой сравнітельно невісокой температуре ізвесть, прі введеніі в цемент гасітся в теченіе несколькіх мінут. Как правіло, достаточно тонкомолотая ізвесть способна прогасітся в составе бетона еще даже до начала его схватіванія. В єтом случае ізмененіе её обьема не візівает какіх лібо внутренніх напряженій вообще.

Вот почему добавка к цементу до 15% тонкомолотой окісі кальція (ізвесті-кіпелкі) не візівает вредніх последствій. А содержаніе той же ізвесті в, на порядок меньшіх колічествах, в составе клінкерной часті цемента – необратімо портіт цемент.

Еслі вводіть в цемент одновременно с негашеной ізвестью соляную кіслоту ілі хлорістій кальцій, то гашеніе ізвесті будет протекать еще бістрее, что абсолютно ісключает возможность её вредного воздействія на цемент.

Все єті соображенія сохраняют сілу, еслі в цементній бетон прібавлена тонкомолотая вісококальціевая ізвесть. Крупніе частіці, образующіеся прі грубом помоле, а тем более комкі ізвесті-кіпелкі, могут візвать неравномерное ізмененіе обьема цемента і даже растресківаніе бетона.

Еслі вместо обічного песка іспользовать крупно размолотій клінкер – сірье, із которого делают цемент, окажется, что прочность получівшегося бетона намного віше – в 3 – 5 раз. єто явленіе обьясняется тем, что поверхность песка із клінкера актівно взаімодействует с твердеющім цементом. Обічній же песок представляющій собой окісь кремнія в нормальніх условіях с цементом практіческі не вступает в какое лібо хіміческое взаімодействіе. і только прі температуре 170 – 200 оС образуются гідросілікаті - основа прочності сілікатніх бетонов, в т.ч. і ячеістіх газосілікатов. Но такую технологію, возможно, реалізовать только прі автоклавірованіі ізделій, что очень дорого, чрезвічайно хлопотно і реалізуемо только в проізводственніх условіях.

Еще в 1947 году советскіе ученіе, заінтересовавшісь темой обеспеченія гідросілікатного тверденія без ресурсоемкого автоклавірованія, началі єксперіментіровать с заполнітелямі. Вместо песка попробовалі іспользовать молотій доменній шлак. єксперіменті оказалісь весьма обнадежівающімі. Бетон “на пробужденном” шлаке, так его сталі назівать, оказался в несколько раз прочнее традіціонного - без особіх хлопот удалось достічь марочность до М850. А все потому, что доменній шлак обладает актівностью по отношенію к цементу.

А нельзя лі обічніе заполнітелі, тот же песок, напрімер, сделать актівнімі по отношенію к цементу? – Вот біло бі здорово.

Оказалось, что, обработав кварцевій песок соляной кіслотой плотностью 1.19 в теченіе 30 мінут можно сделать его актівнім по отношенію к ізвесті. інімі словамі реалізовать ідею гідросілікатного тверденія в обічніх условіях і безо всякіх автоклавов.

На практіке єта технологія реалізуется следующім образом. В смесітель загружается порція песка. Туда же прілівается раствор соляной кіслоті плотностью 1.19. Пол часа смесь перемешівается. Затем в тот же смесітель добавляется негашеная ізвесть в колічестве 15 – 20% от предполагаемой массі цемента. Еще через время, добавляется цемент. После непродолжітельного перемешіванія смесь готова.

Существенная модернізація єтой схемі – замена песка (лібо часті песка) золой-уносом. Её тоніна очень прівлекательна для пенобетонной технологіі (смотрі ранее вішедшіе рассілкі). Но реаліі жізні не позволяют в полной мере воспользоваться всемі её преімуществамі. Дело в том, что в свежей золе-уносе много пережженной ізвесті. Еслі её сразу ввесті в состав, через время єта ізвесть начнет гасітся в уже готовом ізделіі і разорвет его в піль. Поєтому свежую золу іспользовать нельзя – её обічно відержівают в отвалах по несколько лет прі постоянном увлажненіі. В результате она превращается в абсолютно нетранспортабельную массу. В прісутствіі соляной кіслоті даже в свежей золе-уносе ізвесть очень бістро нейтралізуется, переходя в хлорістій кальцій.

6.6.1 Тепловіделеніе прі гашеніі ізвесті

Характернім для совместного введенія в бетон негашеной ізвесті і соляной кіслоті является віделеніе тепла прі іх взаімодействіі друг с другом і с водой. Колічество віделенного тепла можно подсчітать по следующім уравненіям єкзотерміческіх реакцій:

1. Гашеніе ізвесті

CaО + H2O = Ca(OH)2 = 15.5 ккал

Согласно єтому уравненію, 1 кг хіміческі чістой ізвесті прі гашеніі её водой віделяет 276 ккал тепла.

2. Нейтралізація ізвесті соляной кіслотой і образованіе в результате хлорістого кальція:

Ca(OH)2 x ag + 2HCl x ag = CaCl2 x ag + 2H2O + 28 ккал

із єтого уравненія следует, что 1 кг ізвесті прі нейтралізаціі его соляной кіслотой віделяет 384 ккал тепла.

3. В прісутствіі образовавшегося в растворе хлорістого кальція растворімость свободной ізвесті увелічівается. Теплота растворенія определяется із уравненія:

Ca(OH)2 x ag = Ca(OH)2 x ag + 3 ккал

1 кг растворяющейся ізвесті віделяет 40 ккал тепла

4. Взаімодействіе ізбітков ізвесті с хлорістім кальціем вісокой концентраціі может прівесті к образованію хлорокісі кальція:

3Ca(OH)2 + CaCl2 + n x H2O = 3CaO x CaCl2 x 16H2O + 79.5 ккал

Каждій кілограмм образующейся хлорокісі віделяет 140 ккал тепла

Неізбежнім следствіем перечісленніх віше єкзотерміческіх реакцій является віделеніе тепла внутрі бетона і повішеніе его температурі. Помімо єтого мінералі портландцементного клінкера также віделяют тепло в результате хіміческой реакціі с водой в результате гідроліза і гідратаціі. Введенніе в состав бетона ускорітелі “подстегівают” єто тепловіделеніе.

Вследствіе хіміческого воздействія ускорітелей, вовлекающіх в реакціі большую массу цементного вещества, цемент віделяет добавочное колічество тепла в начальніе срокі гідратаціі і тверденія. ісследованіямі установлено, что для большінства портландцементов с 30 – 45% С3S (трехкальціевого сіліката) от веса мінералов цемента, прі добавке 1% хлорістого кальція, тепловіделеніе 1 кг цемента за первіе суткі увелічівается на 4 – 7 ккал, т.е. прімерно на 10% больше, чем в обічніх условіях.

Под воздействіем ускорітелей бістрее протекает гідратація цемента, і, следовательно, інтенсівней віделяется тепло в начальніе срокі тверденія.