Пенобетоны и другие теплоизоляционные материалы (стр. 17 )

Установка непрерывного приготовления пенобетона под давлением [110] дает возможность получения однородной массы пенобетона с минимально возможными размерами замкнутых пор для средней плотности пенобетонной смеси и использовании любого доступного пенообразователя (можно отказаться от дорогостоящего пенообразователя «Неопор» и использовать отечественный «Пеностром» или синтетическое моющее средство «Прогресс»). Установка включает следующее оборудование: бетоносмеситель СБ-169; героторный насос с приемным бункером; агрегат «Супермиксер СТ-10»; компрессор производительностью 12 м3/ч и давлением 0,8 МПа; комплект гребенчатых форм.

В турбулентно-кавитационном смесителе [111] снабженном лопастями минимального аэродинамического сопротивления, во время поризации за лопастями со специальными насадками образуются кавитационные каверны, давление в которых на 15-20 % ниже атмосферного. Из-за разницы давления происходит процесс самопроизвольного засасывания воздуха в смесь с образованием и равномерным распределением по объему смеси мелких пузырьков воздуха, которые стабилизируются пенообразователем и армируются частицами цемента и песка. Утверждается [111], что высокая устойчивость пенобетонной смеси к укладке и расслоению получается в этом случае вследствие условий формирования пузырьков воздуха при пониженном давлении. После прекращения процесса поризации давление возрастает до атмосферного и дополнительно сжимает пузырьки. В результате получают пенобетон, водонасыщение которого не превышает 10 %.

Пеногенератор фирмы «КВЕ наукоемкие технологии» (г. Орёл) типа ВП-5М основан [112] на принципе эжектирования воздуха в движущуюся струю раствора с низкой энергоемкостью. При этом возможно плавное регулирование кратности пены и ее объема. С помощью него получают стойкие и легкие пены со средней плотностью 40 г/л на тяжелых пенообразователях (типа СДО и СНВ). Пеногенератор совместим с различными типами смесителей, при условии отсутствия в растворе слоистых структур. Обеспечивается устойчивый режим генерации пены даже на жесткой воде, причем при температуре пенообразующей жидкости ниже, чем у аналогов. Для приготовления растворной смеси без расслоения используют смеситель циклоидного типа, где вместо лопаток работает двухзаходный винт, обеспечивающий равномерное распределение пены по всему объему. Для транспортировки монолитного пенобетона (до 100 м) без снижения его свойств используется героторный насос.

Пеногенератор немецкой фирмы «Egama» содержит (рис. 17): 1 – компрессор; 2 – пульт управления; 3 – емкость на 500 л; 4 – резервную емкость на 40 л; 5 – заливные воронки; 6 -14 – штуцера различных размеров; 15-17 – соединительные шланги и парубки; 18-19 – соединительные патрубки; 20 – крестовину; 21 – муфту; 22-24 – гайки; 25-29 – вентили различных размеров; 30 – гибкий шланг высокого давления; 31-34 – манометры; 35-37 – предохранительные клапаны; 38 – вентиль для регулирования рабочего давления; 39 – перепускной клапан; 40 – патрубок для подачи пены; 41 – инжектор; 42-43 – сливные пробки.

Рис. 17. Пеногенератор

При проектировании установок для получения пенобетона необходимо учитывать, что устройства для приготовления пены являются наиболее важным элементом, определяющим качество пенобетона, и во многом лимитируют надежность и цену оборудования, например стоимость пеногенераторов производства ФРГ в среднем 34 000 евро, а выпускаемых в Казахстане 12 000 евро.

2.5. Совершенствование технологии пенобетона

Пенобетон готовят смешиванием вяжущих материалов (цемента, извести или гипса) с раствором пенообразователя. При взбивании пластичной строительной массы с пенообразователем формируется ячеистая структура, при затвердевании образуется скелет, в котором газовые ячейки разделены перегородками. Для получения газобетона добавляют смесь алюминиевой пудры и извести, при их взаимодействии выделяется водород, пузырьки которого равномерно распределяются по всей массе, затвердевающей с сохранением ячеистой структуры. Облегченные бетоны получают путем введения пористых материалов (пемзы, шлака, керамзита, глинистых сланцев, полистирола и других) [74, 113, 114].

Новые требования СН и П II-99 «Строительная теплотехника» (изменение 3) обязывают строительные организации увеличивать термическое сопротивление теплопередаче строительных конструкций в 3 раза. Решить эту проблему путем использования традиционных строительных материалов невозможно, т. к. пришлось бы увеличивать толщину стен в несколько раз. На установке УМПБ по технологии АО «Новостром» [115], для производства 1 м3 пенобетона используется цемент марки ПЦ-400Д20 (350-400 кг), песок (350-400 кг), пенообразователи типа шампуней (0,5-1,5 кг) и вода. Стандартный блок марки Д-600 (ГОСТ 21520-89) размером 20х20х40 см из пенобетона, массой до 15 кг заменяет до 8 кирпичей массой более 35 кг. Наружные стены из пенобетонных блоков могут быть в 1,5-2 раза тоньше.

