Технічна інформація по пінобетону

Пінобетон – перспективи і порівняння
В побуті часто виникає потреба у зведенні перегородок усередині кімнат або просто організації окремих приміщень усередині інших. Раніше такі перегородки робили з цегли або гіпсокартону. Недоліки цих матеріалів очевидні: дорожнеча, великі трудовитрати для зведення стін, низька звуко та теплоізоляція.

Всі ці проблеми допомагає вирішити новий матеріал-ПІНОБЕТОН. Він володіє наступними властивостями: Міцний, але легкий (за рахунок легкості один блок в 11 разів більше одного цегли, тобто звести стіну в 11 разів легше і швидше),не горить, не гниє, не боїться вогкості, легкий в обробці, теплоудерживающий, акумулює тепло, штучний камінь, що володіє властивостями дерева (можна розпиляти), екологічно чистий (не містить речовин, шкідливих для здоров'я). Пінобетонні блоки можна використовувати для будівництва не несучих стін всередині будівлі і споруди 1-поверхових будинків. В радянські часи цегла широко використовувався в будівництві. При зведенні цегельних будівель, для економії матеріалу застосовувалися різні види колодцевых кладок з заповненням шлаком, сухим піском, легким бетоном, використовувалися також дірчасті цеглини з різного виду порожнечами, завдяки чому, товщину кладки вдалося знизити до двох цеглин (51 см). Це цілком відповідало колишнім (до 1982 року) нормам по теплоізоляції, коли опір теплопередачі стіни повинно було становити 0,85 м2. С/Вт.

Широке поширення отримав силікатна цегла, який в даний час застосовується для зовнішнього облицювання. Також в якості облицювання, крім штукатурки, використовуються лицьова цегла, гранітні і бетонні плитки. З розвитком масового панельного будівництва, цегла відтісняється на задній план. Це було викликано, в першу чергу, більшою, порівняно з панелями, трудомісткістю кладки і більш високою вартістю цегли. Хоча переваги очевидні: краща теплова інерція, відсутність ветропродуваемых швів і, як правило, більш комфортне планування. У зв'язку з переходом на нові норми (з 2000 р.), в яких необхідний опір теплопередачі стіни збільшилася в 3,5 рази, зводити одношарові цегляні стіни стало неможливо. Таким чином, виходило, що відповідати новим нормам будуть стіни : з силікатної цегли товщиною 2,43 м; з повнотілої глиняної цегли товщиною 2,26 м; з самого ефективного (за СниП П-3-79) керамічної порожнистої цегли стіна повинна бути 1,45 м.

Те ж відноситься до многощелевым керамічних блоків. Цегляні заводи Петербурга, для поліпшення теплофізичних показників цегли, збільшують їх дырчатость, і пористість що призводить до перевитрати розчину, який при кладці провалюється в отвори цегли, тим самим, погіршуючи теплофізичні властивості стін. Таким чином, виходить, що цегла доцільно використовувати в якості зовнішнього шару у складі тришарової конструкції з внутрішнім утеплювачем з мінеральної вати і пінопластів. Але і тут є свої проблеми. Так, термін служби цегельних стін становить не менше 150 років, а вищеназвані утеплювачі поступаються йому по довговічності в 6 - 10 разів. Крім того, багато пінопласти пожежонебезпечні і токсичні.

Найбільш ефективним утеплювачем є ніздрюватий бетон. Він довговічний, негорючий, гігієнічний, а також дешевий, так як виготовляється з недефіцитних вітчизняних матеріалів. Завдяки цим якостям, він знайшов широке застосування в сучасному будівництві. Але оптимальною, як нам здається, є конструкція стіни, що складається з зовнішнього облицювального шару, виконаного з цегли товщиною 12 см, і теплозахисного шару з пінобетонних блоків (рис. 1). При цьому товщина теплозахисного шару коливається від 40 до 60 див. В багатоповерховому будинку такі стіни можуть бути тільки самонесучими. Для зниження загальної товщини при необхідних теплозахисних властивостях необхідно, щоб ніздрюватий бетон мав коефіцієнт теплопровідності 0,08 -0,1 вт/м С, який досягає таких значень при об'ємній масі 150-250 кг/м3. Такий ніздрюватий пінобетон може бути застосований при зведенні стін з монолітного бетону природного твердіння, де в якості незнімної опалубки застосовуються цегляні стінки: зовнішній облицювальний шар в 0,5 цегли і внутрішній шар з боку приміщення товщиною 0,5 - 1,5 цегли, що визначає несучу здатність стіни (рис. 2). При загальній товщині стіни 30-50 см, пінобетон забезпечує її теплозахист, міцність і непродуваемость, а цегла – необхідну міцність.

1. Легкі композитні пінобетони

Легкий пінобетон, створюється залученням безлічі мікро-бульбашок повітря в цементну суміш. Це досягається змішуванням концентрованого пенотворчого хімікату з водою і генеруванням піни з використанням стисненого повітря. Щоб досягти оптимальних результатів потрібно Аератор. Після цього піна змішується з гидросмесью пісок /цемент /вода, з використанням звичайних бетонозмішувачів. Легкий пінобетон, веде себе подібно звичайному щільному важкого бетону у більшості аспектів, типу витримування.

