Технологія високоміцного пористого бетону

В даний час підприємствами України випускається близько 2,5 млн м3 ніздрюватого бетону в рік, при цьому до 2015 року існуючі потужності з його виробництва планується збільшити приблизно в 2,1 рази. Така тенденція обумовлена, в першу чергу, енерго - і ресурсозберігаючих напрямком сучасної технічної політики в галузі будівництва. На сьогоднішній день ніздрюватий бетон особливо затребуваний, так як він є практично єдиним будівельним матеріалом, що дозволяє виготовляти одношарову стіну, не вимагає додаткового утеплення. При цьому ніздрюватий бетон, як показує практика, володіє рядом переваг порівняно з іншими стіновими матеріалами.

Однією з актуальних проблем у виробництві ніздрюватого бетону є необхідність зниження його щільності. Так, наприклад, на ВАТ АЕРОК будівельних матеріалів» освоєний випуск плит марки за щільністю D150–250. Зниження середньої щільності на 50 кг/м3позволяет скоротити втрати теплоти в навколишнє середовище через стіну і знизити витрату палива на обігрів будівель до 1 кг усл. палива на 1 м2 стіни в рік. Крім того, виникає можливість скорочення витрати таких дорогих сировинних матеріалів, як вапно і цемент, а також витрат на помел піску і вапняно-піщаного в'яжучого. Основною проблемою в даному випадку є невисока міцність ніздрюватого бетону. Рішення цієї проблеми дозволить забезпечити збереження готових виробів при транспортуванні і укладанні в процесі їх виробництва і застосування. Велике значення при цьому має можливість зменшення товщини стінових блоків і зниження навантаження на фундамент.

Таким чином, створення нових і вдосконалення застосовуваних складів пористого бетону є важливою задачею, вирішення якої забезпечить зниження витрат на виробництво даного виду матеріалу. У зв'язку з цим у виробництві ніздрюватого бетону стали широко застосовуватися різні модифікуючі добавки неорганічного і органічного походження, що сприяють зміні властивостей, структури і фазового складу матеріалу в заданому напрямку. В якості таких добавок використовуються: двуводний гіпс, сульфанол, сульфат магнію, ангідрит та ін [1-3]. Тим не менше, проблема збереження міцності при зниженні середньої щільності до кінця так і не вирішена.

Розробка науково-технологічних основ підвищення міцності ніздрюватого бетону за рахунок зміни структури і фазового складу продуктів гидросиликатного твердіння, інтенсифікації гідратаційні і кристалізаційних процесів при автоклавуванні є перспективним напрямком, так як потенціал збільшення міцності даного матеріалу за рахунок його хімізації є досить високим.

Дана робота присвячена розробці і використанню мінеральних добавок, які вводяться до складу ячеистобетонной суміші і призводять до підвищенню міцнісних характеристик готових виробів.

В якості добавки, яка б активізувала фізико-хімічні процеси, що лежать в основі структуроутворення та набору міцності, використовується сульфоалюминатный модифікатор (СМ). В даний час СМ проводиться на керамзитовом заводі ВАТ «Аерок» і використовується для отримання безусадочних і напружуючих розчинів і бетонів. СМ отримують шляхом випалу в обертовій печі при температурі 900-1100 °C суміші фосфогіпсу, глини і крейди. Зазначені сировинні компоненти при твердофазовом спіканні забезпечують необхідну мінералогічну основу, яка за своїми фізико-хімічними характеристиками повинна забезпечити інтенсифікацію процесів гидросиликатного твердіння. При цьому при виробництві СМ в результаті спікання глинисті мінерали розкладаються, і продукти їх розкладу вступають у взаємодію з іншими компонентами сировинної суміші. Мінералогічна основа СМ представлена ангидритом, сульфоалюминатом кальцію, сульфосиликатом кальцію, кремнеземом, невеликою кількістю метакаолинита.

