Пенобетоны и другие теплоизоляционные материалы (стр. 18 )

Стабильность строительных пен обусловлена наличием мелкодисперсных твердых частиц. Механизм упрочнения пленок твердыми частицами нельзя объяснить лишь образованием каркаса или «бронированием», так как стабилизация пены может происходить и в тех случаях, когда дисперсных частиц недостаточно для полного покрытия пузырьков.

При изготовлении пенобетона вспенивающий агент, вода и сжатый воздух перемешиваются в пеногенераторе. Получаемая пена должна содержать 39 частей воды на 1 часть концентрата пены (2,5 % концентрата пены), а плотность пены достигать 37,5-44 кг/м3. При этом достигаются параметры пенобетона, соответственно: плотность (кг/ м3), расход цемента (кг/ м3), объем пены (%), отношение вода/цемент, тип наполнителя, расход наполнителя (кг/ м3), прочность пенобетона (МПа) в возрасте 28 сут и 91 сут: 1) 500; 160; 72; 1,13; зола-унос; 160; 1,0; 1,4; 2) 525; 340; 73; 0,54; отсутствует; 2,0; 2,2; 3) 600; 340; 69; 0,57; песок; 66; 2,0; 2,2; 4) 1200; 340; 44; 0,66; песок; 635; 6,0; 7,0; 5) 1200; 340; 30; 1,1; зола-унос; 486; 7,5; 10.

Состав ячеистой массы подбирают опытным путем. Оптимальным соотношением между количествами пенообразователя и воды считают такое, при котором кратность стойкой пены будет не менее 20. Показателем стойкости пены являются снижение ее высоты при осадке и количество отделяющейся воды в течение 1 часа после приготовления пены. Расход цемента на 1 м3 пенобетона заданного объемного веса Yo можно приблизительно выразить отношением (l0 /1,5) исходя из следующих соображений. Вес 1 м3 пенобетона можно примерно считать равным весу цементного камня, пренебрегая при этом весом воздуха, заключенного в порах пенобетона. В свою очередь, вес цементного камня составляется из веса цемента и веса связанной в процессе твердения цемента воды, количество которой обычно бывает около 1,5 % веса цемента. Чем больше должен быть объемный вес изделий, тем больше следует вводить песка в сухую сырьевую смесь. Отношения количества цемента к весу песка (Ц:П) для пробных замесов могут лежать в пределах от 1:1,2 до 1:2,8. При изготовлении пеносиликата отношение между количествами извести, цемента и песка (И:Ц:П) могут быть выражены как – 1: (0,7-1) : (6-9). Водовяжущее отношение (В/Ц) для пенобетонных масс находится в пределах 0,26-0,34, а для пеносиликатных – 0,34-0,4. Необходимо учитывать, что цемент в виде теста способен удерживать около 36-40 % воды по весу, а при большей добавке ее возможно водоотделение. Поэтому при изготовлении пенобетона не следует допускать избытка воды, так как свободная вода будет нарушать равномерное пористое строение материала. Недостаток воды также нежелателен, так как, в этом случае, пена, отнимая воду от цементного теста, делает его менее пластичным и снижает способность обволакивать пузырьки пены; при этом цемент в виде отдельных зерен неравномерно распределяется на поверхности пузырьков пены, пенобетонная масса становится неоднородной и плохо обрабатываемой. Оптимальное водоцементное отношение, находящееся в довольно узких пределах, определяют из условий получения заданной подвижности свежеизготовленной пенобетонной массы. Для определения подвижности пенобетона могут служить специальные вискозиметры.

Расход сырьевых материалов для получения 1 м3 пенобетона или пеносиликата можно определять по эмпирическим формулам [121]. Например, расход вяжущего вещества В1 (цемента, извести или их смеси) определяют по формуле:

(11)

где k - коэффициент учета связанной воды в бетоне после запаривания, равный 0,95; Yc - объемный вес пенобетона в сухом состоянии, кг/ м3; n - число частей песка на 1 вес часть вяжущего вещества.

Необходимое количество песка П будет равно B1n. Расход воды B2 выражают формулой:

(12)

Объемный вес пеномассы для получения пенобетона или пеносиликата заданного объемного веса определяют по формуле:

(13)

где В3 - количество воды и пенообразующей эмульсии, л.

Вода для изготовления пенобетона должна отвечать тем же требованиям, что и для получения обычных бетонов: не быть загрязненной керосином, маслами, жирами и другими примесями, а также не содержать больше определенного количества минеральных солей, т. е. не быть жесткой. Пенообразующую эмульсию приготовляют с помощью тех же пенообразователей, что и для автоклавного пенобетона (смолосапонинового, клееканифольного и других). Пену, вяжущий раствор и пенобетонную массу приготовляют в пенобетономешалке, состоящей из 2 или 3 барабанов. Например, трехбарабанная пенобетономешалка (рис. 18) содержит барабан 1 растворомешалки, служащий для приготовления вяжущего раствора, вал которого вращается со скоростью около 60 об/мин; барабан 2, служащий пеновзбивателем при помощи лопастей, насаженных на вал и вращающихся со скоростью n = 240 об/мин, причем его лопасти должны быть легкими, чтобы при взбивании пены не разрушать ее; барабан 3, со скоростью вращения вала 62 об/мин, служит смесителем и предназначен для смешивания раствора с пеной и получения ячеистой массы. Все три барабана вращаются с помощью электродвигателей через редукторы 4. Для заливки готовой ячеистой массы в разливочный ковш служит лоток 5.