1. Характеристики і властивості пінобетону

Легкий пінобетон, має добру механічну міцність поряд з високими показниками ізоляції при широкій амплітуді щільності. Деякі з переваг використання легкого пінобетону включають:

Швидке і просте виробництво. . Низька ціна бетону в порівнянні з іншими методами виробництва легких бетонів . Хороші характеристики теплоізоляції дають переваги в економії енергії, при експлуатації (обігрів і кондиціонування повітря). . З Легкими Композитними і пенобетонами більш низькі витрати на будівництво, більш ефективні будівельні проекти. . Оброблення та перевезення автотранспортом коштують дуже мало. . Вага бетону менше від 10 % до 87 % у порівнянні зі стандартним важким бетоном в залежності від складу суміші і матеріалів. . Значне зниження ваги приводить до заощаджень в каркасах конструкцій, опорах або палях. Такі заощадження часто кратні фактичної вартості матеріалу. . Економія на перевезення, зниження необхідної вантажопід'ємності підйомного крана і зниження трудових ресурсів. Використання легкого пінобетону в збірному або оболонковому будівництві вимагає кран меншою вантажопід'ємності, мінімальних зусиль при монтажі. Легкий пінобетон можна пиляти ручною пилкою, обтісувати і забивати цвяхи., легкий пінобетон надзвичайно легкий при розрівнюванні і його можна використовувати як покриття товщиною до 40 мм Інші матеріали можуть вводитися в бетонну суміш в залежності від умов застосування і вимог, такі як: Керамзит ,Пінопласт ,Пробка ,Поліпропілен ,Вермикуліт ,Летюча зола

1. Область застосування пінобетонів

Використання легкого бетону в будівництві стає все більш і більш поширеним. Покажемо деякі з типових областей використання цього бетону в даний час : щільність 300-600 кг/м3 Склад: Цемент і Піна. .Цей матеріал використовується на дахах і підлогах як тепло - і звукоізоляція (тобто сам по собі це не конструкційний матеріал). Він також використовується для тенісних кортів і заповнення пустот в цегельній кладці підземних стін, ізоляції в пустотілих блоках і будь-якому іншому заповненні де потрібні високі ізоляційні властивості. Щільність 600-900 кг/м3. Склад: Цемент, Пісок і Піна. Використовується для виготовлення збірних блоків і панелей перегородок, що покривають плит підвісних стель, тепло - і звукоізоляції в багаторівневих житлових і комерційних спорудах. бетон цієї щільності також ідеальний для об'ємного заповнення. Щільність 900-1200 кг/м3. Склад: Цемент, Пісок і Піна. Цей матеріал використовується в бетонних блоках і панелі для зовнішніх стін і перегородок, бетонних плитах покриттів для дахів і перекриттів поверхів. Щільність 1200-1600 кг/м3. Склад: Цемент, Пісок і Піна. Цей матеріал використовується в збірних панелей будь-якої розмірності для комерційного і промислового використання, монолітних стінах, садових прикрасах та інших областях.

1. Інші області застосування

Покриття підлог//Шаром пінобетону скріплюють керамічні плитки, мармурової плити мощення, цементні плитки і т. д. Взагалі, пінобетон щільністю 500 кг/м3 використовується, щоб одержати тепло і звукоізоляцію при невеликому навантаженні на структуру.Мінімальна товщина такого покриття 40 мм. Перед укладанням матеріалу на існуючий підлогу, поверхня повинна бути зволожена, але не сильно. Еластичні покриття підлог//Застосовується для підлог, які повинні бути покриті килимом, паркетом, вініловими плитками і т. д. Найбільш відповідна щільність бетону – 1100 кг/м3 з відношенням цементу до піску 2:1. Покриття укладають і через 24 години після укладання обережно штукатурять поверхню вручну або механічної кельмою. Теплоізоляція для дахів// Ідеальна щільність для цієї мети 500 кг/м3 з складом з цементу й піни. Мінімальна товщина покриття не менше 40 мм.

Рекомендується, щоб поверхня перед покриттям була трохи вологою. Заповнення пустот// Для такого використання, нормальна щільність близько 400 кг/м3 з складом з цементу й піни. Порожнечі заповнюються в кілька послідовних шарів по 600-700 мм з витримкою принаймні 12 годин між кожною укладанням. Кладка з легких блоків// Легкий пінобетон ідеальний матеріал для виробництва легких блоків для кладки без автоклавного процесу. Щільність, яка зазвичай використовується, варіюється між 600 кг/м3 і 1100 кг/м3 залежно від необхідної міцності та необхідної теплоізоляції. Збірні панелі// Нормальна щільність прийнята для цієї галузі використання змінюється від 1200 кг/м3 до 1600 кг/м3. Вибір щільності зазвичай залежить від необхідної міцності та розмірів, (тобто товщини і т. д). Там де використовуються багатошарові панелі з важкого бетону і бетону, бажано після укладання важкого бетону відразу ж укладати пінобетон, щоб зчеплення між двома матеріалами було однорідним.