СМ вводився до складу ячеистобетонной суміші, розрахованої на отримання пористого бетону щільністю 200-500 кг/м3, у кількості 1-5% від маси сухих компонентів в молотом вигляді з питомою поверхнею 2500-3000 см2/р. Формування виробів здійснювалося способом лиття при В/Т=0,6. Запарювання сирцю здійснювалося в автоклавах ВАТ «Мінський КСІ» при надлишковому тиску 1,0 МПа. Після запарювання вироби піддавалися випробуванню на міцність при стисненні.

Результати випробувань наведено в табл. 1 і на рис. 1. Дослідження проводилися на лабораторних зразках-кубах розміром 10?10?10 см, у зв'язку з чим міцність контрольних (бездобавочных) зразків є дещо завищеною порівняно з промисловими аналогами. У зв'язку з цим інтерес представляють не стільки самі значення міцності, скільки співвідношення між міцністю контрольних і модифікованих зразків.

Вміст добавки, мас. %
Межа міцності при стисненні, МПа
Об'ємна маса, кг/м?

Рис. 1. Залежність міцності бетону від змісту СМ

Як видно з табл. 1, добавка СМ збільшує міцність зразків порівняно з контрольними в середньому приблизно в 1,8 рази для ніздрюватого бетону з середньою щільністю 400-500 кг/м3 і в 1,5 рази — для середньої щільності 200-300 кг/м3. При збільшенні вмісту СМ спостерігається плавний поступовий приріст міцності у всіх зразках, що видно з рис. 1. Подальше збільшення вмісту добавки СМ в ніздрюватий бетон уявлялося недоцільним з-за можливого уповільнення зростання пластичної міцності сирцю і зниження морозостійкості готових виробів.

За допомогою рентгенофазового та диференційно-термічного аналізу встановлено, що внаслідок СМ своєї мінералогічної основи надає интенсифицирующее вплив на процеси гидросиликатного твердіння. Це сприяє збільшенню міцності ніздрюватого бетону.

Цементуючою речовина в зразках ніздрюватого бетону з СМ містить в основному низкоосновные гидросиликаты кальцію (ксонотлит, гиролит, гидросиликаты кальцію тоберморитового ряду), які відрізняються високою міцністю і морозостійкістю, внаслідок чого роблять позитивний вплив на міцнісні характеристики готових виробів. Наявний в модифікаторі нерозчинний ангідрит? -СаЅО4 не виявляється в продуктах гидросиликатного твердіння. Це відбувається, на наш погляд, через впровадження іона SO42– у структуру тоберморитового гелю CSH з утворенням гидросульфосиликата кальцію.

На рис. 2, 3 наведено рентгенограми контрольного зразка (без добавки) і зразка ніздрюватого бетону, що містить 3% добавки СМ, відповідно.

Рис. 2. Рентгенограма контрольного зразка пористого бетону. ? —? -кварц; ? — гиролит 2CaO•3SiO2•2H2O; ? — гиллебрандит 2СаО•SiO2•H2O; ? — тоберморит 5CaO•6SiO2•5H2O; ? — ксонотлит 6CaO•6SiO2•H2O; ? — портландит Ca (OH) 2.

Рис. 3. Рентгенограма зразка ніздрюватого бетону, що містить добавку СМ. ? —? -кварц; ? — гиролит 2CaO•3SiO2•2H2O; ? — гиллебрандит 2СаО•SiO2•H2O; ? — тоберморит 5CaO•6SiO2•5H2O; ? — ксонотлит 6CaO•6SiO2•H2O; ? — портландит Ca (OH) 2

Як видно з рентгенограми, дифракційні відображення? -SiO2 і Са (ОН) 2 для модифікованого зразка мають значно меншу інтенсивність порівняно з контрольним (бездобавочным) зразком, що пояснюється їх більш повним взаємодією. Слід зазначити також, що загальний рівень закрісталізованості зразка, що містить добавку СМ, що значно вище в порівнянні з бездобавочным.

В результаті проведених випробувань встановлено, що морозостійкість модифікованого бетону не поступається бездобавочным аналогам.

