Пенобетоны и другие теплоизоляционные материалы (стр. 47 )

4.4. Пеногипсовые изделия

Технология изделий на основе пеногипсовых систем включает [236-239] следующие технологические операции: предварительную подготовку исходных компонентов; вспенивание раствора ПАВ; минерализацию полученной пены; виброформование пеногипсовой массы; тепловую обработку заготовок и их механическую обработку. Регулирование средней плотности пеногипса достигается путём изменения кратности пены и степени её заполнения гипсовым вяжущим, размера пор – изменением скорости вращения рабочего органа пеногенератора, прочностных показателей – применением полимерных добавок и степенью армирования диспергированным минеральным волокном, теплоизоляционных свойств – кратностью и кинетической устойчивостью пены. Исходными компонентами являются (с расходом на 1 м2 и 1 м3 в кг и содержание в вес/ч, соответственно): гипсовое вяжущее марки не ниже Г-5-8; 400 и 100; вода (по В/Г) – 4,8; 240 и 40-70; синтетическое ПАВ анионоактивного класса – 0,016; 0,8 и 0,1-0,2; полимерная дисперсия ПВА – 0,3; 15 и 1-5; рубленное стекловолокно – 0,04; 2 и 0,5-1. Подготовка исходных компонентов заключается в приготовлении раствора ПАВ нужной концентрации и рубки стекложгута на волокна длиной 0,5-1 см. Приготовление раствора ПАВ предусматривает также введение в него дисперсии ПВА и части рубленного волокна. Основная часть волокна (80 %) вводится в массу вместе с гипсовым вяжущим. Таким образом, в результате выполнения предварительной подготовки компонентов все материалы находятся либо в гидромассе (ПАВ, волокно ПВА), либо в гипсовом вяжущем (волокно).

Вспенивание раствора ПАВ осуществляется в вертикальном лопастном смесителе. При этом обеспечивается получение пены с нужным размером ячеек и с равномерным распределением волокна по объему пены. Минерализация пены является процессом приготовления формовочной пеномассы, который должен обеспечивать равномерное распределение гипсового вяжущего и волокна по объему пены и структурирование массы путем регулирования продолжительности и интенсивности перемешивания. Минерализация пены путем введения в техническую пену сухого гипса осуществляется в лопастных или пальчиковых смесителях с n = 500-800 мин-1. Пластично-вязкие свойства пеномассы регулируются за счет изменения соотношения пены и гипсового вяжущего.

Формование изделий из пеногипсовых масс заключается в равномерном распределении массы на плоскости конвейера, ее уплотнении и калибровке. Для облегчения процесса формования целесообразно применять вибрацию со следующими параметрами: продолжительность – 20-30 с, частота – 50 Гц, амплитуда – 0,5 мм. За счет тиксотропных свойств массы снижаются предельное напряжение сдвига и вязкость, в результате чего обеспечивается удаление крупных воздушных пузырей и улучшается растекание массы в форме-поддоне. Сушка начинается через 25-30 мин после схватывания гипсового вяжущего, причем на первой стадии обеспечивают обдув заготовок теплоносителем с t = 45-50 ºC, с последующим повышением до t = 70-75 ºC. Общая продолжительность сушки не превышает 5 часов.

Производство пеногипса, из-за коротких сроков схватывания вяжущего, осуществляется поризацией гипсовых материалов с применением ПАВ, обеспечивающих необходимое воздухововлечение при приготовлении раствора или при перемешивании гипсового теста с заранее приготовленной пеной [240]. Возможно получение пеногипсовых материалов методом сухой минерализации пены [241], включающем две основные операции: приготовление пены и ее минерализация путем подачи сухого порошка вяжущего на поверхность пены при одновременном перемешивании получаемой массы. Введение гипсового вяжущего в виде порошка на заключительной стадии вспенивания позволяет стабилизировать структуру пеномассы, перевести жидкую дисперсную среду в пластично-вязкую, а после гидратации и схватывания вяжущего в – твердую. Для получения пеногипса может использоваться гипсовое вяжущее марки Г-7, А-III, ПАВ анионактивного типа («Прогресс»), в качестве заполнителя – перлитовый песок М-75; отношение вода/гипс = 0,65-0,85, гипс/заполнитель = 1/3, интенсивность перемешивания массы – 400-800 об/мин; пенообразователи – струйные или дисковые.

В способе изготовления ТИ материала (заявка 2287978 Франции, В28С 5/00, СО4В 13/14, ЕО4В 1/88, F16L 59/14, опубл. 18. 07. 1976) подготавливают в виде пены смесь воды, ПАВ и гипса, и отливают ее в формы, давая схватиться и высохнуть.

В способе изготовления пористой гипсовой массы (заявка 2534427 ФРГ, СО4В 15/02, опубл. 10. 02. 1977), в закрытой емкости, наполненной на 1/4-3/4 объема водным раствором ПАВ, сжатым воздухом генерируется пена; сжатый воздух подается также в смеситель, в который дозируется вода и гипс. Масса интенсивно перемешивается в течение меньшего отрезка времени, чем время схватывания гипса, и выгружается из смесителя. Количество ПАВ в смеси составляет 0,1-0,08 % от массы гипса, соотношение воды к гипсу от 1:1 до 1:2,5. ПАВ содержат два компонента (мас. %): первый – 27,5 сульфоната С10-С12 эфира; 6,0 С12-С14 эфира; 5,0 натриевой соли олеиновокислого N-метилтуарида; 7,5 С16-С18 олефинсульфоната; 3,5 5 %-ного раствора ПС12 спирта в бутилдигликольэтанольной смеси (1:1); 12,5 бутилдигликоля и остальное – воду; второй – 11,5 сульфата С10-С12 эфира; 10,0 натриевой соли олеинокислого N-метилтаурида; 6,0 С17-С18 олефинсульфоната; 25 бутилдигликоля и воду. Пену средней плотности – 0,04-0,06 г/л получают, продувая 0,1-0,8 м3/час воздуха через раствор, содержащий 5 л воды и 5 мл смеси первого и второго компонентов. Получают пеногипсовые ТИ изделия средней плотности 330 кг/м3 (пористостью 85 %), прочностью на сжатие 0,56 МПа на растяжение при изгибе – 0,51 МПа и λ > 0,08 Вт/(м×К).

