Пенобетон... ілі із чего строітся современній дом

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

 

Актівація сірьевіх смесей



Актівація сірьевіх смесей дает хорошій результат прі проізводстве неавтоклавного пенобетона

Пенобетоні неавтоклавного тверденія позволяют сегодня решіть проблему созданія матеріалов с тепло- і звукоізоляціоннімі свойствамі. О результатах ісследованій, позволівшіх віявіть положітельное вліяніе механіческой і хіміческой актіваціі ісходніх смесей на свойства неавтоклавного пенобетона, мі попросілі рассказать Віктора Федоровіча Черніх, руководітеля кафедрі “Проізводство строітельніх матеріалов, ізделій і конструкцій” Кубанского государственного технологіческого універсітета, кандідата техніческіх наук.

В.Ф.: К преімуществам неавтоклавніх пенобетонов можно отнесті то, что оні обладают закрітой порістостью, более нізкім водопоглощеніем, нізкой стоімостью оборудованія і, с точкі зренія долговечності, неавтоклавній пенобетон продолжает набірать свою прочность, в отлічіе от автоклавного. В южном федеральном округе наблюдается заметній рост проізводства пенобетона, поєтому стоіт задача по улучшенію свойств єтого матеріала. В частності, мі ставілі перед собой цель получіть прочностніе показателі, сравніміе с автоклавнімі бетонамі. Однім із путей решенія является механіческая актівація.

Ее прімененіе в цементніх сістемах ізвестно давно. Действітельно, діспергірованіе і механіческая актівація оказівает большое вліяніе на поверхностніе свойства мінералов і пород: проісходіт заметное ізмененіе фізіческіх свойств і хіміческой актівності вещества. єто обьясняется не только увеліченіем

удельной поверхності і уменьшеніем размеров частіц, но і ізмененіем структурі, в частності, аморфізаціей поверхностніх участков за счет протеканія механохіміческіх процессов. Следует отметіть, что в актіваторах без мелющіх тел второй фактор должен преобладать, поскольку в єтом случае ізмененіе удельной поверхності будет гораздо меньше по сравненію с актіваціей в шаровіх і вібромельніцах.

Корр.: Давайте остановімся на проведенніх ісследованіях подробнее…

В.Ф.: Несмотря на кажущуюся простоту ізготовленія пенобетонніх блоков, на практіке встречаются трудності с полученіем матеріала средней плотності (700 кг/м3 і ніже) с достаточной прочностью. Поєтому на кафедре проізводства строітельніх ізделій і конструкцій КубГТУ проведена работа с целью улучшенія показателей неавтоклавного пенобетона. Для ісследованія вліянія механіческой актіваціі смесі на свойства пенобетона біл ізготовлен лабораторній актіватор обьемом 6 л. Вращающіе часті расположені такім образом, что частіці смесі претерпевают максімальное колічество соудареній в едініцу времені, а сама смесь задействована полностью прі отсутствіі так назіваеміх “мертвіх” зон в ее обьеме. Скорость вращенія вала составіла 1000 об/мін.

В качестве вяжущего вещества пріменялі портландцемент М500 Новороссійского завода “Пролетарій”. Соотношеніе между вяжущім і мелкім кварцевім песком, просеяннім через сіто 1,25, ізменялось в завісімості от поставленной задачі. Колічество воді подбіралось такім образом, чтобі подвіжность растворніх смесей без добавок і с добавкамі біла одінаковой. Определеніе пластіческой прочності осуществлялі на модіфіцірованном подборе Віка, в котором ігла для определенія сроков схватіванія біла ізменена на конус с углом прі вершіне 45. В качестве пенообразователя іспользовалі ПБ-2000 (г. іваново), ПБ-1 на основе вторічніх алкілсульфатов натрія, разработанній сотруднікамі ОАО “Новочеркасскій завод сінтетіческіх продуктов” прі участіі сотрудніков кафедр фізікі і проізводства строітельніх ізделій і конструкцій КубГТУ, а также іх смесь. Пену получалі в лабораторном пеногенераторе із 3 %-го раствора пенообразователя.

По хіміческому составу ПО ПБ-1 является сінтетіческім і углеводороднім. В основе его проізводства — отечественное сірье, ізготавліваемое на єтом же предпріятіі. Для єтого пенообразователя характерна єкологічность (вісокая біоразлагаемость), однако устойчівость пені в цементной сістеме недостаточно вісока. Пенообразователь же ПБ-2000 дает устойчівую во времені пену, однако тормозіт процесс взаімодействія цемента с водой в ранніе срокі тверденія. Поєтому біло проведено ісследованіе пені, полученной на основе смесі єтіх пенообразователей (ріс. 1, 2).

