Неавтоклавный газобетон на основе местных материалов

НЕАВТОКЛАВНЫЙ ГАЗОБЕТОН НА ОСНОВЕ МЕСТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

,
Полтавский государственный технический университет имени Юрия Кондратюка, Украина

От редакции:

Обретение советскими республиками суверенитета де-факто не устранило проблем, общих для всех бывших республик. Получив любезно предоставленный нашими коллегами из журнала "Бетон и железобетон в Украине" материал о неавтоклавном газобетоне, мы констатируем наличие таких же проблем у нас в Сибири, как и в Полтаве.

Повышенные требования по энергосбережению в промышленности и строительстве, в частности к теплозащите ограждающих конструкций зданий требуют увеличения объема выпуска эффективных стеновых материалов с высокими теплозащитными свойствами. Наиболее конкурентоспособным традиционно используемому кирпичу и керамзитобетону является ячеистый газобетон, преимущества которого широко известны.

Наиболее изучен газобетон, в технологии производства которого для поризации смеси вяжущего и песка используется газообразователь — алюминиевая пудра. Особенностью этой технологии является необходимость тонкого помола составляющих компонентов в шаровых мельницах и использование для твердения автоклавов. К сожалению, на нынешнем этапе развития технологии производства ячеистых бетонов, в условиях резкого повышения цен на энергоносители, целесообразно обратить внимание на производство неавтоклавных ячеистых бетонов.

Задачей настоящего исследования, проведенного на кафедре строительных конструкций, изделий и материалов, является получение неавтоклавного газобетона, отвечающего требованиям стандартов.

В работе использовали цемент Балаклеевского завода ПЦ И/А-Ш-400Н и немолотый полтавский кварцевый песок с модулем крупности 1,0 и содержанием в песке фракции 0,16 мм от 50 до 70%. В качестве парообразователя взята алюминиевая пудра ПАП-1. Для регулирования процесса вспучивания газобетонной смеси применяли каустическую соду и натрий едкий технический. Были подобраны конструкционно-теплоизоляционный газобетон [1], марка бетона по средней плотности Д800 и класс прочности на сжатие В3,5 [2].

Известно, что при получении газобетонных изделий очень важно соответствие между окончанием вспучивания и началом структурообразования ячеистой смеси [3]. Так, при формировании пористой структуры газобетонов определяющим является строгое выдерживание определенных зависимостей в системе "реологические характеристики смеси

— температурные параметры массы

— длительность газовыделения, что приводит к усложнению процесса управления режимом формования пористой структуры, кроме того, в межпоровых перегородках могут возникать трещины и другие дефекты. Связано это с тем, что количество газообразователя в различных микрообъемах массы и зарождающихся порах неодинаково, в результате между соседними порами возникает перепад давления, что приводит к прорыву газом межпоровой перегородки и выравниванию давления. Прорыв газом, как правило, происходит на заключительных стадиях вспучивания, и в этот период реологические параметры массы препятствуют самопроизвольной ликвидации дефекта. На ранних стадиях порообразования вязкость массы такова, что место прорыва затягивается, и поверхность поры остается гладкой. Таким образом, нарушение этого соответствия приводит к ухудшению свойств готовых изделий. Поэтому в исследованиях особое внимание было уделено изучению процесса вспучивания ячеистой смеси и его регулирования с помощью температуры и введения химических добавок.

Процесс вспучивания ячеистой смеси изучали на специально разработанном приборе с записью на самописце (рис 1).

Растворную смесь приготавливали в лабораторном скоростном смесителе продолжительностью перемешивания две минуты. Далее определяли среднюю плотность растворной смеси, а затем вводили заранее приготовленную омыленную водную суспензию алюминиевой пудры и перемешивали еще одну минуту. После чего сразу смесь выгружали в металлический цилиндр, предварительно нагретый до заданной температуры, и ставили его в термостат; подводили поплавок к растворной смеси и производили запись процесса вспучивания смеси и определяли плотность ячеистой смеси.

На рисунке 2 представлен график процесса вспучивания ячеистой смеси.

На графике начало вспучивания представлено четырьмя минутами, вспучивание — от 4 до 10 минут, таким образом, длительность процесса вспучивания занимает 14 минут. Кроме того, по графику возможно определять количество газа, выделяемого за определенный период времени, что исключает предварительное определение активного алюминия в пудре при подборе состава газобетона. Такой прибор позволяет за один прием определить шесть параметров ячеистой смеси.