В способе производства пеногипса (заявка 2546181 ФРГ, СО4В опубл. 28. 04. 1977) в гипсовое тесто, содержащее добавки разжижителей, регуляторов схватывания и стабилизации пены, вводят 1-30 % пенообразователей, в качестве которых используют изоцианаты и (или) полиуретановые аддитивные соединения, получаемые при взаимодействии пересыщенных изоцианатов с содержащими группы ОН полиэфирами и соединениями с аминогруппами. При введении 5-7 % такого пенообразователя процесс завершается за 20 мин с получением материала с плотностью 0,45-0,8 г/см3. Меламиновую смолу (0,1-3 % в расчете на количество гипса) применяют как разжижитель гипсового теста, карбоксиметилцеллюлозу в количестве 0,1-2 % – как замедлитель схватывания, силиконы или метилцеллюлозу в количестве 0,1-2 % – как стабилизатор пены.

Для производства гипсовых плит с пониженной средней плотностью рекомендуют (пат. 52-32763 Японии, СО4В 21/00, опубл. 24. 08. 1977) в раствор добавлять нормальный α-олефиновый сульфонат с содержанием 10-14 атомов углерода, например алкилбензосульфонат натрия. При этом смесь гипса с добавкой вспенивают воздухом, а затем из этой массы формуют плиты.

Развитием смесителя для приготовления гипсовых поризованных смесей (а. с. 688345 СССР, В28С 5/38, опубл. 1978), содержащего корпус, имеющий загрузочный и разгрузочный патрубки, с трубопроводом для подачи воды и пенообразователя, и расположенным в нем полым валом с распределительной тарелкой, концевая часть которого выполнена перфорированной с расположенными в его полости перемешивающим приспособлением в виде лопастей, а на внешней поверхности вала закреплены радиальные кронштейны с пальцами, причем для повышения эффективности работы путем улучшения качества пены, он снабжен патрубком для подачи сжатого воздуха и, имеющей отверстия на периферийной части, перегородкой, прикрепленной к корпусу по периметру с образованием камер, в каждой из которых расположены радиальные кронштейны с пальцами, перемешивающее приспособление имеет привод вращения с планетарной передачей, на сателлитах которой установлены лопасти, венец жестко закреплен на внутренней поверхности полого вала, причем патрубок для подачи сжатого воздуха расположен соосно в трубопроводе для подачи воды, а последний соединен с полым валом в его концевой части.

Развитием конструкции мешалки непрерывного действия для приготовления пеногипсовых смесей (а. с. 408813 СССР, В28С 5/16, опубл. 1972), содержащей цилиндрический корпус с загрузочными и разгрузочными патрубками, в котором расположен приводной полый вал с распределительной тарелкой, концевая часть которого выполнена перфорированной и имеет закрепленные на ней радиальные кронштейны с параллельными полому валу кольцами, с целью повышения качества смеси за счет обеспечения равномерного распределения пены, является ее выполнение (а. с. 887202 СССР, В28С 5/38, опубл. 07. 12. 1981), с имеющей на внутренней поверхности радиальные ребра, камерой, сообщенной с полым валом и расположенной на концевой перфорированной части вала между распределительной тарелкой и кронштейнами с пальцами, причем последние выполнены полыми и соединены с камерой посредством выполненных в кронштейнах каналов. Мешалка содержит корпус 1 (рис. 56) с загрузочным 2 и разгрузочным 3 патрубками, в котором расположен приводной полый вал 4 с распределительной тарелкой 5. Концевая часть 6 вала 4 выполнена перфорированной и имеет закрепленные на ней радиальные кронштейны 7 с параллельными полому валу 4 пальцами 8. Мешалка выполнена с имеющей на внутренней поверхности радиальные ребра 9 камерой 10, сообщенной с полым валом 4 и расположенной на концевой перфорированной части вала между распределительной тарелкой 5 и кронштейнами 7 с пальцами 8, которые имеют каналы 11 и соединены с камерой посредством выполненных в кронштейнах 7 каналов 12. Вал 4 приводится во вращение от привода 13.

Рис. 56. Мешалка непрерывного действия для приготовления пеногипсовых смесей

При работе от привода 13 (рис. 56) приводится во вращение полый вал 4 с распределительной тарелкой 5 и кронштейнами 7. В загрузочный патрубок 2 подается гипс, одновременно через полый вал 4 в камеру 10 поступает вода с пенообразователем. При интенсивном перемешивании воды с пенообразователем в камере 10 образуется пена, которая через отверстия перфорации части 6 и одновременно через каналы 11 и 12 за счет избыточного давления жидкости внутри полости вала 4 и камеры 10 и под действием центробежных сил, которые возникают при вращении вала, поступает в корпус 1 и равномерно распределяется в гипсовой массе и смесь удаляется через разгрузочный патрубок 3.