1. Змішування пінобетону

Цемент + Піна// В той час, як растворосмеситель знаходиться в русі, воду і цемент необхідно добре перемішати і додати необхідну кількість піни і тривалий час перемішувати. Суміш тоді готова до укладання у форми. Співвідношення цементу, води і піни для сумішей з різною вагою наведені в Таблиці 1. Примітка: Хоча можливо робити суміші тільки з цементом, рекомендується додавання певної кількості піску (приблизно 25%), щоб запобігти формування грудок.

Цемент + Пісок + Піна// В цьому розчині вода, пісок, цемент додаються в змішувач у такому ж порядку і добре перемішуються до однорідної розчину перед додаванням піни. Компоненти суміші наведено в Таблиці 1.

Цемент + Легкий заповнювач + Піна//З-за легкої матриці сформованої сумішшю цементу, води і піни, легкі заповнювачі можуть використовуватися без небезпеки спливання при вібрації. Типові заповнювачі придатні для використання: пористий сланець або глина, пемза, вермикуліт і т. д. Включення таких заповнювачів рекомендується тільки якщо вони є в даній місцевості, так як при поставці здалеку збільшується вартість кінцевого продукту.

Важкий бетон + Піна //Додавання до 10% Піни в нормальний важкий бетон дає наступний ефект:(а) Зменшення щільності ,(б) Зменшення вартості ,(в) Зменшення водоцементного відносини. ,(г) Усунення водовідділення ,(д) Дозволяє рано штукатурити поверхні. ,(е) Немає труднощів при перекачуванні навіть при жаркій погоді. ,(ж) Немає погіршення характеристик при заморожуванні – відтаванні. Навіть при тому, що зменшення водоцементного відносини призводить до збільшення міцності, зазвичай необхідно злегка збільшити вміст цементу в суміші, щоб зберегти необхідний межа міцності при стисненні.

Пінобетон для перекачування по трубопроводах Піна має надзвичайно сильну як зявляється пухирчаста структуру і може витримувати перекачування насосом до великих висот без втрати втягнутого повітря. Найбільш відповідний насос для цієї мети типу "squeeze" використовує високий тиск при перекачуванні. У деяких ситуаціях гвинтові насоси також підходять. Водопоглинання пінобетону невелике через закритою пористої структури.

1. Водоцементне відношення

Кількість води додається до суміші залежить від вологості піску, але середній рівень зазвичай 40-45 літрів води на кожні 100 кілограмів цементу. Додаткова вода додається зазвичай, з піною, внаслідок чого водоцементне відношення підвищується до 0.6. Взагалі, коли кількість піни збільшується при невеликій щільності, то кількість води може бути зменшено. Водоцементне відношення повинно зберігатися настільки низькими, наскільки можливо, щоб уникнути додаткової усадки формах. Всі критерії повинні бути дотримані, щоб ніздрюватий бетон мав хорошу текучість.

1. Витримування пінобетону

Так як багато хто з властивостей газового легкого бетону залежать від успішного процесу витримки, нижче наведені деякі з методів, за допомогою яких міцність може бути збільшена.

Витримування на повітрі// Це можливо найлегший, найбільш популярний метод витримування. Це повільна, але допускається система витримування, яка допускає оборот форм кожні 24 години в середньому, в залежності від навколишньої температури.

Пропарювання//Коли збірні панелі і плити з легкого бетону виготовляються в заводських умовах, то щоб отримати відносно швидкий оборот форм можна застосовувати пропарювання днища форм з покладеними панелями. Це викликає збільшення температури в бетоні і збільшення міцності. Причина пропарювання від днища полягає в тому, щоб уникнути збільшення температури, що створює малі осередки стисненого повітря з достатнім тиском, щоб зламати оболонку цементу навколо осередку. У важкому бетоні це не має місце, так як при збільшенні температури на верхній поверхні цемент вже придбав достатню міцність, щоб протистояти осередкам будинків, що вибухають від стисненого повітря у верхніх шарах панелі або плити.

Залежно від типу використовуваного цементу в суміші, пропарювання повинно починатися не раніше п'яти годин після укладання і температура не повинна перевищувати 700C. Обсяг пропарювання залежить від клімату, але як правило, вона триває по режиму 2+4+2 години.

Витримування в автоклаві//Це процес пропарювання при високому тиску. Вартість такої операції досить висока, однак можлива деяка економія, тому що в суміші можна замінити до 1/3 частини цементу кремнеземистого пилом або золою, які реагують з цементом при нагріванні і тиску, щоб отримати кращий результат, ніж при іншому методі витримування. Після того як бетон укладається у форми вони закриваються в автоклаві і температура підвищується до 1850C протягом 3 годин. В цей же час тиск підвищується до 1000 КПа. Залежно від природи компонентів суміші зазвичай витримуються при максимальному тиску п'ять чи сім годин після чого пара видаляється при одночасному зменшенні тиску до атмосферного за 10-15 хвилин. Як тільки двері автоклава буде відкрита і продукція охолоне вона готова до вживання.

