Ячеистый бетон для ограждающих изделий высотных зданий (стр. 4 )

За рубежом в производстве ячеистого бетона широко используют золы. Однако анализ исследований по золам Экибастузского региона показал, что имеются прямо противоположные суждения о возможности исполь­зования ее в ячеистых бетонах. Наши исследования золы-уноса от сжигания угля Экибастуза показали, что химический состав соответствует требованиям, предъявляемым к золам в Германии (фирма «Маза-Хенке») и Венгрии (см. таблица 4).

Таблица 4 – Химический состав золы-уноса

Страна	Содержание оксидов, %
SiO2	AI2O3	Fe2O3	CaO	п. п.п
Казахстан	59,2	26,5	6,22	3,7	2,25
Германия Маза-Хенке	50,0	10-30	10,0	5,0	5,0
Венгрия	40,0	35,0	18,0	10,0	5,0

Минералогический состав золы-унос: корунда 5-10, стеклофазы 60-65, полевого шпата 5-10, аморфизированных глинистых частиц 10-15, кальцита, гидрограната, муллита, оксида железа 3, зольность угля до 40%, Sуд. - 2800-3000 см2/г. Эксперименты показывают, что в ячеистых золобетонах можно использовать (утилизировать) до 350 кг золы на кубометр изделия, физико-механические свойства и стойкость соответствуют требованиям ГОСТ, то есть зола-унос, полученная от сжигания угля Экибастузского угольного бассейна, является ценным сырьем для производства ячеистых бетонов. В ячеистых бетонах используют электротермофосфорный гранулированный шлак ПО «Фосфор», удовлетворяющий требованиям СТ РК-935-92. Однако, наши исследования показали, что в нормативах отсутствует главный, столь необходимый для получения качественного ячеистого бетона показатель – это количество стеклофазы.

Основным стеклообразующим оксидом в шлаке является пятиоксид фосфора Р2О5, от его количества зависит и количество стеклофазы.

Нами установлено, что действительно содержа­ние Р2О5 в охлаждаемом расплаве существенно влияет на количество стеклофазы, так, при содержании Р2О5, равном 2,75%, наличие стеклофазы 97%, при Р2О5, равном 2,02%, – 94%, а при содержании Р2О5, равном 1,4%, –88%.

В утвержденных нормах на шлак содержание Р2О5 должно быть не более 2,5%, это ограничение связано с выделением или образованием различных вредных соединений выше санитарных норм. Но для полу­чения качественного ячеистого бетона можно обойтись и без выхода за рамки норм,

для этого необходимо ограничить нижний предел со­держания Р2О5, равный 1,5% и верхний предел 2,5%, когда содержа­ние стеклофазы находится в пределах 90-95%, а этого достаточно для получения шлака с необходимыми для нас параметрами. В исследованиях по производству фосфора показано, что содержание Р2О5 в шлаке можно регулировать технологическими прие­мами при кремневосстановительном процессе, т. е. можно менять количество стеклофазы в шлаке.

Третий раздел посвящен совершенствованию технологии, структуры и свойств ячеистых бетонов (пенобетона и газобетона) пониженной плотности. Современные технологические нормы для проектирования ограждающих конструкций потребовали привлечения строительных материалов с меньшим в 3-4 раза коэффициентом теплопроводности по сравнению с традиционным кирпичом. Существенное ужесточение нормативных требований привело к необходимости снижения средней плотности пенобетона: конструктивно-теплоизоляционного – с 850-750 до 600-500 кг/м3, а теплоизоляционного - с 400-350 до 300-200 кг/м3.

Значительное снижение плотности неавтоклавного пенобетона отрицательно сказывается на качественных характеристиках ячеистой структуры и физико-механических свойствах пенобетонных материалов, получаемых традиционными методами и оборудованием.

Основные недостатки традиционного пенобетона – усадка пенобетонной смеси в форме, необходимость послойного бетонирования слоями до 50-80 см при применении материала в монолитном домостроении, возможность расслоения пенобетонной смеси при транспортировке как пневмонасосами, так и автотранспортом, образование придонной плотной корки за счет седиментации твердых частиц.

К преимуществам технологии пенобетона относится пониженная зависимость процесса поризации и конеч­ных свойств материала от внешних факторов и возмож­ность направленно регулировать объем и характер пористой структуры материала, которая определяет повышенную стабиль­ность технологических процессов и качественных пока­зателей пенобетонных материалов.

У ячеистых бетонов одинаковой плотности, но изготовленных по
разным технологиям имеется значительное различие в коэффициенте теплопроводности. В этом случае сказывается влияние геометрии порового
пространства и дифференциальной пористости. Повышению теплозащитных свойств ячеистых бетонов способствует применение при их изготовлении компонентов, характеризующихся пониженной теплопроводностью (например, зола, шлак).

Для повышения теплотехнических характеристик ячеистого бетона необходима оптимизация технологических параметров, обеспечивающих получение пенобетона малой плотности и наибольшей прочности. С этой целью экспериментально нами было проверено влияние водотвердого отношения, расхода пенообразователя и отношения кремнеземистого компонента к вяжущему (С) на основные свойства пенобетонной смеси и пенобетона.