Изучение процесса вспучивания ячеистой смеси проводилось с помощью математико-статистических методов планирования экспериментов. В качестве варьированных факторов использовали температуру смеси и количество химических добавок при постоянном составе газобетона. Факторы варьировались на трех уровнях — среднем, нижнем и верхнем, отстоящих от основного на одинаковую величину. Для проведения экспериментов был выбран линейный план при числе факторов k = 2.

Таблица 1

Результаты проведения экспериментов с использованием добавки Na2 CO3

Матрица планирования	Параметры вспучивания ячеистой смеси, мин
Хк (Na2 103)	Х2 (Температура)	Начало вспучивания	Вспучивание	Д лительность процесса
+	+	4,5	3,5	8
-	+	4	4	8
+	-	9,5	15	24,5
-	-	12	21	33
0	0	4,5	6	10,5
0	0	4,7	5,5	10,2
0	0	4,8	6	10,8

В результате проведения экспериментов были получены следующие данные, которые приведены в таблицах 1-2. По результатам опытов вычислены коэффициенты уравнений и проведен статистический анализ линейных зависимостей. На рисунке 3 представлен график зависимости средней плотности ячеистой смеси от ее температуры и количества введенной добавки.

Анализ полученных результатов показывает, что быстрее начинается вспучивание при использовании добавки NaOH, а процесс вспучивания протекает быстрее с добавкой Na2CO3. При этом было установлено, что использование добавок дает возможность отказаться отподогрева смеси, что открывает новые возможности по уменьшению себестоимости продукции и повышению ее качества. Анализ графика 3 показывает, что с увеличением количества щелочи плотность смеси уменьшается, а при содержании ее 0,9% от массы цемента температура незначительно влияет на уменьшение плотности.

Использование разработанного прибора и методики для изучения процесса вспучивания в сочетании с ПЭОМ позволяет оперативно производить расчет и корректировку состава газобетона с учетом свойств исходных материалов, как в лабораторных, так и производственных условиях.

С учетом полученных данных были изготовлены и проверены на соответствие требованиям стандарта газобетонные образцы [4].

Таким образом, использование вышеперечисленных технологических приемов позволяет оптимизировать компонентный состав исходной смеси в процессе формирования пористой структуры и получать газобетонные изделия безавтоклавного твердения различной средней плотности и с необходимыми строительно-техническими свойствами. Кроме того, вводимые добавки позволяют оказывать влияние на формирование структуры газобетона с преобладающим размером пор 1 —2 мм.

Составы газобетона по рецептуре кафедры использованы Полтавским предприятием "АТЕПС" при изготовлении мелких стеновых блоков. Блоки изготовлялись в специально разработанных индивидуальных формах. После предварительного выдерживания изделия подвергались тепловой обработке или твердели в естественных условиях. Изготовленные блоки использовались в кладке стен без раствора с защитой наружной поверхности стены в половину кирпича или покрытием атмосферостойкими фасадными красками.

Рисунок 3. Зависимость средней плотности ячеистой смеси от ее температуры и количества введенной добавки NaOH

Таблица 2 Результаты проведения экспериментов с использованием добавки NaOH

Матрица планирования	Параметры вспучивания ячеистой смеси, мин
ХА(NaOH)	Х2 (Температура)	Начало вспучивания	Вспучивание	Длительность процесса
+	+	2,5	9	11,5
-	+	2,5	9,5	12
+	-	7	50	57
-	-	10	54	64
0	0	3,5	11	14,5
0	0	3	10	13
0	0	4	11	15

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

СН 277-80. Инструкция по изготовлению изделий из ячеистого бетона. Госстрой СССР. — М.: Строй издат, 1980

ДСТУ БВ.2.7-45-96. Строительные материалы. Бетоны ячеистые. Технические условия.

Ячеистые бетоны: научные и практические предпосылки дальнейшего развития. // Строительные материалы. — 1994. - №4 С.11-15

ГОСТ 21520-89. Блоки из ячеистых бетонов стеновые мелкие. Технические условия

Автор: В. А. КОНДРАТЕНКО, к. т. н., Почетный строитель России, им. », зав. отделом Новых технологий В. М. КОМОВ, к. т. н, Почетный строитель России, (Москва)
Дата: 12.11.2003
"СтройПРОФИль" №2