09.07.2008 14:34:32
В истории науки можно насчитать множество случаев, когда великие изобретения и достижения находили достойную оценку только после многолетнего периода забвения. Не исключением в этом плане стало и бетоноведение.
Мы вновь «открываем» давно открытое, и исследуем уже исследованное. Хотя золотое правило любого исследователя – прежде чем что либо изобретать, - изучи труды предшественников.
Метод вибровспучивания в технологии ячеистых бетонов, как раз тот случай, когда замечательная технология как раз и не была забыта. По этому методу работали и работают множество заводов производящих газосиликаты в промышленных объемах.
Но оказывается(как раз это то и забыли), что данный метод вполне реализуем и в технологии ячеистых бетонов неавтоклавного твердения. Мало того он способен кардинально изменить технологический регламент производства пенобетона и газобетона.
В строительной специализированной периодике можно встретить множество упоминаний о методе вибровспучивания. Причем авторы, в большинстве своем, всегда аппелируют к неким трем первоисточникам – начальным исследованиям, заложившим основу этого метода.
Эти три бесценные брошюры, которые «живьем» никто не видел, но на которые все ссылаются мы и приводим в цикле «Наследие».
Государственный комитет Совета Министров РСФСР по делам строительства (ГОССТРОЙ РСФСР)
Центральный комитет профсоюза рабочих строительства и промстройматериалов.
Республиканский Научно-Исследовательский Институт местных строительных материалов ВСНХ (РОСНИИМС)
Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт новых строительных материалов АСиС СССР (ВНИИНСМ)
ПРОИЗВОДСТВО ИЗДЕЛИИ ИЗ ЯЧЕИСТОГО СИЛИКАТНОГО БЕТОНА МЕТОДОМ ВИБРОВСПУЧИВАНИЯ
(доклад к семинару по обмену передовым опытом в производстве и применении изделии из силикатобетона)
Москва I960
к.т.н. Левин С.Н. (НИИжелезобетон)
к.т.н. Меркин А.П. (МИСИ им. Куйбышева)
За последнее время многими научно-исследовательскими организациями проведены значительные экспериментальные работы в области технологии ячеистых силикатных бетонов.
Общим для всех исследований является следующая технологическая схема изготовления образцов:
а) помол кремнеземистого компонента и извести на шаровых или вибрационных мельницах
б) приготовление ячеистой массы из извести, кремнеземистого компонента, газообразователя, воды и добавок, стимулирующих скорость газовыделения и схватывания массы
в) приготовление растворной смеси в вертикальных газобетономешалках
г) формование изделий, выдержка их перед автоклавной обработкой, вызревание и срезка горбушки, разрезка изделий
д) автоклавная обработка
е) распалубка изделий
Однако принятая технология газосиликата при всей своей простоте страдает одним существенным недостатком: свежеизготовленная ячеистая масса имеет невысокую структурно-механическую прочность в процессе "вызревания", что препятствует созданию поточной линии производственного процесса.
Проведенная нами работа имела своей целью интенсифицировать процесс производства газосиликата, повысить прочность и стойкость и создать условия для организации поточной линии производства.
Как известно, решающее влияние на получение газосиликатных изделий заданных объемного веса и физико-механических свойств оказывают пластично-вязкие свойства известково-песчаных растворов для получения ячеистой массы. Такие растворные смеси представляют собой технические высококонцентрированные водные суспензии и относятся к пластичным дисперсным системам. При напряжении ниже предела текучести они испытывают только упругие деформации, за пределом текучести - обнаруживают остаточные (пластические) деформации.
Реологические свойства такой дисперсной системы характеризуются двумя физическими константами: предельным напряжением сдвига и коэффициентом пластической вязкости.
Если величина предельного напряжения сдвига больше, чем подъемная сила пузырьков газа, то раствор не вспучивается, если же коэффициент пластической вязкости слишком мал - происходит прорыв газов и масса оседает.
Таким образом, необходимо строгое соответствие газовыделения в растворной смеси с ее структурно механическими свойствами.
