Быстротвердеющие легкие бетоны на цементе мокрого домола.

В книге освещаются результаты проведенных авторами работ по получению удобоформуемых быстротвердеющих легких бетонов на цементе, подвергнутом мокрому домолу в вибромельницах. Детально освещаются те свойства бетонов, которые являются наиболее важными при современных методах изготовления крупнопанельных конструкции в кассетных формах и при вибропрокате: подвижность, вязкость и степень расслаиваемости смеси, способность ускоренно твердеть, деформативные свойства бетонов при нагрузке в ранние сроки (после 1—3 суток твердения), усадка, трещиностойкость и стойкость легких бетонов к переменным воздействиям среды. Рассматриваются также методы регулирования указанных свойств при мокром домоле с добавками. Приводятся результаты проведенных в производственных условиях опытных работ по изготовлению крупных панелей из быстротвердеющего легкого бетона на цементе мокрого домола и экономика такого производства. Книга содержит необходимые практические сведения об оборудовании, автоматизации и наладке вибромельниц для мокрого домола цемента; даны конструктивные решения вибродомолыюго узла. Приведены указания по изготовлению быстротвердеющих легких бетонов на домолотых цементах, а также по наладке и эксплуатации мельниц. Книга рассчитана на инженерно-технических работников предприятий строительной индустрии, проектных и научно-исследовательских организации. «… ПРЕДИСЛОВИЕ Практика крупнопанельного строительства показала, что однослойные панели (в частности, керамзитобетонные) значительно эффективнее многослойных, «технологичнее» их и дают стены лучшего качества. Учитывая, что глинистое сырье для керамзита имеется во многих районах, Совет Министров РСФСР принял предложение Госстроя и Госплана Федерации построить 60 новых цехов и предприятий и довести к концу семилетки годовые мощности по производству керамзита до 6,1 млн. м3. Во многих районах имеется также большое количество сырья для производства аглопорита (золы, слабовспучивающиеся глинистые породы и т. п.). Для дальнейшего повышения технико-экономической эффективности панелей из легких бетонов на пористых заполнителях необходимо внедрить в практику методы уменьшения объемного веса легких бетонов и повышения коэффициента их однородности. Это достигается в первую очередь применением фракционированных и однородных заполнителей, назначением рационального зернового состава, обеспечивающего наиболее выгодное с технической точки зрения внутреннее строение бетона, соблюдением тщательной дозировки составляющих и правильного выбора параметров уплотнения изделий. Для улучшения качества смеси и затвердевшего легкого бетона весьма полезно вводить в его состав поризующие добавки, особенно гидрофобизующие. Бетон высокой степени однородности получается при наиболее компактном размещении и нем пористых заполнителей. Такое размещение заполнителей не случайно и потому легко воспроизводимо, что и дает возможность получать бетон характеризующийся высокими и стабильными показателями основных свойств. Новые прогрессивные методы изготовления панелей (прокат, формование в кассетах) и новые условия их применения (монтаж «с колес» и очень быстрое введение степ в эксплуатацию) выдвигают и новые требования: во-первых, резкое улучшение реологических свойств легкобетонных смесей тля улучшения их удобоформуемости, во-вторых, получение панелей с возможно меньшей влажностью. Изготовление панелей вибропрокатом и другими методами требует от легкобетонных смесей повышенной виброукладываемости (быстрого и хорошего уплотнения при вибрации) и повышенной связности смеси. При формовании в кассетах требуется значительная текучесть смесей при полном отсутствии расслоения. Введение крупнопанельных стен в эксплуатацию вскоре после изготовления панелей, особенно осенью и зимой, требует, чтобы во избежание промерзания и быстро прогрессирующего отсыревания они имели невысокую «производственную» влажность. Это требование осуществимо, если применять такие режимы тепловой обработки, которые обеспечивают не только быстрое твердение, но и некоторую подсушку панелей. Быстрое твердение легкого бетона необходимо при изготовлении панелей методами проката, а также для уменьшения большого расхода металла на кассетные и другие формы путем ускорения их оборачиваемости. Чтобы улучшить удобоформуемость легкобетонных смесей и ускорить их твердение без перерасхода цемента, требуется, как ьто будет показано ниже, специальная подготовка вяжущего, придающая ему нужные свойства. Для этого можно использовать мокрый д о м о л цемента перед изготовлением легкого бетона. Мокрый домол происходит тем легче и эффективнее, чем больше воды (до известного предела) введено в