1. Міцність

Межа міцності при стисненні. На межі міцності при стисненні R газових і легких композитних бетонів впливають багато факторів, такі як щільність, вік, вміст вологості, фізичні та хімічні характеристики компонентів суміші та їх пропорції. Отже, бажано склади суміші, тип цементу і піску або інших наповнювачів тримати постійними. Між щільністю і міцністю існує співвідношення. Будь-яка зміна зазначених факторів може змінити це співвідношення досить помітно.

Межа міцності при стисненні може бути збільшений при використанні спеціальних методів витримування. Вологе витримування має великий вплив на збільшення межі міцності при стисненні. Для пінобетонних блоків бажано їх загортання в спеціальний матеріал для утримання вологи. Можна також їх пропарювати тощо. Пінобетон, має лінійне збільшення міцності при стисненні протягом 12 місяців, на відміну від важкого бетону міцність якого вирівнюється набагато раніше. Межа міцності при стисненні продовжує збільшуватися надалі через реакції з CO2, присутніх в навколишньому повітрі. Значна відмінність також полягає в тому, що пінобетон має більш високу швидкість витримування, ніж важкий бетон. Якщо межа міцності при стисненні повинен бути високий прискорення процесу витримки може бути досягнуто за рахунок використання CO2. Зокрема, це може застосовуватися на заводах випускають панелі і блоки. Межа міцності на розтягання В залежності від методу витримування, межа міцності на розтяг газобетону може становити 0.25 частину від межі міцності при стисненні з поздовжньою деформацією близько 0.1 %. Межа міцності при зсуві Взагалі межа міцності при зсуві розрізняється на 6% – 10% від межі міцності при стисненні. Зрушують навантаження рідко бувають в покриттях дахів і перекриттях поверхів.

9.Усадка

Пінобетон, подібно всім цементним матеріалів має явища усадки під час укладання. Ступінь усадки залежить від різних чинників, таких як тип цементу, метод витримування, розмір і якість піску, кількість цементу в суміші, щільність бетону і водоцементне відношення. Основна усадка відбувається протягом перших 28 днів, після чого вона незначна. Протягом перших 28 днів, якщо умови виготовлення бетону дотримуються усадка зазвичай нижче 0.1 %. Дуже часто поява тріщин у стінах викликаються переміщеннями підстави відносять на рахунок усадки. Якщо тріщина утворилася через 28 днів після укладання бетону, то не за рахунок усадки.

10.Розширення

Коефіцієнт лінійного розширення для пінобетону має таке ж значення, що і для нормального бетону. Цей коефіцієнт важливий при використанні бетону на великих площах дахів, які піддаються впливу тепла і холоду.

11.Звукоізоляція

Пінобетон має високу звукопоглинаючу характеристику. В основному, важкий бетон має тенденцію відхиляти звук, в той час як пінобетон поглинає звук. Звукове пропускання, однак, на звичайних стінах може бути вище на 2-3 % порівняно з важким бетоном. Це пов'язано з тим, що більшість стін поштукатурена і/або пофарбовано, що відхиляє звук, як у випадку з важким бетоном. З іншого боку пінобетоном добре поглинаються низькі шумові частоти. Тому він часто використовується як звукоізолюючий шар на плитах конструкційного бетону, щоб обмежити шумове пропускання перекриттів багатоповерхових житлових або адміністративних будівлях.

12.Теплоізоляція

Теплоізоляція одна з кращих характеристик пінобетону. З-за комірчастої структури пінобетон має дуже низьку теплопередачу. Це означає, що в більшості випадків використання додаткової ізоляції в підлогах і стінах непотрібно. Високе значення ізоляції матеріалу стає важливим, оскільки економить енергію при нагріванні приміщень і кондиціонуванні повітря, даючи більший комфорт при великій амплітуді кліматичних умов.

13.Вогнестійкість

Пенолбетон надзвичайно вогнестійкий і, таким чином, добре підходить для застосування у вогнестійких конструкціях. Крім того, при впливі інтенсивної теплоти, типу паяльної лампи, на поверхню бетону він не розщеплюється і не вибухає, як це має місце з важким бетоном. В результаті цього арматура захищена більш тривалий час від нагрівання. Тести показують, що пінобетон товщиною 150 мм захищає від пожежі протягом 4 годин. На випробуваннях, проведених в Австралії, зовнішня сторона панелі з пінобетону товщиною 150 мм була піддана нагріванню до 12000C, її

Примітка: Випробування проведені BHP Research & New Technology.

Вимоги деяких стандартів в різних країнах по вогнестійкості при 4 часових випробуваннях наступні: Італія 133 мм, Нова Зеландія 133 мм, Австралія (EBRS-Ryde) 105 мм. Всі тести, і Австралійські і міжнародні показують, що пінобетон перевершує нормальний бетон. Навіть при меншій товщині пінобетон не буде горіти, розщеплюватися або виділяти отруйні гази, пари або дим.