Решающим фактором определяющим пластично-вязкие свойства растворных смесей, является водо/вяжущее отношение (отношение воды к весу всех сухих материалов). Для уменьшения предельного напряжения сдвига и обеспечения полного процесса вспучивания в смесь для ячеистого бетона вводятся значительные количества воды. Так, для газосиликата водо/вяжущее отношение составляет 0.50 – 0.60. Огромный избыток воды, уменьшая предельное напряжение сдвига, вместе с тем понижает пластическую вязкость системы, от чего падает газоудерживающая способность массы и происходит прорыв газа, что на производстве принято называть "кипением". Кроме того, избыток воды резко понижает структурную прочность ячеистой массы, в связи с чем необходима длительная выдержка изделий до автоклавной обработки. Время "вызревания" изделий до придания ячеистой массе прочности, достаточной для ее разрезки и транспортировки, должно составить 6 - 12 часов. В это время, во избежание оседания массы и нарушения структуры, формы должны оберегаться от сотрясения и передвижения.
Таким образом, на первый взгляд создается неразрешимая альтернатива: нельзя уменьшать "водо/вяжущее" отношение, ибо это лишит растворную смесь возможности вспучиваться, с другой стороны - высокое содержание воды затворения не позволяет создать в производстве ячеистых бетонов какую бы то ни было линию формования изделий.
В производстве обычных бетонных изделий для ограничения до минимума содержания воды давно уже пришли к искусственному приему улучшения подвижности смеси. Таким приемом является вибрирование бетонной смеси. При вибрировании резко уменьшается внутреннее трение в массе, отчего происходит мгновенная релаксация напряжений.
Вибрация, таким образом, имеет своим результатом превращение бетонной смеси в состояние, близкое к жидкому, в состояние разжижения. Такое превращение бетонной смеси или раствора объясняется следующим. В обычном состоянии бетоны и растворы обладают структурой, которая обусловливается особыми свойствами воды затворения и силами молекулярного сцепления. Если привести бетонную смесь в состояние вибрации, то зерна смеси приходят в движение. При этом происходит разрушение структуры дисперсной системы, а вместе с тем и иммобилизация значительной части воды из сольватных оболочек. Это равносильно введению в смесь новых добавок воды. В бетонной, смеси относительное движение зерен компонентов при вибрации приводит к тому, что равнодействующая их движения стремится расширить занимаемый смесью объем во всех направлениях, создавая "активное" давление.
Это "активное" давление оказывает сопротивление внешнему давлению, собственному весу и силам сцепления частиц, заставляя зерна последовательно удаляться друг от друга на короткие промежутки времени. В обычной бетонной смеси между разошедшимися в разные стороны зернами вклиниваются вышележащие частицы, от чего в общем плотность массы повышается.
Другое положение имеет место при вибрировании растворной смеси для ячеистого бетона. Масса в момент вибрации испытывает внутреннее давление, вызываемое процессом газовыделения в смеси. Поэтому пустоты, образующиеся в вибрируемой смеси заполняются пузырьками газа, стремящегося увеличить свой объем. Таким образом, если обычные бетонные смеси в результате вибрации, последовательно двигаясь вниз уплотнятся, то при вибрировании раствора с газообразователем происходит вспучивание - масса движется вверх.
Процесс совмещения вспучивания ячеистого бетона с вибрацией назван нами вибровспучиванием.
Метод вибровспучивания имеет ряд качественных отличий от обычного процесса вспучивания:
1. Ускоряются реакции гидратации вяжущего. Ускорение реакции вызывается следующими причинами: при гашении извести вокруг ее частиц образуется диффузный слой, который препятствует обмену, а тем самым и дальнейшей гидратации. При вибрировании зерна раствора приходят в движение, отчего происходит разрушение диффузионного слоя, обнажаются непогасившиеся поверхности, поступают новые порции воды, слабо насыщенные гидратом окиси кальция. Ускорение гидратации и уменьшение водовяжущего отношения приводят к тому, что значительно быстрее растет температура в смеси. В свою очередь, как показали работы Ниббса, скорость реакции гидратации извести увеличивается вдвое при повышении температуры среды на каждые 10°С.
2. Несравнимо быстрее заканчивается процесс газовыделения. Более высокая температура смеси и непрерывный обмен продуктов взаимодействия чистой щелочью обусловливает окончание процесса газовыделения в течение 60 - 90 секунд.