Рис. 18. Конструкция трехбарабанной пенобетономешалки

Барабаны поворачиваются вокруг горизонтальных осей при помощи поворотного механизма. При приготовлении ячеистой массы в пенообразователь сливают необходимые количества пенообразующей эмульсии и воды, после чего приводится во вращение вал с лопастями и взбивается пена, объем которой обычно в 20-30 раз больше объема взятой для вспенивания эмульсии. В растворомешалку загружают цемент (известь), песок и вливают воду для получения раствора, которые к концу цикла смешения должны приобрести сметанообразную консистенцию. В расположенный внизу смеситель поворотом барабана 1 сначала выливается раствор, а затем взбитая пена из барабана 2. Такая последовательность загрузки смесителя необходима потому, что при заполнении смеси сначала легкой пеной, а затем тяжелым раствором, пена будет разрушаться. Причем, смешивать раствор с пеной необходимо быстро, чтобы получить однородную ячеистую массу. Продолжительность цикла работы пенобетономешалки – около 6 мин. Готовая ячеистая масса направляется для заливки формы для изделий.

Агрегат СМ-863 для непрерывного приготовления пенобетонной массы состоит (рис. 19) из пеногенератора 1, двухвального смесителя 2, ленточно-ковшевого дозатора шлама 3 и объемного дозатора цемента 4. Применение такого непрерывного способа дает возможность получать пеномассу постоянного состава.

Рис. 19. Схема агрегата для непрерывного приготовления пенобетонной смеси

Изделия из пенобетонных масс формуют наливным способом, при котором ячеистая масса из пенобетономешалки поступает в сборный бункер, а из него, при помощи гибкого шланга или разливочного ковша – в металлические формы. При изготовлении армированных изделий в формы предварительно закладывают арматурный каркас. При этом пеномассу заливают медленно и осторожно для того, чтобы не разрушалась ее ячеистая структура и масса не оседала. Перемещая шланг или ковш вдоль формы, равномерно наполняют ее пеномассой. Наполненные массой формы оставляют для схватывания и последующего твердения ячеистой смеси.

Наружные ограждения с конструктивными слоями из ячеистого бетона обладают достаточно высокой тепловой устойчивостью, позволяющей выравнивать колебания температуры внутреннего воздуха помещений. Отсутствие мостиков холода и швов при монолитном утеплении конструкций ячеистым бетоном существенно повышает их теплоизоляционные качества. Общая пористость ТИ ячеистых бетонов плотностью 200-600 кг/м3 на портландцементном вяжущем достигает 92 %. При этом оптимальная ячеистая структура характеризуется наличием равномерно распределенных замкнутых и полидисперсных по размеру пор с гладкой глянцевой поверхностью припорового слоя. Получение качественной макроструктуры пенобетона возможно только при использовании взаимодополняющих технологических и рецептурных факторов. Для изготовления ТИ пенобетона нужной плотности необходимо применение различных способов повышения устойчивости пены, предотвращающих расслоение материала и разрушение его ячеистой структуры [122]: 1) введение в проектируемый состав тонкодисперсных минеральных наполнителей из основных, кислых горных пород, а также из отходов некоторых производств, так как для всех отечественных пенообразующих ПАВ (ПО-6К, ПО-1, Пеностром, Морпен) заметное влияние на стойкость и структуру пеномассы оказывает удельная поверхность и сорбирующая способность частиц наполнителя (время помола наполнителя выбирается из условия достижения размеров частиц соизмеримых с диаметрами каналов Плато в пеномассе и соблюдение этого требования повышает возможность частичной закупорки каналов истечения жидкости из межпоровых перегородок, а значит, уменьшает скорость разрушения пеномассы); 2) введение в состав органических добавок, эффективно регулирующих реологические свойства поризуемого раствора в процессе изготовления материала (однако для снижения плотности пенобетона до величин 150-250 кг/м3 требуется изменение минералогического состава портландцемента). Особенностью получения пенобетонов низкой плотности является достаточно большое водотвердое (в/т) отношение, приводящее к разрыхлению материала межпоровых перегородок и повышению его усадочных деформаций в процессе твердения. Для уменьшения содержания в материале химически несвязанной воды можно использовать пластифицирующие добавки. В случае укладки восокопоризованного пенобетона в стеновые конструкции, которые изготовлены из материалов, сильно всасывающих воду (кирпич плотностью менее 1800 кг/м3, блоки из автоклавного ячеистого бетона, деревянные конструкции), рекомендуется предварительно обработать поверхность последних специальными гидрофобизирующими составами. Возможно регулирование требуемого среднего размера пор в интервале от 0,6 мм до 6 мм путем изменения содержания модифицирующих добавок и в/т отношения. Пенобетон можно выполнять [123] на основе модифицированного цементного и гипсоцементнопуццоланового вяжущего, а в качестве наполнителя – местное сырье, например диатомит, тонкомолотый известях (с удельной поверхностью не менее 4000 см2/г), а также трубчатые отходы сельскохозяйственного производства.