Отримані результати дозволили на другому етапі роботи використовувати модифікатор, отриманий шляхом випалу при температурі 900-1000 °C суміші глини, крейди і сульфатного шламу, який є відходом Білоруського металургійного заводу (р. Жлобин) і утворюється після нейтралізації травильного розчину. При спіканні такий сировинної суміші утворюються тверді розчини сульфоминералов типу сульфоалюмоферритов, які діють аналогічно сульфоалюминату кальцію і володіють слабкими в'яжучими властивостями. Склад шламу представлений в основному дигідрат сульфату кальцію, гідроксидом заліза III і невеликою кількістю різних домішок, що дає можливість використовувати його замість фосфогіпсу в складі добавки, і є одночасно способом утилізації даного відходу.

Було досліджено вплив добавки модифікатора з різним співвідношенням компонентів на міцність ніздрюватого бетону марки за щільністю D500. На підставі одержаних результатів визначено оптимальний склад добавки. Запропонований склад, що включає модифицирующую добавку в кількості 3% від маси сухих компонентів, що забезпечує підвищення міцності в середньому в 2-2,5 рази порівняно з контрольними зразками. Підвищення міцності зразків ніздрюватого бетону обумовлено наявністю тих же кристалічних фаз: ксонотлита, гиролита, гідросилікатів кальцію тоберморитового ряду. В результаті дослідження складу і структури утворилися продуктів твердіння виявлено підвищення ступеня засвоєння кварцу, а також більш щільна структура гидросиликатного каменю, що містить у великій кількості волокнисті і голчасті кристали, які утворюють міцний просторовий кристалічний каркас.

Таким чином, отримання пористого бетону, який по щільності відповідає теплоізоляційному, а по міцності — конструкційно-теплоізоляційного, є, безперечно, перспективним напрямком у сучасному виробництві будівельних матеріалів. Введення до складу ячеистобетонной суміші на стадії її приготування модифікуючих добавок в кількості 3-5% від маси сухих компонентів дозволяє регулювати основні експлуатаційні характеристики пористого бетону, підвищуючи його міцність і зберігаючи необхідну морозостійкість. Розроблені склади можуть бути рекомендовані для виготовлення несучих і огороджувальних конструкцій, а також для конструкцій теплоізоляційного призначення. Ніздрюватий бетон на сьогоднішній день особливо затребуваний, так як він є практично єдиним будівельним матеріалом, що дозволяє виготовляти одношарову стіну, не вимагає додаткового утеплення.

Введення

Автоклавного газобетону є універсальним легкі будівельні матеріали і зазвичай використовується в якості блоків. У порівнянні з звичайним (тобто "щільний" бетон) газобетону має низьку щільність і відмінні ізоляційні властивості.

Низька щільність досягається за рахунок утворення повітряних порожнин для отримання клітинної структурі. Ці порожнечі, як правило, 1 мм - 5 мм в поперечнику і надають матеріалу його характерний зовнішній вигляд. Блоки зазвичай мають сильні, починаючи від 3-9 Нмм ^-2 (при випробуванні у відповідності з BS EN 771-1:2000). Питома вага в діапазоні приблизно від 460 до 750 кг · м ^-3 ; для порівняння, середня щільність бетону блоків мають типовий діапазон щільність 1350-1500 кг · м ^-3 і щільні бетонні блоки діапазоні 2300-2500 кг · м ^-3 .

Детальний перегляд клітинної структури пір в блок газобетону. автоклавного газобетону блоки відмінні теплоізоляційні матеріали і зазвичай використовуються для формування внутрішнього листа порожнині стіни. Вони також використовуються в зовнішніх листків, коли вони зазвичай бувають представлені, а у фонди. Це можна побудувати практично весь будинок з пористого бетону, в тому числі стін, підлоги - використання газобетону залізобетонних балок, перекриттів і даху.Автоклавного газобетону легко вкоротити до потрібної форми. газобетону також має хороші акустичні властивості, і це міцні, з хорошою стійкістю до сульфату атаки і пошкодження вогнем і морозом.