3. Уменьшается трение вспучивающейся массы о стенки формы. В спокойной форме движение массы вверх тормозится боковыми стенками формы, и если отношение площади бортоснастки к свободной поверхности бетона велико, то наблюдается заметная кривизна поверхности массы или, как обычно говорят, образуется "горбушка".
Вибрация сопровождается наибольшим разжижением массы у стенок формы, поэтому сводится на нет "телескопический эффект" вспучивания, бетон в форме не имеет "горбушки", и при правильно подобранной высоте заливки раствора в форму можно довести до минимума образование излишков ячеистой массы.
4. Очень быстро нарастает структурная прочность массы. Большая скорость гидратации извести, уменьшенное водо/вяжущее отношение, высокая температура смеси, быстрое прекращение газовыделения, уплотнение стенок газовых пор за счет вибрации - все это приводит к значительно более быстрому нарастанию структурной прочности ячеистой массы. В связи с этим появляется возможность во много раз сократить время "вызревания" изделий.
5. Происходит непрерывное перемещение газовых пузырьков, однако, относительно высокая пластическая вязкость растворной смеси препятствует их объединению. Поэтому вибровспученные газосиликаты отличаются мелкой однородной структурой пор.
Разработка технологических параметров производства газосиликата методом вибровспучивания производилась в лабораториях НИИЖелезобетона Главмоспромстройматериалы и МИСИ им. Куйбышева, а также на Люберецком заводе силикатного кирпича.
В качестве исходных материалов применялась тонкомолотая известь-кипелка с удельной поверхностью от 5000 до 8000 см2/г активностью 55 - 90%, песок Люберецкого карьера молотый до 2000-4000 см2/г, пудра алюминиевая ПАК-3, гипс двуводный.
Для лабораторных работ использовалась трехчастотная виброплощадка, одночастотная площадка Кузнецова-Десова, а для формования крупных изделий 5-тонная вибрационная площадка и поверхностные вибраторы (как навесные) типа С-414.
В процессе исследования устанавливалось оптимальное водо/вяжущее отношение для различных значений объемного веса, температура воды затворения, длительность перемешивания, длительность и амплитуда вибрации, длительность выдержки образцов до автоклавной обработки. Необходимо отметить, что расход алюминиевой пудры принимался такой же, как и для обычного газосиликата соответствующего объемного веса, а именно, 0.15% от веса сухих материалов для теплоизоляционного газосиликата с объемным весом 400 - 480 кг/м3 и 0.07% - для конструктивного газосиликата с объемным весом 650 - 750 кг/м3.
В предварительных опытах било установлено, что повышение активности массы до 20 – 22% заметно увеличивает прочность изделий. Дальнейшее увеличение активности требует высокой степени измельчения кремнеземистого компонента, и хотя при этом наблюдается некоторое повышение прочности, экономически это не является целесообразным. Поэтому работа проводилась на массе с активностью 20%.
Перемешивание молотых компонентов производилось в следующей последовательности: вначале готовился песчаник шлам, затем засыпалась известь или совместно измельченная извсстково-песчаная смесь состава 1:1 и материалы перемешивались 2 мин., после введения алюминиевой суспензии смесь перемешивалась еще 1.5 минуты и заливалась в формы.
Для обеспечения минимальной длительности вспучивания необходимо, чтобы процесс вибрирования раствора совпадал с началом заметного газовыделения. Это достигается соответствующим подбором температуры растворной смеси в момент заливки.
Длительность вибрации, соответствующая длительности вспучивания, является одним из основных параметров производства. При обычном процессе производства гаэосиликата длительность вспучивания массы в каждом отдельном случае различно и колеблется в больших пределах.
Проведенное нами большое количество заливок больших и малых форм с применением вибрации на извести с различной скоростью гашения позволяет утверждать, что длительность вибровспучивания обычно колеблется в пределах 40 - 70 секунд. Так как скорость подъема массы в период вибровспучивания необычайно велика и достаточно ощутима зрительно, то по прекращении подъема (вспучивания) можно легко судить о необходимости прекращения вибрации.