1. Підбір і установка кріплень

Комірчаста структура пінобетону вимагає спеціальних кріплень для прикріплення структурних елементів каркасу і неструктурних елементів. У цьому розділі наведено рекомендовані кріплення для різного застосування. Вибір кріплення залежить від вимог застосування. Наступна інформація була надана різними виробниками. Фіксатори рам і пластикові заглушки. Фіксатори для рам зазвичай відносяться до розряду кріплень, що включають пластикові заглушки різної довжини і діаметра з відповідними гвинтами. Ці кріплення діють за рахунок розширення і сил тертя в пінобетоні. Вони розрізняються по діаметру, формі профілю і коефіцієнтом розширення. При виборі заглушок необхідно врахувати такі вимоги: Визначається ступінь постійної навантаження на кріплення. ; Вибирається діаметр і необхідна глибина закладення в бетон відповідно до необхідної навантаженням. ; Довжина кріплення визначається з урахуванням рекомендованої глибини загортання в пінобетон (товщина штукатурного шару прирівнюється до глибині загортання); Всі отвори в пінобетоні повинні бути зроблені високошвидкісними спіральними свердлами придатними для сталі або дерева (шлямбуры використовувати не потрібно). ;Відстані від краю стіни і між кріпленнями береться згідно з рекомендаціями виробників. Глибина отвору повинна прийматися також за рекомендаціями виробників кріплення з додатковим допуском на обламування краю отвору.; Головка кріплення повинна бути обрана такою, щоб забезпечити гарний зовнішній вигляд. Зазвичай беруться з потайною головкою для кріплення дерев'яних виробів або шестигранна для металевих профілів.

Вплив алюмінатних добавок на властивості цементної суспензії, використовуваної для приготування неавтоклавного пінобетону

Один з недоліків неавтоклавних пінобетонів на основі портландцементу – його усадка, яка є наслідком хімічної (контракція) і фізичної усадки цементу. В результаті на ранній стадії гідратації портландцементу відбувається зменшення лінійних розмірів виробів, приготованих з пінобетону.

При подальшому твердінні пінобетонних виробів усадочні явища спостерігаються, але не є настільки істотними, як на початковій стадії. Це обумовлено, в першу чергу, властивостями продуктів гідратації цементу. На початковій стадії твердіння продукти гідратації в основному складаються з гелю, який не перешкоджає усадці. На більш пізніх етапах формується кристалічний каркас цементу, який вже перешкоджає процесам усадки. Внаслідок цього, бажано впливати на усадочні явища на початковій стадії твердіння цементу.

Суттєво знизити усадку на цій стадії можна за рахунок введення алюмінатів кальцію спільно з гіпсом (понад кількості даних мінералів, наявних в портландцементі). Залежно від стехіометричного співвідношення гіпсу і алюмінати кальцію, у в'язкій системі будуть формуватися високо або низько-сульфатні форми гидросульфоалюминатов кальцію, що зв'язують відповідно 32 і 12 молекул води. Приєднання великої кількості кристаллогидратной води призводить до збільшення обсягу цементного каркаса і перешкоджає розвитку процесів усадки пінобетону.

Нами вивчався вплив добавок высокоглиноземистого цементу марки ВГЦ і напівводяного гіпсу марки М 7 II А на фізико-механічні властивості зразків, отриманих із суспензії на основі портландцементу ПЦ 500 Д0. Суспензія готується шляхом змішування розрахункового кількості портландцементу, высокоглиноземистого цементу і гіпсу при водо/твердому співвідношенні 0,4. Готова суміш розливалася в полімерні стаканчики, які не протидіють зміні обсягу суміші та у разі значного збільшення обсягу просто рвуться. Полімерні стаканчики містилися у вологе середовище і витримувалися в ізотермічних умовах при температурі 60оС протягом 12 годин.

Результати випробування свідчать про те, що для запобігання усадочних явищ в безавтоклавных пенобетонах, при збереженні їх міцностних властивостей, пенобетонах доцільно формувати моносульфатную форму гідросульфоалюміната кальцію.

На можливість отримання міцних структур при формуванні в портландцементних бетонах моносульфата гідросульфоалюміната кальцію вказували багато дослідників [ див. Беркович Т. М. та ін. Процеси гідратації при прискореному твердінні цементу // Праці міжнародної конференції з проблем прискорення твердіння бетону при виготовленні збірних залізобетонних конструкцій. М: Стройиздат, 1968] . Єдиним недоліком такої системи є дорожнеча высокоглиноземистого цементу, що є джерелом трьохкальцієвого алюмінату при формуванні моносульфата гідросульфоалюміната кальцію.

Результати випробувань свідчать про те, що введення відпрацьованих каталізаторів призводить до підвищення міцності портландцементной суспензії, але збільшення міцності не корелюється зі збільшенням обсягу суміші. Більш того, в областях з підвищеною міцністю спостерігаються навіть усадочні явища.

