Пенобетоны и другие теплоизоляционные материалы (стр. 20 )

В технологии пенобетона сложным и трудно управляемым процессом является процесс перемешивания пены с исходной растворной смесью. В этот момент происходит разрушение пены с потерей от 15 до 30 % объема в зависимости от вида пенообразователя и цемента. В результате создаются условия, отрицательно влияющие на однородность пенобетона по средней плотности и прочности [126]. Одной из причин разрушения пены является существенная разница значений средних плотностей перемешиваемых растворной смеси и пены, отличающихся друг от друга в 20-25 раз. Причем разрушение пены происходит в основном на границе раздела между системами: исходная смесь – пена и атмосферный воздух. Поэтому в технологии непрерывного приготовления пены и пенобетонной смеси под давлением [127], предусматривается смешение пены с исходной смесью в агрегате объемом 6 л при полном отсутствии объемов свободного воздуха. Схема переработки всех компонентов пенобетонной смеси в условиях закрытой системы включает (рис. 21): 1 - компрессор; 2 - водянной насос; 3 - пеногенератор; 4 - растворонасос; 5 - стержневой смеситель. При этом высокоскоростной стержневой смеситель обеспечивает реализацию процесса перемешивания пены с исходной растворной смесью за время не более 10 с, что благотворно сказывается на качестве пенобетонной смеси. Конструкция пеногенератора позволяет получать мелкодисперсперсные пены на любых пенообразователях. Условия закрытой системы обеспечивают пенобетонную смесь с высокой степенью однородности по средней плотности практически без потерь объема пены.

Рис. 21. Схема приготовления пены и пенобетонной смеси в условиях закрытой системы

В баротехнологии производства пенобетона процесс перемешивания технологической пены с вяжущем и заполнителем осуществляется [128] в герметичном смесителе, допускающем создание внутри смесителя избыточного давления (компрессором). При этом пенобетонная смесь после перемешивания подвергается воздействию давления. Растворопровод на выходе оборудован эжектором, сокращающим плотность пенобетонной смеси. Для снижения усадки в состав смеси вводят высокоалюминатные и сульфоалюминатные добавки (например, 6-10 % глиноземистого цемента от основного цемента).

Для получения пенобетонных строительных растворов (заявка 2392791 Франция, В28С 5/38, С04В 21/10, опубл. 2. 02. 1979) воздух вдувают под давлением в заданном количестве в раствор, одновременно перемешивая его в камере, также находящейся под давлением.

Для изготовления ТИ неавтоклавных пенобетонов в качестве минерального вяжущего используют портландцемент марок 400 и 500 с удельной поверхностью частиц 2500-3000 см2/г. В ряде случаев целесообразно введение до 10 % извести и ускорителей твердения, а также домол цемента до удельной поверхности 3000-4000 см2/г и водная активация части цемента. Быстротвердеющие цементы (БТЦ) используется только марок 400 и 500. Свойства БТЦ можно придать и обычному портландцементу путем домола его части (20 %) с последующим смешиванием домолотой и недомолотой частей или смешиванием цементов двух гранулометрических составов. Шлакопортландцемент марок 300, 400 и 500 целесообразно применять для изделий, подвергаемых тепловлажностной обработке. Пластифицированный и гидрофобный портландцемент марок 400 и 500 повышает подвижность бетонной смеси, прочность и морозостойкость бетона. Известь, применяемая как самостоятельное вяжущее или добавка к портландцементу, должна быть хорошо обожжена, однородна, не содержать крупных непогасившихся частиц, соответствовать ГОСТ 9179-70 и иметь удельную поверхность 4500-5000 см2/г. В состав пенобетонов вводят заполнители для уменьшения влажностной усадки, повышения термостойкости. Например используют немолотый песок с дисперсностью 30-190 см2/г или молотый – с 600-800 см2/г. В качестве добавок, ускоряющих твердение цемента, используются: раствор кальцинированной соды Na2CO3, 1 %-й раствор сернокислого натрия – Na2SO4; раствор формиата кальция или муравьинокислого кальция – Ca(HCOO)2; хлористый кальций CaCl2 и другие. Для вспенивания применяют клееканифольный, смолосапониновый пенообразователи, а также ГК (гидролизную кровь) и ПБ – 10%-ный водный раствор пластификатора древесно-пекового строительного и сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ), взятых в соотношении 1:3. Выход пены, полученной из этих пенообразователей, должен составлять не менее 15 л на 1 кг пенообразователя, а коэффициент использования 0,8.

Определенные трудности при производстве пенобетонов низкой плотности представляют усадки, которые для марки Д400 составляют 5-8 мм/м. Значительные усадки, как правило, связаны с ограниченным содержанием воды затворения (не более 150 л/м3), развитой удельной поверхностью вяжущего и длительностью набора прочности. Нередко значительные усадки приводят к появлению трещин. Поэтому получение качественных пенобетонов низкой плотности представляет значительные трудности, требующие тщательного подбора сырьевых компонентов и выдерживание технологических параметров. В этом случае такие показатели как l < 0,1 Вт/(м°C) являются скорее величиной желаемой, чем реально достижимой с учетом требований по прочности.