мельницу. При плотных заполнителях эффективное использование цементных суспензий с большим количеством воды возможно лишь в бетонах с малым расходом цемента и в строительных растворах. Наличие же в легких бетонах пористых заполнителей, способных поглощать воду, делает не только возможным, но и желательным применение суспензий со значительным содержанием воды, предел которого определяется началом расслоения суспензий и бетонов. В предлагаемой книге рассмотрены технологические особенности этого приема и результаты изучения комплекса наиболее важных свойств получаемых легких бетонов, освещение которых требуется для практического применения быстротвердеющих легких бетонов. В книге описаны также относящиеся к 1957— 1961 гг. рекогносцировочные работы по ускоренной тепловой обработке легких бетонов при температуре среды выше 100 градусов как совмещающие процесс твердения и сушки. При составлении книги были использованы результаты работ, проведенных канд. техн. наук Л. П. Орентлихер и мною в 1956—1961 гг. в МИСИ имени В. В. Куйбышева и в институтах АСиА СССР (НИИЖБ, БТП ВНИИНСМ), а также результаты опытно-производственного опробования в строительно-монтажном тресте №25 Куйбышевского совнархоза технологии, разработанной авторами. При опытно-производственном опробовании метода и в решении ряда производственных вопросов большую помощь оказали коллектив домостроительного комбината треста №25, главный инженер треста М.К. Ушамирский и кандидат технических наук Н.Я. Спивак. Раздел второй главы четвертой и часть вторая проекта «Указании» написаны инж. В. М. Дерюгиным, все остальные разделы книги – канд. техн. наук Л. П Орентлихер и мною. Действительный член АСиА СССР, заслуженный деятель науки и техники, профессор Н.А. Попов. …» «… ВВЕДЕНИЕ Важнейшим звеном индустриализации строительства является широкое внедрение крупноразмерных детален, в том числе из легких бетонов на керамзите и других пористых заполнителях. Для улучшении технологии легких бетонов и возможности внедрения прогрессивных методов изготовления легкобетонных панелей решающее значение приобретают удобоформуемость легкобетонных смесей и повышенная скорость твердения изделий. Одним из основных путей ал я достижения этих целей должна явиться специальная подготовка вяжущих, заключающаяся в мокром домоле их с различными добавками. Такая подготовка обеспечивает одновременно и лучшее использование вяжущих в бетонах на пористых заполнителях. Исследования НИИЦемента, СоюзДорНИИ, б. ВНИИТИСМа. НИИЖБа, НИИЖелезобетона, Гипроцемента и других организаций показали, что тонкоизмельченные цементы с оптимальной дозировкой гипса, имеющие удельную поверхность 4500 — 5000 см2/г, могут стать быстротвердеющими и удовлетворять требованиям ВТУ на быстротвердеющий цемент. Наметившаяся тенденция к увеличению тонкости помола цемента подтверждается и зарубежным опытом. Так, бельгийский быстротвердеющий цемент «Рекобур» имеет удельную поверхность 5300 см2/г (по воздухопроницаемости) и через сутки дает прочность на сжатие около 400 кГ/см2. В Англии, Испании, Франции, Ирландии и ряде других стран имеются специальные быстротвердеющие цементы, к которым предъявляют повышенные требования по тонкости измельчения. Известно, что повышение тонкости измельчения цемента методом сухого помола па шаровых мельницах вызывает падение их производительности, а также и без того невысокого коэффициента полезного действия. Кроме того, тонкоизмельченные цементы и другие вяжущие теряют активность гораздо быстрее, чем цементы с менее развитой поверхностью зерен. Предложенный и детально разработанный С. В. Шестоперовым и его сотрудниками Ф. М. Ивановым и Т. Ю. Любимовой, а также С. М. Рояк, 3. Л. Данюшевской и другими мокрый помол клинкера можем служить одним из средств увеличения тонкости помола. При мокром помоле как клинкера, гак и цемента повышается производительность мельниц и уменьшаются затраты электроэнергии [1, 2. 3, 4, 5 и др.]. При мокром помоле исчезают воздушные буферные оболочки вокруг зерен цемента, снижающие эффективность работы мелющих тел. По В. Н. Юнгу [6], в крупных шаровых мельницах при мокром помоле можно получать цемент с удельной поверхностью 5000 см2/г и более. П. А. Ребиндер, Г. И. Логгинов считают, что помол в водной среде способствует лучшему диспергированию зерен цемента благодаря понижению их твердости и адсорбционному диспергированию [7 и 8]. М. А. Маркелов [9], А. С. Бухман [10 и 11], Б. Г. Скрамтаев и А. А. Будилов [12, 13 и 14], Н. А. Мощанский [15 и 16], А. М. Щепетов и А. В. Гервер [17], В. В. Товаров, А. И. Степанова [18] и др. домалывали цемент мокрым способом, применяя различные механизмы, и получали значительное ускорение твердения бетонов, изготовленных на таких цементах. В результате указанных и ряда других работ было установлено, что мокрый домол без добавок и с добавкой гипса, помимо значительного повышения интенсивности твердения, особенно в ранние сроки, увеличивает прочность цементного камня, раствора и бетона. В 1947 г. В. Н. Юнг и Ю. М. Бутт [19] предложили производство шлаковых цементов мокрым помолом. Эта идея получила дальнейшее развитие в ряде других исследований [20, 21, 22 и др.]