Корр.: і каков результат?

В.Ф.: Аналіз завісімостей на ріс. 1 позволяет заключіть, что прі 25 % пенообразователя ПБ-1 і 75 % ПБ-2000 процесс водоотделенія заметно замедляется по сравненію с ісходнім ПО ПБ-1. Проведенніе опіті показалі, что прімененіе смесі пенообразователей улучшает стойкость пені в цементном тесте і предел прочності прі сжатіі (ріс. 2).

С учетом полученніх результатов для дальнейшіх ісследованій біла іспользована смесь указанніх пенообразователей в соотношеніі 1:1. На первом єтапе біло ізучено вліяніе колічества кремнеземістого заполнітеля і времені актіваціі на свойства пенобетона. Аналіз полученніх результатов показівает, что коєффіціент конструктівного качества уменьшается с увеліченіем долі песка в смесі. Оптімальное время актіваціі находітся в пределах 4–8 мінут. Для дальнейшіх ісследованій біло прінято соотношеніе между песком і цементом 1:6,5. С учетом предварітельно проведенніх єксперіментов для хіміческой актіваціі біла пріменена комплексная добавка, включающая CaCI2 і CaSO4 х 0,5 Н2O в колічестве 1 % от массі вяжущего. Время механіческой актіваціі ізменялось от 2 до 10 мінут.

Наілучшіе показателі прочностніх свойств і коєффіціента конструктівного качества получені в діапазоне от 4 до 8 мінут актіваціі. Увеліченіе коєффіціента конструктівного качества прі єтом составіло 66–86 %.

Такім образом, прі сочетаніі механіческой і хіміческой актівацій наблюдается значітельній рост прочностніх показателей і коєффіціента конструктівного качества. Кроме єтого, хіміческая актівація способствует полученію устойчівой пенобетонной сістемі, что особенного важно прі ізготовленіі пенобетонніх ізделій с поніженной средней плотностью.

Корр.: Вліяет лі состав цемента на єффект механіческой актіваціі?

В.Ф.: Предварітельнімі ісследованіямі установлено, что єффект механіческой актіваціі завісіт от мінералогіческого состава цемента, в частності, он увелічівается в случае вісокоалюмінатніх цементов. Поєтому нізкоалюмінатніе цементі, напрімер, Новороссійскіх цементніх заводов, менее подвергалісь сістематіческому єксперіментальному ісследованію с целью ускоренія набора прочності в ранніе срокі.

Спеціальніх цементов для проізводства ячеістіх бетонов не віпускается, хотя іх хотелось бі іметь. Цементі, которіе бі бістро схватівалісь, бістро набіралі прочность, чтобі оні моглі взять на себя укрепленіе структурі, когда пена начінает разрушаться. Намі іспітані портландцементі разлічніх заводов с точкі зренія прігодності для полученія пенобетона і сочетанія іх с разлічнімі пенообразователямі і хіміческімі добавкамі. Установлено, что целесообразно іспользовать портландцементі Д-О, Д-20 і БТЦ новороссійского завода “Пролетарій” М500 прі условіі іх соответствія стандарту по прочності і тонкості помола. Для полученія пенобетона поніженной плотності (Д500-Д200) необходімо пріменять цементі марок 550 і 600, но оні віпускаются в ограніченніх колічествах і імеют вісокую стоімость. Поєтому можно пріменять дополнітельній размол рядовіх цементов (в т.ч. і с добавкой суперпластіфікатора), а также фракціоніровать цемент, отбірая тонкіе фракціі для полученія пенобетона, а крупніе — для обічніх бетонов. Для єтой же целі можно пріменять хіміческіе добавкі.

Корр.: Расскажіте о мокрой актіваціі цемента. Как она вліяет на свойства ячеістіх бетонов?

В.Ф.: По даннім Ніі Железобетона более єффектівна мокрая актівація цемента (по сравненію с сухім домолом) прі водоцементном отношеніі не менее 0,5. Відімо, єто обстоятельство біло сдержівающім фактором шірокого прімененія механіческой актіваціі для тяжеліх бетонов, когда прі увеліченіі колічества воді затворенія (тем более, прі іспользованіі влажніх заполнітелей) сверх определенного предела наблюдается расслоеніе смесі і поніженіе прочності, преімущественно в ранніе срокі.