Виробництво

Автоклавного газобетону вилікувана в автоклаві - великий посудину тиску. У виробництві газобетону в автоклаві зазвичай сталевої труби близько 3 метрів в діаметрі і довжиною 45 метрів.Пара подається в автоклав при високому тиску, зазвичай досягненні тиску 800 кПа і температурі 180 ° С. ніздрюватого бетону можуть бути отримані з використанням широкого спектру зующего матеріалу, зазвичай:

• Портландцементу, вапна і золи пилоподібного палива (PFA)

або

• Цемент, вапно та кварцовий пісок дрібний. Пісок зазвичай подрібнюють до досягнення адекватного тонкощі.

Невелика кількість ангідрит або гіпс також часто додають. автоклавного газобетону досить сильно відрізняється від щільного бетону (тобто "звичайний бетон»). як спосіб його виробництва і в складі кінцевого продукту щільного бетону зазвичай Суміш цементу та води, часто з шлаком або PFA, а також штраф та крупного заповнювача. Він одержує силу, як цемент гідрати, досягнувши 50% своєї кінцевої міцності після можливе близько 2 днів, і більшість його кінцевої міцності після одного місяця. На відміну від автоклавного газобетону має набагато меншу щільність, ніж щільного бетону. Хімічні реакції, що утворюють продуктами гідратації йти практично до кінця під час автоклавування і тому, коли витягували з автоклава і охолоджується, блоки готові до використання.автоклавного газобетону не містить ніяких сукупності; всі основні компоненти суміші є реактивними, навіть подрібнений пісок , де він використовується. Пісок, інертний при використанні щільного бетону, веде себе так, пуцолановий в автоклаві з-за високої температури і тиску. ніздрюватого бетону виробничий процес дещо відрізняється між окремими заводів, але принципи схожі. Будемо вважати, що суміш містить цемент, вапно і пісок; вони змішуються з утворенням суспензії. Також присутні в суспензії дрібнодисперсного порошку алюмінію - це додається для отримання клітинної структурі.

Щільність кінцевого блоку можна варіювати, змінюючи кількість алюмінієвого порошку в суміші. суспензію виливають у форми, які нагадують невеликі залізничні вагони з випадаючий сторін. Протягом кількох годин, два процеси відбуваються одночасно:цемент гідратів зазвичай виробляти еттрінгіта і гідрати силікату кальцію і суміш поступово застигає, утворюючи так званий "зелений пиріг". зелений торт піднімається у форму в зв'язку з розвитком водневого газу утворюється по реакції між дрібних частинок алюмінію і лужною рідиною. Ці бульбашки газу дають матеріал ніздрюватої структури.шламові вливають у форми.

Є деякі паралелі між ніздрюватого бетону виробництва і хлібопечення. В хліб, тісто містить дріжджів і змішують, потім наліво, щоб рости, як дріжджі перетворюють цукор на вуглекислий газ. тісто повинно мати правильну консистенцію; надто важко, і бульбашки вуглекислого газу не може "Stretch 'тісто, щоб зробити його зростати , але якщо тісто дуже неакуратно, бульбашки вуглекислого газу піднімаються на поверхню і губляться, і тісто руйнується. При правильній послідовності, тісто досить пружним, щоб розтягнути і розширити, але достатньо сильним, щоб утримувати газ так, щоб тісто не руйнується.Коли піднялася, тісто поміщають в духовку. Хоча набагато більш складний процес, умови виробництва газобетону точно-контролем для, зокрема, кілька подібних причин.

Пропорції компонентів і початкової температури суміші повинен бути правильним і порошок алюмінію повинні бути в необхідній кількості і з відповідною реакційної лужному середовищі. Всі матеріали будуть мати відповідний проби. Ускладнює фактором є те температура зелений торт збільшується за рахунок екзотермічної реакції, як вапно та цемент гідрат, так що реакції протікають швидше. Коли торт зросла до необхідної висоти, форма переміщається уздовж доріжки в якому торт розрізають до необхідного розміру блоку.В залежності від конкретного виробничого процесу, осад на фільтрі може бути повністю витягують з форми на візок перед розрізанням, або вона може бути розрізана у форму після того, як сторони будуть видалені. кекс розрізають пропусканням через серію різання проводів.