. Большие практические работы по получению мокрым измельчением шлаковых цементов в шаровых мельницах проведены во Франции, Бельгии и Англии, где из бетонов с использованием этих цементов построены массивные сооружения, например плотины [86. 87 и др.]. В СССР в г Рустави работает установка для мокрого помола вяжущих в шаровых мельницах [23]. Мокрый помол клинкера, как и мокрый домол цемента в шаровых мельницах, требует много времени (длится часами), причем шлам в период измельчения разогревается и загустевает. В этих условиях требуется ряд специальных организационно-технических мероприятий для эффективного использования больших масс шлама. В последнее время работы по увеличению тонкости помола цемента в СССР, Англии и других странах базируются на применении более эффективных механизмов и, в частности, вибромельниц [24, 89 и др.]. При мокром домоле цемента в вибромельницах отпадает ряд серьезных недостатков, присущих мокрому домолу в шаровых мельницах. Вибрационные воздействия поддерживают систему «цемент — вода» в состоянии тиксотропного разжижения, при котором облегчаются условия диспергирования цементных зерен. В ФРГ мокрый домол цемента осуществляют на вибромельницах фирмы «Гумбольд», мельницах тина «Palla R» (89] и т. п. В Англии получил распространение мокрый домол цемента в вибромельницах производительностью 2 – 4 т/ч. В 1954—1955 гг. в б. Академии архитектуры СССР и в МИСИ имени Куйбышева под руководством проф. Н. А. Попова [25 — 29]. Я. Ш. Штейном [30] и А. И. Домокеевой [31] были проведены рекогносцировочные работы по мокрому вибродомолу цемента. Эти работы наметили особо перспективные возможности использования мокрого домола цемента с различными добавками для легких бетонов на пористых заполнителях, для строительных растворов, ячеистых бетонов и тощих бетонов при сильно уменьшенных расходах цемента. В 1956 — 1961 гг. под руководством Н. А. Попова Л. П. Орентлихер провела ряд работ по выявлению основных свойств как цементов мокрого домола, так и легких бетонов на их основе [32 — 37]. В этих работах, выполненных в МИСИ имени Куйбышева, НИИЖБе и б. ВНИИТИСМе, были определены оптимальные условия мокрого домола в вибромельницах, реологические свойства суспензий на домолотых цементах, а также исследованы удобоформуемость легкобетонных смесей, твердение их при различных режимах, деформативные свойства под нагрузкой после коротких сроков твердения (1—3 суток), усадка и трещиностойкость, морозостойкость, стойкость к многократным сменам увлажнения — высыхания и другие свойства. Результаты этих работ показали ряд значительных преимуществ легких бетонов при использовании домолотых цементов: быстрое нарастание прочности, повышенную прочность при сохранении благоприятного комплекса деформативных свойств, повышенную стойкость, возможность уменьшения расхода цемента, уменьшения веса и др. В 1957 г. Л. Н. Поповым, а в 1958 г. 3. Г. Гильденбергом, Е. Г. Отаровой и В. Г. Трифоновой с участием М. Л. Моргулиса были проверены результаты работы Н. А. Попова и Л. П. Орентлихер по мокрому домолу цемента в вибромельницах, но с использованием суспензий для изготовления ячеистых бетонов на цементе мокрого домола. Усовершенствованием технологического процесса производства газобетона путем мокрого вибродомола его составляющих занимались Г. Куннос, Б. Линденберг и В. Рейнис, получившие весьма интересные результаты [38]. Н. Я. Спивак подтвердил полученные нами результаты мокрого домола цемента для легкобетонных изделий на пористых заполнителях. В 1960 г. в БТП ВНИИНСМ под руководством В. М. Дерюгина была спроектирована установка для мокрого домола цементов на имевшихся вибромельницах М 200 и М 230. Установка была осуществлена на заводе керамзитобетонных панелей треста №25 в г. Новокуйбышевске и на ней были проведены опытно-промышленнные работы, показавшие принципиальную эффективность мокрого вибродомола. Одновременно был вскрыт ряд недостатков установки, намечены способы их устранения и пути дальнейшего улучшения. На основе данных, полученных главным образом в лабораторных работах, и производственного опробования указанной установки был составлен проект «Указаний по изготовлению быстротвердеющих легкобетонных изделий на цементе мокрого домола, выбору и эксплуатации оборудования»