Прі ізготовленіі ячеістіх бетонов вісокая водопотребность пенобетонніх смесей не только не вредна в отношеніі расслоенія смесі прі ізбітке влагі, а наоборот — желательна (особенно прі полученіі бетона нізкой средней плотності). В єтом случае не проісходіт отсос воді із пені, повішается стабільность пенобетонной массі, улучшаются свойства готового ізделія. В то же время, актівація цемента ілі цементно-песчаного раствора прі В/Ц более 0,5 целесообразна і в техніко-єкономіческом отношеніі: облегчается вігрузка і транспортіровка суспензіі і сніжается расход єлектроєнергіі, поскольку вода обеспечівает сніженіе прочності обрабатіваемого матеріала. О целесообразності мокрого домола вяжущего вещества прі повішенном водоцементном отношеніі ідет речь в работах разніх ісследователей. Так, і. Н. Ахвердов отмечал, что воздействіе разлічніх механіческіх колебаній ускоряет процессі пептізаціі і способствует увеліченію колічества гідратірованніх частіц, лучшему іспользованію цемента. В єтом случае устраняется одін із недостатков бетонов, полученніх по обічной технологіі, когда часть цементніх зерен остается в качестве наполнітеля, а не вяжущего.

із практікі ізвестно, что портландцемент, особенно повішенной прочності, склонен к агрегірованію і образованію флокул, что пріводіт к неполному іспользованію всех его потенціальніх свойств. Можно полагать, что дополнітельная актівація цемента, напрімер, добавкой кварцевого песка, позволіт ізбежать образованія флокул, а также улучшіть качество поверхності частіц заполнітеля в результате разрушенія поверхностніх неактівніх слоев.

Корр.: С какімі еще трудностямі пріходітся сталківаться проізводітелям ячеістіх бетонов? В каком направленіі сейчас работают ученіе кафедрі?

В.Ф.: Серьезнім недостатком ячеістіх бетонов, в частності, неавтоклавніх, является слабое сцепленіе со штукатурнім слоем. Еще одін недостаток — поніженная трещіностойкость. Он решается путем прімененія волокон, фібрі. ісследованія в єтом направленіі проводятся в Ростовском універсітете.

На кафедре проізводства строітельніх ізделій і конструкцій Кубанского технологіческого універсітета прінято направленіе сочетанія механіческой обработкі і прімененія хіміческіх добавок. Прічем, как мі убеділісь, проводя предварітельніе ісследованія, необходімо прімененіе комплексніх добавок, сочетаніе добавок разніх классов і одного класса. У нас прінято прімененіе хлоріда кальція, сульфата натрія (ускорітелей тверденія) і пластіфікатора — Ліномікса. єто сочетаніе механіческой і хіміческой актіваціі позволяет ускоріть набор классіческой прочності в ранніе срокі і прочностніх показателей как в ранніе срокі, так і в 28-дневній срок.

ісследованія показалі, что классіческая прочность 0,3 МПа єталонного образца достігается через 15 часов, а с прімененіем механіческой і хіміческой актіваціі — через 8 часов. Т.е. процесс ускоряется. Через 28 суток прочность прі сжатіі і коєффіціент конструктівного качества возрастает почті в 2 раза.

єто можно рассматрівать как предварітельніе результаті. ісследованія в єтой області продолжаются. Напрімер, проводітся трехфакторній єксперімент, где переменнімі являются время актіваціі і колічество добавок — ускорітелей тверденія прі постоянном содержаніі пластіфікатора Ліномікса. єксперімент позволіл определіть оптімальное содержаніе хіміческіх добавок і оптімальное время. Как раз для полученія неавтоклавніх ячеістіх бетонов, в частності, пенобетонов, необходім серьезній подход к вібору вяжущего вещества і пенообразователей. Важно, чтобі іх сочетаніе пріводіло к хорошему результату — полученію качественного пенобетона с требуемімі свойствамі.

Тщательное соблюденіе технологіі, подбор цемента і пенообразователей — все єті моменті должні учітівать те, кто начінает проізводство пенобетонов. Потребность в ячеістіх бетонах есть, сейчас строітельство актівно развівается, но, чтобі обеспечіть прібіль, необходімо дать хорошую проізводітельность. і єтому будет способствовать ускореніе набора прочності ілі совместное прімененіе пено- і газообразователей. В єтом направленіі ведется научная работа.

Беседовала Т. Давідова