На першому етапі, ще зелені блоки - лише кілька годин минуло з тих пір суміш виливають у форму і вони м'які і легко пошкоджуються. Тим не менш, якщо вони занадто м'які, вирізати блоки можуть або розпадеться або триматися разом, якщо вони надто жорсткі, дроти не буде скорочувати їх - і тут, процес повинен бути ретельно контролювати, щоб домогтися необхідної консистенції. Розріз Блоки потім завантажували в автоклав. Це займе всього пару годин в автоклаві до досягнення максимальної температури і тиску, яке проводиться для, можливо, 8-10 годин, або довше для високої щільності / висока міцність газобетону. "Зелені" блоки завантажуються в автоклав.Коли витягали з автоклава і охолоджують, блоки досягли їх повної сили і упаковані готовий до транспортування.

Склад газобетону

Суть виробництва газобетону в тому, що вапно з цементу і вапна у суміші взаємодіє з оксидом кремнію з утворенням 1,1 нм тоберморіта.

Під час зелений етапі цемент зволожуючий при нормальній температурі і продуктами гідратації спочатку аналогічні щільного бетону - CSH, CH і еттрінгіта та / або моносульфат. Після автоклавування тоберморіта зазвичай основного кінцевого продукту реакції з-за високої температури і тиску. невеликі кількості інших гідратних фаз також буде присутній в готовому продукті. Крім того, гідратних фаз утворюють в автоклаві в якості проміжних продуктів, в основному CSH (I). Це більш кристалічну форму гідрату силікату кальцію, ніж відбувається щільного бетону, вона може мати співвідношення кальцію і кремнію (0,8

• За дві години або так, як збільшення тиску і температури, нормальний гідратації цементу продуктів, які утворюються в сирому стані поступово зникають, і пісок стає реактивним.
• CSH (I) форми, частково з діоксиду кремнію, отриманих з піску.
• Оскільки все більше піску вступає в реакцію, гідроксид кальцію з вапна і від гідратації цементу поступово витрачені подальше формування CSH (I).
• При продовженні обробки в автоклаві, 1,1 нм тоберморіта починає кристалізуватися з CSH (I), а загальна частка CSH (I) знижується, і що в 1,1 нм тоберморіта поступово збільшується. CSH (I), отже, головним чином проміжне з'єднання.

Кінцевими продуктами гідратації, то головним чином:
 

• 1.1 nm тоберморіта
• Можливо, деякі залишкові CSH (I)
• Гидрогранатового

Прореагував пісок ймовірно, буде залишатися в кінцевому продукті. Там також може бути деяке залишкове гідроксиду кальцію, якщо недостатнє кремнезему відреагував і деяке залишкове ангідриту і / або гідроксильні ellestadite якщо anhdrite був присутній в суміші. SEM зображення шліфа показує деталь - клітинна стінка - із блоків з цементу , вапна і піску суміші. Деякі залишкові прореагували частинки піску залишаються (приклади показані стрілками), часто з диска гідратації продукт, що має розмір вихідного частинки. Більшість матриця складається з тоберморіта. Чорні області у верхній лівий і нижній правий є епоксидні смоли, яка використовується при підготовці шліфа заповнення повітряних порожнин (повітряної клітини). Метою є достатнім реагувати кремнезему з піску, щоб сформувати тоберморіта від вапна поставляється вапно й цемент. Це буде залежати від ряду факторів, у тому числі властивих реакційної здатності матеріалів, їх тонкощі (особливо піску), а температура і тиск. Якщо автоклавуванні часу занадто мало, тоберморіта зміст не буде максимальним, а деяка кількість непрореагировавшего гідроксиду кальцію залишиться і блокувати сильні потім буде менше оптимальної. Якщо автоклавуванні час занадто велике, іншими продуктами гідратації можуть утворювати які також можуть мати згубні наслідки для міцності і непотрібних витрат енергії, можуть виникнути.

Існують різні форми тоберморіта: 1,1 нм тоберморіта і 1,4 нм тоберморіта. Крім того, існують різні типи 1,1 нм тоберморіта і ці ведуть себе інакше при нагріванні. Їх кристалічної структури є те, що шаруватих аркушів, з молекулами води між шарами - на опалення, міжрівневого води втрачається, в результаті, близько 1,1 нм tobermorites скорочуватися (процес, відомий як грати усадка), а деякі ні.

