Активация цементов

Одна из наиболеепопулярных тем на различных Форумах посвященных пенобетону – несоответствиехарактеристик получаемой продукции с ожидаемой, либо заявленной производителямиоборудования. И на первом месте проблемы с прочностью.

“…беру цемент,рекомендованный технологическим регламентом, опять же рекомендованныйпенообразователь, соблюдаю все дозировки и режимы приготовления, чуть ли немолюсь перед каждым замесом – а на выходе пшик!.....”. Полученный пенобетон:“…разрушается при транспортировке…”, “…. ломается, как только возьмешь вруки…”, “…. протыкается отверткой…”, “….его можно проковырять пальцем ….” ит.д.

Конечно, можнопозубоскалить и посоветовать поковырять пальцем в другом месте, - хотьудовольствие получишь, но давайте рассмотрим проблему с научной точки зрения ис учетом методологии планирования эксперимента.

Итак, - имеем классическую системную флуктационную ошибкувоспроизводимости эксперимента. Иными словами по необъяснимым причинамрезультаты проведения эксперимента (в нашем случае это производство пенобетона)носят случайный характер.

Ранее определились, и пусть это проходит по рангу “Дано”,что результат стабильно достижим при выполнении определенных требований. Внашем случае, исходя из типового технологического регламента производствапенобетона, под таковые подпадают и являются главными:

- характеристика вяжущего;

- характеристики заполнителя;

- характеристики пенообразователя;

- характеристики оборудования;

- требования по дозированию, смешению и приготовлениюкомпонентов;

- требования по последующему уходу за пенобетоном на стадиитвердения и набора прочности

Если Вы предложите подобные начальные условия любомусерьезному экспериментатору он обязательно начнет задавать массу уточняющихвопросов, т.к. данный технологический регламент не способен обеспечить строгуювоспроизводимость результатов в принципе.

Возьмем простейшее – почему Вы решили, что используемыйпенообразователь абсолютно идентичен исходному, принятому в качестве эталонавоспроизводимости? Не будем даже рассматривать недобросовестность производителяпенообразователя – и так хватает случайных факторов. Например, некоторыепенообразователи выпадают в осадок (клее-некалевые и алюмосульфонефтяные),некоторые разлагаются под воздействием ферментов (сапониновый), некоторыеподвержены бактериальному разрушению (ГК), некоторые расслаиваются подостижении граничной концентрации (клее-канифольный) и т.д. Как и где онхранился? При какой температуре? И на сколько пьян был, в конце концов, дядяВася, начерпавший его Вам из бочки. Откуда он черпал? Сверху жижку, или и содна гущечку захватывал?

Даже при самой строгой постановке условий воспроизводимостиэксперимента, тактико-технические и эксплуатационные характеристики дяди Васи вкаждый отдельно взятый отрезок времени и пространства из-за их ярко выраженнойфорс-мажорной природы, конечно, следует исключить – против лома нет приема. Ноостальные то мы должны учитывать. И предвосхищать возможные последствия.

На эту тему много говорено-переговорено, но я возьмусмелость акцентировать внимание на наименее освещенной – на теме вяжущих. Чтообычно у пенобетонщиков подразумевается под вяжущим? – Цемент. Еще иногдауточняется его марочность – М400, М500, М600. Еще более точная характеристика –оговаривается количество минеральных добавок. В ПЦ-500Д0 – их до 5%, вПЦ-500Д20 – до 20% и т.д. Уже кое-что, но все равно абсолютно недостаточно.

(Здесь и далее, всесказанное абсолютно не относится к цементам некоторых развивающихся стран,которые в погоне за “самостiйнiстю” настолько преуспели в данном начинании, чтозабежали даже вперед европейского паровоза, и теперь у них ишлакопортландцемент с содержанием шлака до 35%, в пику москалям, гордоименуется портландцементом второй группы эффективности, - это проходит поразряду “дядя Вася”).

При указании применяющегося цемента необходимо обязательноссылаться на его производителя. В зависимости от особенностей местной сырьевойбазы минералогия цементов разных заводов очень сильно разнится. И в первуюочередь по алюминатности. Бывают низко-, средне- и высоко- алюминатные цементы.И хоть одинаковые марки этих цементов имеют равную 28-ми суточную прочность,кинетика её набора, а также время схватывания и твердения, особенно подвоздействием тормозящего гидратацию цемента пенообразователя, сильно отличаются.Столь же чувствительны разные цементы и к “подстегиванию” их ускорителями. (На примере 7-ми суточной прочности этоочень ярко наблюдается в приводимой ниже таблице. Для 3-х суточной и особенносуточной прочности эта закономерность еще разительней).

Абсолютно не учитывается фактор хранения цемента(маганизирования). Любой цемент при хранении теряет 8 – 15 % своей активностиза месяц!!!!! Причем меньшие числа относятся к низкомарочным, а большие, – квысокомарочным цементам! Всего через пол года хранения и, хоть М600, хоть М500,хоть М400 одинаково благополучно превращаются в М200, а то и хуже. Процесс идетне только от влаги, но и под воздействием атмосферной углекислоты – а для неёдаже битуминизированные шестислойные крафт-мешки помеха не большая. (Проблема серьезная, но решаемая. Более тоговесьма просто, даже в гаражных условиях, получить цемент, который при хранениине теряет а ….набирает! активность, т.н. эффект автоактивизации цемента.Достаточно подробно эта тема освещена в готовящейся к публикации книге “ЗабытыеНоу-хау советской строительной индустрии” серии “Эффективное строительство.Секреты мастерства”)

Потеря активности цементов при хранении, а также отсутствие,дороговизна либо дефицитность свежих высокомарочных цементов пригодных дляпроизводства качественного пенобетона решаема. Для этого необходимо ввести втехнологическую цепочку еще один, достаточно простой агрегат, в котором будетпроводиться предварительная гидратация и механоактивация цемента. Воспроизвестиагрегат по приведенным ниже чертежам весьма просто (см. Приложение 1). И дажене обязательно строго им следовать. Главное - уяснить и реализовать идею.

