Пенобетоны и другие теплоизоляционные материалы (стр. 29 )

Применение песка естественной гранулометрии с величиной Мк < 1,7 представляется возможным для бетонов с r = 1200-1600 кг/м³. Для бетонов с r = 1200-1000 м³/кг необходимо использовать песок с величиной удельной площади поверхности не менее 100 м²/кг, для чего требуется его фракционирование или помол. Для бетонов с r < 1000 кг/м³ необходимым оказывается применение молотого песка с удельной поверхностью 150-200 м²/кг.

Таблица 5 - Параметры структуры и показатели свойств поризованного бетона

Параметры структуры и показатели свойств	Марка поризованного бетона по средней плотности
D1600	D1400	D1200	D1000	D800
Параметры структуры	Объем цементного камня в бетоне, м3/м3	0,27	0,23	0,20	0,18	0.16
Объем зерен песка в бетоне, м3/м3	0.40	0,35	0,30	0,26	0.22
Объем пор воздухововлечения в бетоне, м3/м3	0,22	0,32	0.42	0.52	0,62
Средний эквивалентный диаметр зерен песка при Мк = 1,2 мкм	230
Средний эквивалентный диаметр пор воздухововлечения, мкм	110	160	240	460	820
Толщина d межзерновой прослойки (для бетона DI600-D1400) и межпоровой перегородки (для бетона D1200-D800), мкм	240	310	850	250	140
Допустимый диаметр зерен песка для выполнения условия квазиоднородностимежпоровой перегородки, мкм (над чертой); удельная площадь поверхности - зернистых включений, м2/кг (под чертой)	По условию квазиоднородности для зернистых включений ограничения не вводятся	210 100	64 120	32 200
Показатели свойств	Прочность при сжатии (кубиковая) Rm, МПа	14,0	6,0	2.5	1,0	0.5
Прочность при сжатии (призменная) Rb, МПа	12,0	5,3	3,0	1.3	0.5
Прочность при растяжении Rbt, МПа	2,3	1.5	0,8	0,4	0.2
Модуль упругости, МПа	22000	12000	6000	3000	1000
Предельная растяжимость eubt, мм/м	0,15	0,18	0.20	0,23	0.26
Вязкость разрушения Kic, кН/м3/2	200	110	60	30	15
Деформации влажностной усадки e, мм/м	0,8	0,8	0,8	1,0	1,0
Марка по морозостойкости	>35	>35	35	35	15
Коэффициент теплопроводности при влажности, Вт/м °С	W = 0	0,35	0,28	0,24	0,21	0,12
W = 8%	0,52	0,44	0.38	0,29	0.21

По технологии производства пенобетона (пат. 2145315 России) в качестве вяжущего применяют портландцементы, шлакопортландцементы, гипсовые и магнезиальные вяжущие, а в качестве заполнителей – пески естественного и искусственного происхождения (керамзитовые, вермикулитовые, перлитовые). Указывается [146], что самым дорогим и сложным в приготовлении является пенообразователь (клееканифольный, жидкостекольный, протеиновый, например гидролизная кровь). По методу монолитного домостроения применялся пенобетон средней плотности 1000 кг/м³ с компонентами: портландцемент ПЦ 400-ДО; песок – состава 80 % кварца, 16 % кальцита, с модулем крупности до 1,2 мм; пенообразователь ''Унипор'' – жидкость на основе гидролизата протеина. Технологическая схема предусматривала: загрузку в бетоносмеситель свободного падения СБ-91Б песка, цемента и воды; перемешивание до однородной массы в течение 2-2,5 мин; разбавление пеноконцентрата водой в соотношении 1: 40 и тщательное его перемешивание; пропускание смеси через пеногенератор ПГ-1 ''Кунай'', установленный на одном уровне с бетоносмесителем, и смешивание раствора со сжатым воздухом под давлением 0,8 МПа; подачу образовавшейся пены в бетоносмеситель и перемешивание пенобетонной смеси в течение 4-5 мин; выгрузку из бетоносмесителя в специальную емкость, которая краном подается к месту формирования. При этом бетон укладывается в опалубку быстро, не допуская расслоения. Твердение пенобетонной смеси происходит в естественных условиях. Свежеотформованный пенобетон, находящийся в опалубке, специально накрывается брезентом для предохранения от попадания прямых солнечных лучей и дождя.

При возведении монолитных конструкций из пенобетонов наблюдается ряд затруднений: усадка пенобетонной смеси в форме; необходимость послойного бетонирования до 50-60 см при применении материала в построечных условиях; возможность раслоения смеси при транспортировке, длительное время достижения распалубочной прочности. Традиционная технология производства пенобетона не допускает проведения работ ниже 15 °С, так как наблюдается замедление сроков набора пластической прочности пенобетонной смеси, ее осадка и нарушение структуры. Можно свести данные недостатки к минимуму при организации предварительного электроразогрева пенобетонной смеси. При этом разогретая смесь резко интенсифицирует набор прочности, а низкая теплопроводность такой смеси делает термосное выдерживание более благоприятным, чем у бетона на плотном заполнителе. Эти обстоятельства позволяют снизить усадку пенобетона и увеличить высоту бетонируемого слоя до 70 см [147].