После статистической обработки результатов экспериментов была получена количественная зависимость средней плотности пенобетона от исследуемых технологических факторов: для того чтобы снизить плотность пенобетона по сравнению со средним уровнем, надо увеличивать значения всех трех исследуемых факторов, то есть расход порообразователя и В/Т оказывает сравнительно большее влияние на снижение плотности бетона, чем отношение кремнеземистого компонента к вяжущему (С).

Анализируя количественную зависимость прочности пенобетона в 28-суточном возрасте от расхода пенообразователя, В/Т и отношения кремнеземистого компонента к вяжущему (С) мы установили, что прочность бетона снижается как при повышении расхода пенообразователя, В/Т, так и отношения кремнеземистого компонента к вяжущему (С):

- на снижение прочности пенобетона большее влияние оказывает В/Т и отношение массы кремнеземистого компонента к вяжущему (С), причем наблюдается значительное увеличение прочности пенобетона при повышении водотвердого отношения. Если при В/Т=0,35 прочность пенобетона, рав­ная 1,5 МПа, получена при средней плотности пенобетона, равной 530 кг/м3, то при В/Т = 0,6 прочность пенобетона, равная 1,5 МПа, получена при средней плотности пенобетона, равной 450 кг/м3. Получение более высоких прочностей пенобетона с переходом на смеси, характеризующиеся более высокими В/Т, и соответственно высокой текучестью объясняется образованием пор правильной сферической формы и улучшением фазового состава межпустотного материала.

Таким образом, с увеличением В/Т наблюдается резкое изменение характера пор - от агрегатов пор вытянутой нечеткой формы к цепочкам круглых пор, отделяющихся друг от друга перетяжками, и, наконец, к одиночным порам правильной сферической формы, что обеспечивается применением пенобетонных смесей с повышенными В/Т и пластичной консистенции.

Такая же оптимизация технологических параметров необходима и для газобетона с целью получения малой плотности и наибольшей прочности.

Экспериментально было проверено влияние водотвердого отношения, расхода газообразователя и температуры воды затворения на основные свойства газобетона.

В качестве параметров оптимизации были приняты: средняя плотность, прочность при сжатии, а также текучесть и температура газобетонной смеси. В процессе исследования постоянными для всех составов приняты: отношение массы кремнеземистого компонента к вяжущему (С=0,33), дисперсность сырьевых материалов, режим тепловой обработки (3+8+ест. охл. при температуре выдержки 85±50С).

Результаты определения прочности и плотности газобетонов оптимальных составов подтвердили правильность выбранных технологических параметров, обеспечивающих получение газобетона максимальной прочности при заданной плотности.

Нами установлено, что наиболее эффективными химическими добавками, способствующими стабилизации структуры и получению пенобетона минимальной плотности, являются алюмосодержащие компоненты (хлорид алюминия, сульфат алюминия).

Также проведены исследования по влиянию комплексной добавки тринатриифосфата (ТНФ), являющейся интенсификатором структурообразования, и триэтаноламина (ТЭА), влияющего на фазовый состав цементирующего вещества. Экспериментально проверено влияние расхода ТЭА (% от цемента), расхода ТНФ (% от цемента) и времени перемешивания пенобетонной смеси. Во всех рассмотренных случаях минимальная плотность получена при увеличении расхода ТНФ и времени перемешивания более 4 мин.

Таким образом, введение добавок ТЭА 0,25% и ТНФ 0,20% от веса цемента обеспечило возможность получения пенобетона плотностью 320 кг/м3 и прочностью 0,45 МПа.

Сравнивая прочностные показатели неавтоклавных пенобетонов и газобетонов, мы установили, что прочностные показатели в зависимости от плотности близки между собой и довольно высокие.

Результаты определения прочности и плотности пенобетонов и газобетонов оптимальных составов подтвердили правильность выбранных технологических параметров, обеспечивающих получение ячеистых бетонов максимальной прочности при заданной плотности и удовлетворяющим требованиям ГОСТ и нормам теплосопротивления, предъявляемым к ограждающим изделиям и конструкциям по СНиП II-3-79.

Четвертый раздел посвящен неавтоклавному ячеистому бетону с улучшенными физико-техническими и теплотехническими свойствами.

Неавтоклавное производство ячеистого бетона является весьма перспективным. В мире накоплен производственный, экспериментальный и теоретический материал для совершенствования теоретических и технологических основ изделий и конструкций из неавтоклавного ячеистого бетона. Однако, в теории и практике при производстве и эксплуатации
изделий из неавтоклавного ячеистого бетона имеется ряд нерешенных проблем - это наряду со значительны­ми колебаниями по плотности высокая влажность изделий после тепловой обработки (до 45% по массе) и, соответственно, высокая усадка (до 4 мм/м); значительный расход цемента (до 400 кг/м3 и более), появление трещин и не­возможность производить крупногабаритные изделия, что практически сдерживает его широкое использование в строительной практике.