Пенобетоны и другие теплоизоляционные материалы (стр. 30 )

Дальнейшее развитие производства и применения неавтоклавного пенобетона можно осуществлять на основе решения следующих ключевых проблем [154]:

1. Существенное уменьшение влажной усадки неавтоклавного пенобетона, например, за счет применения безусадочных и расширяющихся цементов и соответствующих добавок к бетону [142]. Также цементы, принятые в качестве основного сырья для неавтоклавного пенобетона, позволяет получить малоусадочный материал. Известен [155] ряд дешевых добавок-модификаторов для цементов и бетонов, имеющих многотонажное производство и реальные цены.

2. Организация производства пенобетона с прочностью равной или превышающей прочность автоклавного газобетона. Из большого числа способов и составов [156], повышающих прочность неавтоклавного пенобетона, можно выделить использование суперактивных ультра дисперсных микрокремнеземов, например материала, содержащего более 92 % диоксида кремния аморфной модификации, являющегося отходом ферросплавного производства. При этом неавтоклавный модифицированный пенобетон, содержащий 5-7 % от массы цемента микрокремнезема Челябинского завода ферросплавов, со средней плотностью от 400 до 800 кг/м³ имеет класс по прочности (от В1 до В3,5), равный автоклавному ячеистому бетону.

3. Максимальное использование отходов производства как основного сырья (для условий г. Магнитогорска – отходов горно-обогатительного производства, доменного и конверторного шлака, золы ТЭЦ, горелых песков литейных производств и других), а также маршаллита, месторождения которого имеются в окрестностях города.

2.6. Пенофибробетоны

При введении в структуру пенобетонной смеси дополнительных элементов твёрдой фазы (фибр), у которых длина в 100-2000 раз больше размеров поперечного сечения, устойчивость макроструктуры к внешним нагрузкам увеличивается [157]. Заметное влияние дисперсной арматуры начинает проявляться после насыщения смеси фиброй сверх 0,6 % от массы минеральной компоненты, причём фибра не должна образовывать комковатых включений [158]. Пенобетон можно армировать древесными волокнами (заявка 2283869 Франция, СО4В 28/02, опубл. 7. 05. 1976) в количестве 2-12 мас. %, причём волокна минерализуют погружением в силикат натрия.

Масса для изготовления ТИ материала (а. с. 1134559 СССР, СО4В 38/02, опубл. 15. 01. 1985) содержит (мас. %): минеральное волокно (минеральная или шлаковая вата) – 40-60; фосфогипсовое вяжущее – 21-36; портландцемент – 9÷15; пуццолановая добавка (трепел, диатомит и др.) – 6-9; пенообразователь – 0,4-0,6. Тщательно перемешивают фосфогипсовое вяжущее, портландцемент и пуццолановую добавку, добавляют пенообразователь и в пропеллерной мешалке готовят пеноминеральную массу. Отдельно готовят пеномассу, в которую вводят вату, а затем при постоянном перемешивании вводят пеноминеральную массу и окончательно перемешивают в лопастном смесиминут. Из полученной массы с влажностью 60-70 % формуют изделия, выдерживают в течение суток, а затем сушат при 110-120 °C в течение 6 часов.

В способе получения ТИ материала (а. с. 1219572 СССР, СО4В 38/02, опубл. 23. 03. 1986), включающем приготовление пены при перемешивании и последовательное введение в неё волокнистого наполнителя и вяжущего, для улучшения свойств, в пену при постоянном перемешивании вводят сначала 7-25 % волокнистого наполнителя, а оставшуюся его часть добавляют после введения вяжущего, при этом одновременно уменьшают интенсивность перемешивания в 1,5-4 раза, которое продолжают до получения однородной массы. Используют смеситель с частотой вращения 600-800 об/мин, в качестве волокна – минеральную вату, стекловолокно (с длиной волокон 5-50 мм), в качестве вяжущего – портландцемент, гипс. Полученные образцы подвергают сушке при 65 °C.