При введенні не прожареного каталізатора міцність зразків з алюмінатом збільшується на 30% у порівнянні з міцністю зразків на чистому портландцементі, причому збільшення міцності спостерігається тільки уздовж осі Ц→А, тобто гіпс у реакцію утягується дуже слабо. При введенні прожареного каталізатора спостерігається збільшення міцності зразків (в оптимальній області на 5-6%), причому збільшення міцності також відбувається вздовж осі Ц→АП, але область з підвищеною міцністю частково зміщена в бік гіпсу, тобто гіпс частково залучається в реакцію з прожареним каталізатором. Ймовірно, така поведінка системи обумовлено реакцією вводяться алюмінатів з гидрооксидом кальцію. Хоча відомо, що кристалічний глинозем з гидрооксидом кальцію при нормальній температурі не реагує [ див. Кузнєцова Т. В. та ін Фізична хімія в'яжучих матеріалів. М.: Вища школа, 1989. С. 63] , можливо, дана реакція все-таки протікає, оскільки глинозем вводиться в аморфній формі. Освіта моносульфата гідросульфоалюміната кальцію в присутності напівводяного гіпсу можливо при введенні як прожареного, так і не прожареного каталізатора. Енергія Гіббса для реакції утворення моносульфата гідросульфоалюміната кальцію при введенні прожареного каталізатора дорівнює ΔG(298)=-53,348 кДж/моль, а не прожареного – ΔG(298)=-58,624 кДж/моль. Освіта еттрінгіта при нормальній температурі для даної системи неможливо.

Оскільки освіта однокальциевого і трьохкальцієвого алюмінату з оксиду кальцію та оксиду алюмінію можливо при нормальній температурі [ див. Кузнєцова Т. В. та ін Фізична хімія в'яжучих матеріалів. М.: Вища школа, 1989. С. 63] , то для збільшення реакційної здатності, збільшення обсягу суміші і зниження вартості відпрацьований прожарений каталізатор переводився в однокальціевий або трехкальциевого алюмінат (шляхом сумісного помелу з оксидом кальцію в кульової млині) і в такому вигляді вводився в суміш. Випробування проводилися за описаною вище методикою.
При введенні прожареного каталізатора у вигляді трьохкальцієвого алюмінату, в системі можливе утворення моносульфата гідросульфоалюміната кальцію (ΔG(298)=-351,469 кДж/моль), а також освіта еттрінгіта (ΔG(298)=-44,461 кДж/моль).

При введенні відпрацьованого каталізатора в систему у вигляді однокальциевого або трьохкальцієвого алюмінату кальцію дуже висока ймовірність утворення гидросульфоалюминатов кальцію в моносульфатной формі, тому результати збільшення міцності добре корелюються з даними збільшення обсягу суміші.

В результаті проведення даної роботи встановлено, що для запобігання усадочних явищ у системі на основі портландцементу (при одночасному підвищенні її міцності) доцільно формувати моносульфат гідросульфоалюміната кальцію. Таку систему можна формувати за допомогою высокоглиноземсистого цементу, а можна з допомогою техногенних алюмінатів, переведених при нормальній температурі однокальціевий і трехкальциевого алюмінати. Позитивною властивістю даної системи також є прискорений набір міцності в ранні терміни твердіння.

М. А. Михеенков, канд. техн. наук, доцент,

Про особливості тверднення пінобетонів в умовах тепловлажностной обробки

Одним з основних факторів, від яких залежить якість пінобетонних виробів, є правильно підібраний режим тверднення виробів. Як правило, на виробництві для збільшення використання форм використовують прискорений режим твердіння пінобетонних виробів, у т. ч. за рахунок пропарювання пінобетону, грунтуючись на досвіді тепловологісної обробки важких бетонів.

У теж час, дослідження, проведені в 50-х роках і докладно описані в технічній літературі, свідчать, що не всі закономірності, встановлені для пропарювання важких бетонів, застосовні для легких бетонів з середньою щільністю нижче 1000 кг/м3.

Автори вказують, що нормальний хід процесу формування фізичної структури твердіння пінобетону, що містить від 50 до 80% часу за обсягом, можуть порушити наступні фактори: тиск повітря в порах; міграція води під впливом температурного градієнта, що призводить до деструкционным явищ і вологості усадки масиву; відмінність коефіцієнтів термічного розширення компонентів пінобетонної суміші; набухання матеріалу при конденсації пари на його поверхні.

Розглянемо детально процес теплової обробки пінобетону і процес гідратації цементу.

Вплив нагріву на структуроутворення пінобетону

Структуроутворення в твердеющем пінобетону при нагріванні є комплексним процесом, що складається з конструктивних і деструктивних елементів. Основними деструктивними елементами є: тепло - і масообмін у вологих пористо-капілярних тілах і напруги, що викликаються температурним розширенням матеріалу.

У ранньому віці при нагріванні тверднучого пінобетону виникають міграційні потоки води за напрямком теплового потоку. Ці потоки під надлишковим тиском, що виникає в порах матеріалу, викликають порушення структури тверднучого пінобетону.