Теплоизоляционный пенобетон согласно ГОСТ 25485 «Бетоны ячеистые. Технические условия» имеет минимальную марку по средней плотности, равную D300, а в соответствии с ГОСТ 5742 «Изделия из ячеистых бетонов теплоизоляционные» в зависимости от средней плотности изделия подразделяются на две марки: 350 и 400. Производство пенобетона со средней плотностью менее 300 кг/м3 потребовало [116] разработки технических условий на плиты из пенобетона теплоизоляционные, которые подразделяют на марки D150, D200, D250, D300, D350. Изготовление изделий из пенобетона марок D300 и D350 ведется, как правило, без специальных приемов по стабилизации пенобетонной смеси. Получение пенобетона марки D250 на портландцементе ПЦ 500-ДО достигается использованием добавок (сухой пенообразователь ТАСМ), повышающих седиментационную устойчивость частиц твердой фазы в пенобетонной смеси. Получение пенобетона марок ниже Д200 при традиционно применяемых схемах производства приводит к коалесценсции трехфазной пены и формированию крупнопористой структуры пенобетонных изделий с размером пор 2-7 мм, а также расслоению пенобетонных смесей, что требует соответствующих рецептур и технологических приемов. Недостатком пенобетона марки Д150 является влажностная усадка при высыхании с последующим трещинообразованием и разрушением плит. Вопросы трещинообразования в изделиях из теплоизоляционного пенобетона снимаются при организации его армирования.

Считается [117], что пенобетонные теплоизоляционные материалы позволяют, по сравнению с традиционными изделиями, повысить тепловое сопротивление ограждающих конструкций и на 20-40% снизить расход тепла на отопление зданий. Изменяя соотношение компонентов, можно получать разные типы пенобетона. По сравнению с кирпичной кладкой 1 м3 пенобетона в 2-2,5 раза дешевле.

Сравнительный анализ показал [118], что основными недостатками автоклавной технологии пенобетона являются относительно высокие энергозатраты и сложность формирования пористой структуры газобетона, которые требуют согласованного управления более чем 30 технологическими параметрами.

Для разрешения технологических сложностей при получении низкоплотных пенобетонов предлагается [119] применять специальные меры для предупреждения существенной усадки отформованной смеси в процессе ее твердения – повышать устойчивость газожидкостной пены, ускорять процесс схватывания пенобетонной массы, повышать дисперсность твердых частиц.

Расход вяжущего в производстве пенобетона напрямую связан с плотностью изделий. Например, для изделий плотностью до 400 кг/м3 матрица пенобетона полностью состоит из продуктов гидратации цемента. Применение заполнителей в виде немолотого кварцевого песка в этом случае практически исключено из-за низкой несущей способности пеномассы, приводящей к расслоению изделий по высоте. Производство пенобетона низкой плотности (< Д500) связано с проблемой низкой прочности на начальной стадии. Через 3 суток нормального твердения пенобетона марки Д400 прочность не превышает 0,5-1,5 МПа, что затрудняет распалубку и транспортирование изделий. Реальным путем повышения начальной прочности пенобетона является организация тепловой обработки – пропаривания [120].

Производство изделий из неавтоклавного пенобетона [121] более просто, но считается менее экономичным из-за более высокого расхода вяжущих и меньшей прочности изделий, чем изготовление изделий из автоклавного пенобетона. Однако, в определенных условиях (особенно построечных) производство ТИ, не несущих изделий из неавтоклавного пенобетона может быть целесообразно. Технология изготовления таких изделий состоит из следующих процессов: приготовление пенообразующей эмульсии; получение пены; приготовление цементного теста или цементного раствора; смешивание пены с цементным тестом или раствором; заполнение форм; твердение изделий в формах; освобождение (распалубка) изделий из форм. Необходимо учитывать, что неавтоклавный пенобетон, обладая достаточно высокими ТИ свойствами имеет и ряд недостатков: высокий удельный расход цемента; малую прочность; значительную усадку изделий, вызывающую образование трещин; большую продолжительность производственного цикла, достигающую 15 и более суток, связанную с необходимостью выдерживать пенобетон до приобретения им нужной прочности. Для изготовления неавтоклавного пенобетона используют портландцемент или пуццолановый портландцемент марки не ниже 400. Цемент с меньшей активностью приводит к понижению прочности пенобетона. Причем увеличивать расход цемента, чтобы предотвратить это, нельзя, так как увеличивается объемный вес и теплопроводность пенобетона. Применение шлакопортландцемента недопустимо, потому что этот цемент вызывает значительную усадку свежеприготовленного пенобетона, вследствие влияния химического состава доменных шлаков на стойкость пены.

Пена может подаваться в основную смесь различными способами:

1)  добавление пены с использованием специального смесителя и перемешивание пены с основной смесью в бетоносмесителе;

2)  подача пены насосом и ее перемешивание с основной смесью в смесителе с турбулентным потоком или в статическом смесителе;

3)  подача пены под давлением с применением насоса, который используется для подачи основной смеси, при этом получается более жесткая пена с очень мелкими пузырьками, которая более эффективно перемешивается с цементным шламом, чем пена, полученная при атмосферных условиях.