В способе приготовления сырьевой смеси для пеносиликатных изделий (а. с. 1235848 СССР, СО4В 28/24, опубл. 07. 06. 1986), включающем смешение жидкого стекла, кремнефтористого натрия и кремнеземистого компонента с последующим совмещением полученного раствора с пеной на основе хозяйственного мыла, для снижения водопоглощения, в раствор предварительно вводят волокно (например, базальтовое), а пену готовят путём смешивания суспензий мыла с карбоксилатным латексом и полиэтилгидросилоксана с жидким стеклом при содержании последнего 4,5-6 % от общего его количества в смеси. Жидкое натриевое стекло перемешивают с кремнефтористым натрием, молотым кварцевым песком с удельной поверхностью 4500 см2/г и ватой в растворомешалке принудительного действия до получения однородной массы. В отдельной ёмкости смешивают мыло концентрации 1:40 и карбоксилатный латекс для получения однородной смеси, которую вспенивают в течение 2 минут в пеновсбивателе, затем добавляют суспензию 50 %-ной полиэтиленгидроксилоксановой эмульсии (ГКЖ–94) в растворе жидкого стекла и 6 минут вспенивают композицию до получения пены, которую заливают в растворомешалку и в течение 2-3 минут перемешивают до получения гомогенной вспененной композиции. Смесь заливают в формы и она твердеет в естественных условиях и с подсушкой. Состав растворной смеси (%): жидкое стекло плотностью 1,3 г/см3 – 57-61,5; кремнефтористый натрий – 10-15; кремнеземистый компонент – 7,5-10; бизольтовая вата - 3-5. Состав пенообразователя (%): мыло – 5; карбоксилатный латекс – 2-5; полиэтиленгидросилоксан – 1,5-2; жидкое стекло плотностью 1,2г/см3 – 4,5-6.

В способе приготовление пенобетонной смеси (а. с. 1534040 СССР, СО4В 40/00, опубл. 15. 07. 1987), включающем вспенивание пенообразователя с частью воды затворения и последующее вспенивание полученной пены с раствором, приготовленном на оставшейся воде затворения, для снижения плотности при одновременном повышении прочности, пенообразователь вспенивают с 30-60 % воды затворения, после чего в полученную пену вводят волокно, а смешивание пеноволокна с раствором осуществляют при воздействии вибрации в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

В способе получения пенобетонной смеси (а. с. 1392060 СССР, СО4В 38/10, 30. 04. 1988), включающем перемешивание водного раствора ПАВ и волокна, последующее введение в пеномассу вяжущего и заполнителя, для повышения прочности и снижения коэффициента теплопроводности, перед введением вяжущего из пеномассы посредством вибрации или центрифугирования удаляют 50-75 % жидкой фазы в течение 0,33-1 минуты до получения пеномассы кратностью 4-20.

В способе приготовления пенобетонной смеси (а. с. 1451136 СССР, СО4В 38/10, опубл. 15. 01. 1989), включающем вспенивание и перемешивание ПАВ, воды, волокна, заполнителя и гипсового вяжущего, для повышения прочности и снижения теплопроводности, перед вспениванием приготовляют водную суспензию заполнителя и волокна (стекловолокна), а перед введением вяжущего пеномассу пропускают через сетку с размером ячеек 0,5-1 мм2 со скоростью 1,5-3 м3/ч при вибрации сетки с частотой 50-55 Гц и амплитудой колебаний 0,5-1 мм.

В способе приготовления пенобетонной смеси (а. с. 1534040 СССР, СО4В 40/00, опубл. 07. 01. 1990), включающем вспенивание пенообразователя с частью воды затворения и последующее смешивание полученной пены с раствором, приготовленным на оставшейся воде затворения, для снижения плотности при одновременном повышении прочности, пенообразователь вспенивают с 30-60 % воды затворения, после чего в полученную пену вводят волокно, а смешивание пеноволокна с раствором осуществляют при воздействии вибрации в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Содержание компонентов (мас.%): цемент – 45; молотый кварцевый песок – 10; пенообразователь – (смола омыленная древесная – 0,4 и известь-пушонка – 0,5); базальтовое волокно – 5; вода – 39,1. Техническую пену готовят в пеномешалке ПБМ–20 с числом оборотов 250-270 об/мин. Используют волокна диаметром 0,013-0,02 мм и длиной до 3 см.