Для пінобетонів, аналогічно тепловій обробці важких бетонів, можна виділити чотири основних періоди.

Перший період – пінобетонна суміш до прогріву. Темпера повітря в бульбашках однакова, рівна температурі суміші. Надлишковий тиск повітря в бульбашках залежить від розміру бульбашок, їх кількості і поверхневого натягу піноутворювача.

Другий період – нагрівання виробів до температури ізотермічного нагріву. У прогріватися конструкції виникає температурний градієнт. Температура повітря в бульбашках в поверхневому шарі вище, ніж в бульбашках, що знаходиться в центральній частині масиву. При інших рівних умовах надлишковий тиск на стінки межпоровых перегородок направлено від поверхні до центру. Величина тиску визначається величиною температурного градієнта, розміром конструкції за напрямом прогріву, розміром повітряних бульбашок і їх кількістю. Чим нижче проектна щільність пінобетону, тим нижче його теплопровідність, тим вище температурний градієнт.

Третій період – вирівнювання температури по перетину конструкції та ізотермічний прогрів. Температура і тиск повітря в бульбашках по перерізу масиву повільно вирівнюються, але тиск в порах більше початкових. У цей момент у верхніх шарах може відбуватися прорив повітря з пор і освіта відкритих пор. Стійкість каркаса суміші, що протистоїть прориву повітряних бульбашок, залежить від міцності структури цементного каменю в межпоровых перегородках, досягнутої до нагріву.

Четвертий період – охолодження виробів до температури навколишнього середовища. У цей період температурний градієнт змінює свій напрямок – від центру до поверхні. Йде швидке зниження тиску у верхніх шарах виробів.

Зміна температурного градієнта супроводжується массопереносом. Вологісний режим в прогріватися конструкції значно впливає на величину і напрямок потенціалу переносу рідкої фази. Збіг напрямків температурного і вологісного градієнтів викликає зростання інтенсивності потоку мігруючої вологи.

У перший період прогріву при наявності температурного градієнта по перерізу зразка волога мігрує у напрямку температурного потоку: від поверхні до центру. При цьому пара конденсується на поверхні виробів і переувлажняет її. Конденсація пари відбувається і всередині пор матеріалу. Обводнення пінобетону супроводжується збільшенням його маси на 2-4% і обсягу. Збільшення обсягу, що викликається осмотичним силами набухання цементного гелю, відбувається дуже швидко: вже через 1-5 хв. Воно досягає максимуму.

При набряканні відбувається порушення структури. Це набухання може бути тим менше, чим більше попередня витримка пінобетону перед тепловологісної обробки. Конденсація пари на поверхні буде відбуватися до тих пір, поки температура поверхні виробів не стане більше температури точки роси для навколишнього пароповітряної суміші.

Вплив захисту від зволоження конденсатом на інтенсивність деструкції вивчалася різними авторами Горяйнов К. Е. і Векслер Е. С. в роботі «Деструкція твердеющем бетоні раннього віку при нагріванні і способи зменшення її інтенсивності» відзначають, що укриття зразків поліетиленовою плівкою трохи змінювало температурний режим в них, але різко знижувало внутрішні надлишкові тиску в перший період прогріву, що підвищило міцність зразків на 10-23%.

До кінця прогріву при вирівнюванні температури по перерізу вплив тиску на рідину змінюється, і рідина мігрує від центру до поверхні. В цей період більш висока температура пінобетону у порівнянні з температурою середовища викликає випаровування води до 30% від загальної кількості, погіршення структури за рахунок вологості усадки, особливо по ребрах і кутах блоків, зниження фізико-механічних властивостей бетону.

При тепловій обробці в результаті температурного розширення бетон збільшується в обсязі. При цьому матеріали, що входять до складу бетону, мають різні коефіцієнти температурного розширення. В температурному інтервалі 0 – 60 С. Коефіцієнт температурного розширення кварцу, за даними Джонсона і Парсона, становить 12•10-6К-1, що дуже близьке за значенням до цементного каменю, з цього в пенобетонах температурне розширення твердих компонентів не повинна призводити до створення напруги. За даними З. Рейнсдорфа, коефіцієнти об'ємного розширення при температурі 60 – 80 С (у 10-6м3 /м3 З) дорівнюють:

• вологе повітря 4000 – 9000;
• вода 520 – 640;
• затверділий цементний камінь 40 – 60.

 

Температурне розширення води не повинна викликати значних деструкцій цементних перегородок, оскільки абсолютний приріст обсягу рідини при 40-70 С становить 0,66 – 0,75% і ця надлишкова вода вільно може розміщуватися в повітряних порах матеріалу.

У початковий період процесу нагрівання свежесформованного пінобетону укладений в його порах повітря розширюється за законом Гей-Люссака в 1,2 – 1,3 рази і чинить тиск на стінки пор. Величина тиску розширюється в порах повітря при 40-70 С і вологості пінобетонної суміші 30 – 40% становить близько 0,02 МПа, тобто порівнянна з микронапряжениями в структурі пінобетону.