Термовиброобработка пенобетонной смеси, перед ее укладкой в опалубку, неприменима, из-за наличия воздушных пор, образованных в цементном растворе при его смешении с пеной, что оказывает существенное влияние на физические процессы, происходящие при формировании структуры пенобетона из разогретых смесей. При сочетании поризации и предварительного разогрева цементного раствора недопустимы большие объемные расширения воздуха, защемленного в порах цементного раствора, что приводит к нарушению структуры пенобетонного сырца. По этой причине температура разогрева пенобетонной смеси ограничена 50-55 °С [147].

Структурообразующими элементами пенобетона являются поры, образованные при смешении пены с раствором, и растворная матрица из цементно-песчанного раствора. Пока пенобетонная смесь находится в пластическом состоянии, задача технолога заключается в том, чтобы в большей мере сохранить изначально полученные свойства пенобетонной смеси. Поэтому рационально разогревать не пенобетонную смесь, а ее растворную составляющую до 70-80 °С. После перемешивания раствора, разогретого до 70-80°С с пеной, снимается острота проблемы объемных температурных расширений защемленного воздуха. Однако, при постепенном остывании пенобетонной смеси начинаются объемные сокращения защемленного воздуха, нагретого при перемешивании пены с разогретым раствором. Для сведения к минимуму этого явления необходим ускоренный набор прочности растворной матрицы пенобетона. Это возможно при смещении первой стадии (растворении и коллоидации) твердения.

Предварительный электроразогрев позволяет внести в смесь тепло в начальный период и тем самым создавать в ней благоприятный микроклимат на ранней стадии твердения. Преимущество заключается в том, что уже через 2,5-3 часа с пенобетонным сырцом из электроразогретой смеси можно проводить последующие операции. Поддержание температуры разогрева до 55 °С и отсутствие резких температурных градиентов по сечению в течение первых часов (термосное выдерживание 1-2 °С/час) положительно влияет на увеличение стойкости смеси. Причем это преимущество максимально при низких температурах для построенных условий.

Смещение твердения цемента на подготовительной период, возможно например перед разогревом цементного раствора, подвергая его воздействию активной предварительной выдержки. При этом осуществляется подготовка реагирующих масс за счет большего растворения зерен цементного клинкера водой к моменту форсированного разогрева бетонной смеси. Ее суть состоит в сочетании процесса выдерживания смеси с технологическими воздействиями на нее, способствующими углублению гидратами цемента, например за счет нагрева до температуры 30-40 °С, вибрации или перемешивания.

При составе пенобетонной смеси для получения 1 м³ пенобетона средней плотностью 700 кг/м³: цемент М400 – 315 кг/м3, песок – 315 кг/м3 В/Т = 0,4; объем пенообразователя – 20 л, технология производства пенобетона заключалась в следующем [148]. Сравнивались три технологии: 1) бетонная смесь перемешивалась, нагревалась до 70 °С, смешивалась с холодной пеной и заливалась в форму; 2) бетонная смесь выдерживалась 30 мин при 20 °С, затем нагревалась до 70 °С и смешивалась с холодной пеной; 3) бетонная смесь разогревалась до 40 °С, выдерживалась 30 мин, затем разогревалось до 70 °С и в нее добавлялась холодная пена. Смесь подвергаемая активной предварительной выдержке перед разогревом улучшает прочностные характеристики в первые часы твердения [148].

Повышение долговечности в различных средах эксплуатации является для пенобетонов актуальной задачей [133, 149-151]. Изучение биодеградации и биологического сопротивления пенобетонов производилось [152] при оптимальных составах цементных композиций и следующих технологических параметрах: в качестве вяжущего использовался портландцемент марки 400, порообразующими добавками служили пенообразователи марок ПО-1 и НЕОПОР, в качестве пластификаторов-суперпластификатор С-3, отход лесной промышленности - ОЛП, древесно-смоляной ингибитор ДСИ; наполнитель - диатомит и кирпичная пыль; мелкий наполнитель – стандартный песок. Наибольшая прочность композитов достигается при следующих водоцементных отношениях (В/Ц) : 0,35 (на кварцевых наполнителях); 0,42 (на кирпичной пыли); 0,7 (на диатомите). Оптимальное соотношение вяжущего и наполнителя составило для кварцевого и местного песка, кирпичной пыли – 1:1, а для диатомита – 1:0,5. Введение пластификаторов С-3 , ДСИ и ОЛП снижает В/Ц отношение на 20-40 %. На прочность и плотность существенное влияние оказывает крупность наполнителя, например наилучшие показатели достигаются при крупности кварцевого песка 0,315-0,63 мм и местного глинистого песка – 0,14-0,315 мм. Наибольшей биологической стойкостью обладают пенобетоны, в которых в качестве наполнителя используются кварцевые порошки, пенообразователя – пена марки ПО-1, пластификатора – суперпластификатор марки С-3. Повышению долговечности композитов ячеистой структуры при воздействии биологически активных сред и обрастании грибами, способствует введение фунгицидных добавок – тетрабром – п – крезола, тиурама и арил (арилокси) силана в количестве соответственно – 3; 2 и 1,5 % от массы цементного связующего. Применение биоцидных составов позволяет исключить заселение и размножения микроорганизмов на поверхностях пенобетонов и пенополимербетонов [153] и тем самым улучшить экологическую ситуацию в зданиях.