Более подробное освещение темы, с обязательным (а куда безэтого?) теоретическим экскурсом в теорию гидратации цемента и как “все это”применить на практике будет продолжено в следующем году. А пока результатыэффективности описанного механоактиватора.

Таблица 1

№ п/п	Цемент	Вид цементного теста	Время обработки (мин)	Rсж 7 суточное в кг/см2
1	Щуровский	обычное	-	92.2
		активированное	20	146.0
		-- // --	40	161.4
		-- // --	60	180.1
2	Брянский	обычное	-	90.5
		активированное	20	126.5
		-- // --	40	163.4
		-- // --	60	193.5
3	Белгородский	обычное	-	87.0
		активированное	20	183.3
		-- // --	40	177.7
		-- // --	60	167.7
4	Польша	обычное	-	128.1
		активированное	20	261.9
		-- // --	40	229.1
		-- // --	60	225.1
5	Завод “Гигант”	обычное	-	82.5
		активированное	20	131.7
		-- // --	40	163.1
		-- // --	60	154.0
6	Подольский	обычное	-	227.0
		активированное	30	375.0
7	Краматорский	обычное	-	84.9
		активированное	20	145.0
		-- // --	40	160.0
		-- // --	60	200.0
8	Николаевский	обычное	-	89.3
		активированное	20	186.0
		-- // --	40	177.0
		-- // --	60	137.0
9	Рижский	обычное	-	105.0
		активированное	20	292.7
		-- // --	40	260.0
		-- // --	60	245.0

Примечание:

- прочность определена в 7-ми суточном возрасте для цементаМ400;

- исходные цементы использовались свежие, со сроком храненияне более 1 месяца

(для лежалых цементов в данном комплексном исследованииэкспериментальная проверка не проводилась, но по сведениям других авторов,эксперименты на аналогичном активаторе свидетельствуют, что разница кубиковойпрочности между лежалыми (5 месяцев) и такими-же, но активизированнымицементами:

- в1 суточном возрасте – 10 – 12 раз

- в 3-х суточном возрасте – 5 – 8 раз

- в 7-ми суточном возрасте – 3 – 5 раз

- в 28-ми суточном возрасте – 1.2 – 2 раза

Приложение 1

Цепной смеситель представляет собой конусообразный сосуд излистовой стали, внутри которого находится вертикальный вращающийся вал сприкрепленными к нему цепями. Вал через ременную передачу вращается соскоростью 250 – 300 об/мин от обыкновенного асинхронного двигателя мощностьюоколо 2 кВт на каждые 100 л.объема смесителя.

Вода и цемент, введенные в смеситель в количествах,соответствующие принятому для данного бетона водо/цементному соотношению,подвергаются интенсивному воздействию водяного вихря и движущихся цепей. Приэтом возникает трение между зернами цемента интенсифицирующее его гидратацию. Врезультате через 20 – 60 минут в зависимости от исходных характеристик цементаполучается цементное тесто высокой активности даже из низкомарочных и лежалыхцементов. Особенно эффективна подобная обработка для шлакопортладцементов –после неё они по скорости гидратации они не уступают чистоклинкерным, а то ипревосходят их (см. выше Таблица 1 - Краматорский цемент – шлака до 40%).

Смеситель рассчитан на периодическую выдачу обработанного внужной степени цементного теста, необходимого для работы бетономешалки, впериод времени обработки теста в смесителе.

Конструкция цепного активатора должна удовлетворятьследующим основным условиям. Верхний диаметр должен быть равен высотесмесителя, нижний диаметр (по диафрагме) – половине высоты. Расстояние междуузлами навески цепей – 1/12 – 1/15 высоты вала, по спирали с шагом 90о.

Толщина звена цепи, в зависимости от емкости цепногосмесителя, принимается равной 8 мм (при 100 л), 10 мм (при 150 л), 12 мм (при 200 л) и 16 мм (при 250 – 350 л). Концы цепей должны не доходить до реберна стенках смесителя на 1 – 2 мм.

У диафрагмы ставят 4 нижние цепи не по спирали, а на однойвысоте – для облегчения выгрузки. Диафрагма снабжается отверстиями диаметром 10 мм с промежутками междуними 10 ммвысверленных в цельном листе по концентрическим окружностям.

Для предотвращения излишнего закручивания смеси,интенсификации измельчения и увеличения жесткости конструкции, изнутриконусного корпуса равномерно приваривается 8 ребер из уголка со стороной 20 – 30 мм.

Дозировка цемента и воды производится по весу. Вместе сцементом допускается вводить пластификаторы, ускорители и иные модификаторы.

Цепной смеситель емкостью 300 л. Разработан инж.Криволуцким И.Е. и Бодянским Б.А., впервые опубликован в “Сборник материалов пообмену опытом в строительстве” №6, 1965 г. (1 – загрузочное отверстие, 2 –смотровой люк, 3 – ребра завихрителей, 4 – цепи (положение цепей во времяработы), 5 – диафрагма, 6 – выходное отверстие)