Температурне поле в період розігріву у виробах з бетону відрізняється найбільшою різницею температур по перетинах.

У роботі «Прискорення твердіння бетону. Пропарювання бетону в заводських умовах» Миронова А.с, Малініної Л. А. наведено результати розподілу температури при пропарюванні блоків розміром 2390х1390х350 мм. виготовлених з керамзитобетону середньої щільності 900 – 950 кг/ м3 , порівнянної з щільністю пінобетонних виробів.

Результати цих досліджень показують, що нагрівання блоки з керамзитобетону йде повільно, і в центрі блоку температура досягає температури в камері тільки через 6 ч. В цих дослідах після 10 год. Пропарювання блоки виймали з камери і залишали в приміщенні цеху при температурі навколишнього повітря 10-19 С. При цьому було відзначено, що температура в центрі блоку, незважаючи на більш низьку температуру в приміщенні, продовжувала підвищуватися і досягала 88 С. Ця температура, поступово знижуючись до 80 в центрі блоку трималася близько 6 год, а потім повільно знижувалася приблизно на 2-3 С в годину.

На думку Шахова Л. Д. і Черноситова Е. С., це пояснюється тим, що процес нагрівання виробів з цементного бетону обов'язково супроводжується тепловиділенням цементу при його гідратації. В процесі пропарювання після 3 год в бетонній суміші починається активний каталитичекий процес гідратації цементу, в результаті якого выделившееся тепло йде на розігрів масиву блоку. Навіть після закінчення процесу підведення тепла до зразку за рахунок низької теплопровідності матеріалу процес охолодження триває тривалий час. Процес тепловиділення залежить від температури тверднучого бетону, мінералогічного складу й тонкості помелу самого цементу, питомої його витрати на 1 м3 .

Для пінобетону з середньою плотнотью нижче 900 кг/ м3 швидкий процес нагріву небезпечний, оскільки цемент ще не встиг сформувати досить міцний камінь. Найбільші зміни в структурі виникають, якщо нагрівання починається відразу після закінчення формування виробу, коли температурні деформації нічим не обмежені. В цьому випадку, чим швидше зростає температура в масиві бетону, тим більше розпушується його структура і збільшується залишкова деформація. Таким чином, протягом першої години необхідно, щоб швидкість нагріву масиву не перевищувала 5-6/ч. Повільний розігрів пінобетону дозволить уникнути різкого напруги деструктивних напружень, що виникають в результаті тиску повітря в порах. Надалі швидкість нагріву може бути підвищена.

Істотний вплив на процеси структуроутворення в пінобетоні має температура і час ізотермічної витримки виробів. Час ізотермічної витримки залежить від температури, складу пінобетонної суміші, а також від щільності свіжоукладеного масиву. Визначальними факторами, що обмежують тривалість ізотермічної витримки, є швидкість зміцнення виробів і час, за який виробу здобувають мінімальну розпалубочну міцність.

Як вказують Миронов А.с і МалининаЛ.А., пористі бетони дуже повільно нагріваються за рахунок своєї низької теплопровідності, але також повільно віддають тепло. Тому автори пропонують для тепловологісної обробки пористих бетонів при досягненні температури ізотермічної витримки просто відключати подачу тепла, а твердіння проводити за рахунок акумульованого тепла в масі бетону і ізотермічного тепла в процесі гідратації.

Шахов Л. Д., Черноситов Е. С. провели дослідження впливу на міцнісні показники режиму твердіння пінобетону середньої щільності 300 кг/ м3 , виготовленого з портладцемента ПЦ550-Д0 без заповнювача. З змінних факторів досліджувалися тривалість витримки до пропарювання і час ізотермічної витримки. Температура в тепловій камері була 80 С, зразки у камері знаходилися в металевій формі.

Як показали результати, найнижчу міцність мали зразки, які після годинної витримки в нормальних умовах були піддані тепловій обробці. Ця міцність становила лише 17% від максимальної сили, досягнутої зразками при твердінні по режим 7.

Автори вказують, що зразки, пропарені по режимам 1-3, мали сильні деформаційні зміни з-за низької міцності цементного каменю в межпоровых перегородках. Поверхню зразків була вспучена, на поверхні відзначені тріщини. Ймовірно, що призвело до зниження міцності розпушення структури пінобетону, виникнення тріщин в межпоровых перегородках, і швидке висихання зразків за рахунок підвищеного тепломасообміну.

Результати дослідження показують, що найкращим режимом тепловологісної обробки для пінобетонів є доведення до температури в камері до 80-90 без екзотермічної витяги з попередньою витримкою після заливки в природних умовах протягом 24 год. (режим 7). Режими 8 і 9 не давали значного підвищення міцності з збільшенням часу екзотермічної витримки, а у віці 28 діб міцність зразків не досягала міцності зразків, підданих обробці за режимом 7. Автори вважають, що, ймовірно, тривала витримка при високій температурі послаблювала міцність межпоровых перегородок з-за інтенсивного тепломасообміну.

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,)