1,4 нм тоберморіта (C ₅ S ₆ H ₉ ) - форми при кімнатній температурі і знаходиться у вигляді природного мінералу. Він розкладається при 55 ° C до 1,1 нм тоберморіта, і так не знайдений в АСС.силікату кальцію гідрат в композиції АСС

• 1,1 нм тоберморіта (C ₅ S ₆ H ₅ ), як правило, основним продуктом гідратації в AAC, де цементу, вапна і піску використовуються
• CSH (I) - більше, ніж кристалічні CSH в щільному бетоні, зазвичай 0,8
• Ксонотлит (З ₆ З ₆ Н) - форми з більш автоклавування раз, або більш високих температурах

'Normal'tobermorite показує ґрати усадка, в той час як безусадочний тоберморіта називається "аномальні" тоберморіта. Тоберморіта в АСС зроблені з цементу, вапна і піску, як правило, нормальний тоберморіта. Тоберморіта в пористого бетону, виготовленого цементу, вапна та PFA, як правило, аномальна тоберморіта. Алюміній і лужних разом в розчині (наприклад, буде присутній в суміші цементу, вапна та PFA) мають тенденцію проводити аномальні тоберморіта, при цьому деякі алюмінію і лужного переносили в тоберморіта кристалічну структуру. Відмінності між різними формами автоклавного гідрати силікату кальцію не дуже добре визначені; в блоці АСС, тісно змішаних гідратів різних складів і кристалличностью можуть відбутися. Інші гидротермально сформований мінералів.

• Гиролит (C ₂ S ₃ H ₂ ) - зазвичай не зустрічаються в AAC
• Jennite (C ₉ S ₆ H ₁₁ ) зустрічається у вигляді природного мінералу, не знайдений в AAC
• CSH (II). Ca / Si ≈ 2,0 не відбувається в AAC
• C ₂ SH (α-C ₂ S гідрат) може відбуватися в автоклаві продуктів, але небажано
• Гідроксилвмісні ellestadite (C ₁₀ S ₃ 0,3 SO ₃ . H ₂ O) - можна знайти в AAC; також відбувається на холодному кінці цементних печах.

Екологічні вигоди з автоклавного газобетону

Використання пористого бетону має ряд екологічних переваг:

• Ізоляція: найбільш очевидно, що ізоляційні властивості газобетону дозволить знизити витрати на опалення будівель, побудованих з пористого бетону, з подальшою економії палива протягом терміну служби будинку.
• Матеріали: вапно є одним з основних компонентів суміші і вимагає менше енергії, ніж для виробництва портландцементу, який обпалюють при більш високих температурах. Пісок вимагає тільки подрібнення перед використанням, не нагрівається і PFA є побічним продуктом виробництва електроенергії. NB: вапно може вимагати менше енергії для виробництва порівняно з портландцементом, але більше CO 2 проводиться за тонну (близько 800-900 кг цементу CO. 2 / тонну в порівнянні з вапном при 1000 кг CO 2 за тонну).
• Карбонізацію: менш очевидно, клітинної структури газобетону дає йому дуже великою площею поверхні. З часом більша частина матеріалу, ймовірно, карбонат, в значній мірі компенсувати двоокису вуглецю при виробництві вапна та цементу за рахунок випалу вапняку.

Статті pp-budpostach.com.ua Все про лазні

Статті по пїноблоку,пінобетону,пінобетонним блокам

Статті pp-budpostach.com.ua Статті по бетону

Статті Все про парканах

Статті pp-budpostach.com.ua Все про дахах ( види, матеріал, як краще вибрати)

Статті Все про Фундаменті

Статті по газобетону ( газоблокам ), газобетонних блоків, блоків газосиликатнных

Новини, статті, чутки, факти, різне і по чу-чуть

Статті по цеглині ( рядовому, особового,облицювальної,клинкерному, шамотною, силікатній,)