В способе изготовления пенобетона (пат. 2016884 России, СО4В 40/00, 38/10, опубл. 18. 02. 1991), включающем взбивание пены путём перемешивания со скоростью 800-850 об/мин пенообразователя и кремнесодержащего компонента, части воды от общей водопотребности и последующее перемешивание пены с мелкодисперсным кремнеземнистым наполнителем, ПАВ и оставшейся водой, заливку полученной смеси в форму и автоклавное твердение, с целью снижения плотности, при взбивании пены перемешивают 40-50 % воды от общей водопотребности, отход производства алюминиевой фольги и бесщелочное стекло с удельной поверхностью 2000-2500 см2/г, а пену перемешивают со скоростью 500-600 об/мин с предварительно приготовленным раствором оставшейся воды, щёлочного стекла с удельной поверхностью 4200-5000 см2/г и ПАВ, при этом полученная пенобетонная смесь содержит указанные компоненты в следующих соотношениях (мас.%): бесщелочное стекло 8-12; отход производства алюминиевой фольги 4-6; щелочное стекло 50-56; ПАВ 0,03-0,04; вода – остальное.

В способе приготовления теплозвукоизоляционных изделий (а. с. 1178742 СССР, СО4В 38/10, опубл. 15. 09. 1995), из смеси минерального волокна, наполнителя и свяжущего, включающий операции приготовления пены, перемешивания её с минеральным волокном и наполнителем, формование и термообработку, сначала готовят пену кратностью 4-8 перемешиванием воды с пенообразователем и стабилизатором, а затем пену последовательно перемешивают с минеральным волокном, вяжущим и наполнителем, в качестве которого используют стеклопор с размером частиц 0,5-2 мм. Пену готовят путём перемешивания воды – 60 % (от массы всех сухих компонентов), 1,2 % стабилизатора – поливинилацетатной дисперсии и 0,4 % пенообразователя – сульфанола (или других ионоактивных ПАВ), в пропеллерном смесителе при 600 об/мин. Затем в пену вводят минеральную вату размером 20-40 мм при постоянном перемешивании, далее в массу вводят сухое гипсовое вяжущее, стеклопор, а полученную смесь формуют, выдерживают 60 мин и подвергают сушке 6 часов при 60 °C. В качестве минеральных вяжущих могут быть использованы цементы, известь, гипс, глины. Концентрацией волокон регулируют структуры (ячеистая, ячеисто-зернистая, волокнистая). Используется стеклопор с объемной массой 20-60 кг/м³, пористостью 95-98 %, с размерами частиц 0,5-2 мм. Материал на основе цементов подвергается пропарке 80-100 °C, а на основе глины – сушке с последующим обжигом.

2.7. Пенозолобетоны

Теплоизоляционные ячеистые бетоны можно получать [159-165] на основе шлаков и зол в качестве вяжущих веществ и заполнителей. Газозоло - и шлакобетоны, поризуемые газообразователями (алюминиевый пудрой, пергидролем), при автоклавном и неавтоклавном твердении, обеспечивают прочность при сжатии от 1 до 20 МПа при объемной массе от 300 до 1200 кг/м3. Предпочтение отдается алюминиевой пудре (ПАК - 3), обработанный ПАВ (канифольным мылом, моющим веществом "Новость" и СДБ). Расход пудры составляет 400-600 г на 1 м3 газобетона. Для снижения усадки в ячеистом бетоне и повышения трещиноустойчивости, особенно неавтоклавного, предлагается вводить в газобетон крупные заполнители (керамзит, шлаковую пензу, аглопорит, доменный гранулированный шлак и другие) с получением легких ячеистых бетонов с поризованным цементным камнем. Например, газошлакобетон, изготовленный с 10 - 15 % асбеста и минеральной ваты, характеризуется повышением водотвердого отношения и снижением усадочных деформаций [166].