Пенобетон средней плотности Д500, Д600 допускает применение в своем составе рядового песка до 200 кг/м3 при расходе цемента 300-320 кг/м3. Лучше всего, если песок, предназначенный для изготовления пенобетона, подвергается специальной подготовке – промыванию, сушке, удалению вредных примесей, отсеву до модуля крупности не более 1,5 мм. В этом случае пенобетон имеет прочностные показатели в 1,5-2 раза выше, чем пенобетон на непросеянном песке (до 2,5 мм).

Большое значение в производстве пенобетона имеет вид, расход и подготовка ПАВ, которые снижают поверхностное натяжение воды затворения или раствора вяжущего, обеспечивают получение и структурирование пены, способствуют воздухововлечению при получении поризованных масс. Для получения высоких показателей пенобетона необходимо: 1) подбирать ПАВ с учетом pH-среды создаваемой раствором вяжущего вещества; 2) расход ПАВ (особенно для бетонов низких плотностей) необходимо вести с учетом критической концентрации мицеллообразования и минимального расхода ПАВ для получения устойчивой пены; 3) необходимо проверять устойчивость пены и регулировать водопотребность массы путем изменения кратности с учетом ее структурных особенностей – размера ячеек, моно- или поличастотного характера их распределения.

Обладая достаточно высокими показателями по прочности Rсж = 1,5-3,5 МПа пенобетоны Д500-Д800 могут обеспечить термическое сопротивление 3,1 м•К/Вт только при толщине стены не менее 600 мм, что не всегда является приемлемым. Следовательно, пенобетон средней плотности эффективно может быть применен только в сочетании с ТИ материалами. Материалы со средней плотностью более 900 кг/м3 могут быть отнесены к пенобетонам лишь условно. При расходе цемента свыше 500 кг/м3 структура пенобетона уплотняется, повышаются прочностные показатели, l = 0,3-0,4 Вт/(м°С) и выше, при этом большие затраты на материалы значительно повышают стоимость продукции.

Технология и оборудование для производства пенобетонных блоков, разработанная во ВНИИстром [129], включает (рис. 22): 1 - приемный бункер песка; 2 - питатель ленточный; 3 - конвейер ленточный; 4 - склад цемента; 5 - дозатор цемента; 6 - смеситель стержневой; 7 - конвейер ленточный; 8 - элеватор; 9 - питатель ленточный; 10 - пенобетоносмеситель; 11 - пеногенератор; 12 - емкость воды затворения; 13 - емкость раствора пенообразователя; 14 - формовочный конвейер; 15 - автомат-укладчик; 16 - склад готовой продукции.

Исходные сырьевые материалы (цемент, песок или шлак, зола, золошлаковая смесь) в заданном соотношении подвергаются механо-химической активации в стержневом смесителе и подаются в пенобетоносмеситель. Раствор пенообразователя из бака постоянного уровня непрерывно поступает в пеногенератор, где смешивается с воздухом и интенсивно обрабатывается до получения тонкодисперсной пены с кратностью 10-15 и устойчивостью до 40 мин, которая затем непрерывно подается в пенобетоносмеситель. Активированная смесь цемента и заполнителя, пена и вода перемешиваются в пенобетоносмесителе до получения однородной мелкопористой формовочной массы, которая непрерывно поступает в приемное устройство узла формирования. Под действием вибрации масса заполняет неразъемные спаренные формы, из которых состоит формовочный конвейер. После заполнения и калибровки верхней поверхности блоков форма передвигается с помощью гидравлической системы по направляющим конвейера. Пакеты блоков устанавливаются на отапливаемом складе, где выдерживаются 3-5 сут до приобретения отгрузочной прочности. Для ускорения времени выдержки пакеты блоков могут быть подвергнуты пропариванию.

Рис. 22. Схема технологического оборудования для производства пенобетонных блоков

В способе приготовления пенобетона (пат. 2173675 Россия, СО4В 38/10, опубл. 22. 03. 1999), включающем обработку сухой смеси вяжущего и наполнителя, подготовку пены, последовательное смешивание сухой смеси с водой и пеной в проточном смесителе, для повышения качества пенобетона сухую смесь обрабатывают при энергозатратах 10-30 КДж/кг до достижения удельной поверхности смеси 500-3000 см2/г, пену подготавливают путем введения в пенообразователь вяжущего с удельной поверхностью 500-5000 см2/г в количестве 0,1-5,0 % от ее массы с последующей обработкой в центробежном агрегате до получения пузырей размером 1-500 мкм. Данный способ позволяет получать пенобетоны из пены с чрезвычайно микроскопическими порами и высокой кратностью.

На качество пенобетона значительное влияние оказывает дисперсность и устойчивость пен, которые в зависимости от формы и толщины пленок подразделяются на три вида: шаровые – состоящие из почти сферических пузырьков, разделенных достаточно толстыми пленками жидкости; полиэдрический, и промежуточного типа – микрогазовые эмульсии, внутренняя фаза которых образована скоплением газовых пузырьков [130]. Оптимальное соотношение пенообразователя является одним из основных факторов, влияющих на строительно-технические характеристики пенобетона.