При правильно рассчитанной объеме заливки смеси вибрация может быть прекращена по достижении ячеистой массой верха формы.
Одним из основных факторов, определяющих получение газосиликата методом вспучивания с высокими физико-механическими показателями, являются параметры вибрационных механизмов. Нами исследовалось влияние амплитуды колебаний и частоты вибрации на процесс производства и некоторые физико-механические свойства газосиликатных изделий.
Высокие частоты колебаний (до 12000 в мин.) особенно благоприятно действуют на тиксотропное разжижение мелкозернистых растворов, к которым и относятся используемые известково-песчаные смеси. Вместе с тем известно, что чем выше число колебаний дисперсных систем, содержащих воздух, тем большей степени его диспергирования можно достигнуть. Лабораторные испытания по вибровспучиванию газосиликатных кубов со стороной 10 см на трехчастотной виброплощадке показали следующее. Применение при вибровспучивании колебаний с частотой порядка 6000 и 7500 колебаний в минуту позволяет уменьшить расход воды затворения на 4-7%, по сравнению с расходом воды при частоте 3000 колебаний в мин. Визуально установлено, что при частоте вибрации 7500 в минуту размер пор меньше, а распределение их более равномерно, чем при вибрировании на обычной частоте.
Однако отсутствие условий формования крупных изделий на этом этапе работы привело к тому, что основная часть исследований проводилась при частоте 2850-3000 колебаний в мин. Для выяснения влияния амплитуды вибрации на свойства газосиликатных изделий формовались образцы в разборных и сварных металлических формах в виде кубов со сторонами 10 и 20 см, а также изделия размером 50x60x15, 80x40x18, 120x60x40, 100x100x20 см.
Эксперименты показали следующее: при амплитуде вибрации 0.15 – 0.2 мм наблюдается удовлетворительная степень разжижения и однородная структура ячеистой массы у стенок формы, меньшая пористость и больший объемный вес в центре образце, при высоте его большей, чем 10 см.
При амплитуде вибрации 0.25 – 0.37 мм достигается оптимальная степень разжижения растворной смеси, изделия обладают однородной мелкопористой структурой по всему сечению, прочность образцов выше, чем при всех других амплитудах. При величине амплитуды 0.4 – 0.6 мм возможны всплески смеси с прорывами газа и оседанием вспученной массы в любой точке изделия при высоте его до 15 см и около стенок формы при высоте массы свыше 15 см. Такой ячеистый силикатобетон имеет неоднородную структуру и невысокую прочность. Амплитуда 0.7 – 0.8 им приводит к повсеместным всплескам смеси, прорывам газа, расслоениям и оседаниям массы, большей разнице в значениях объемного веса по высоте.
Таким образом, оптимальной амплитудой колебаний при частоте 2850 - 3000 колебаний в мин. следует считать 0.25 – 0.37 мм.
Как уже говорилось ранее, повышенная структурная прочность изделий, получаемых методом вибровспучивания, позволяет транспортировать, распалубливать и разрезать изделия вскоре после окончания вспучивания без длительной выдержки до автоклавной обработки. Для проверки этого положения на Люберецком заводе силикатного кирпича формовались газосиликатные блоки размером 120x40 и высотой 60 см объемного веса 600-700 кг/м3.
Изделия изготавливались в форме для железобетонных фундаментных блоков с навешенными на борта формы поверхностными вибраторами типа C-4I4, мощностью 0,4 квт.
Спустя 15 мин.после начала замеса материалов в мешалке производилась срезка "горбушки" блока, после чего сразу снималась бортоснастка и блоки на поддоне из листовой стали устанавливались на автоклавную вагонетку. При помощи электропередаточной тележки вагонетка с блоком подавалась в автоклав. Температура внутри блока к моменту начала тепловой обработки составляла 75 - 80°С. Автоклавная обработка производилась по режиму, принятому для силикатного кирпича I + 7 + I час. Готовые изделия характеризовались мелкопористой однородной структурой, отсутствием трещин, незначительной разницей в значениях объемного веса изделий по высоте блока.
Проверка физико-механических показателей вибровспученного газосиликата производилась на кубах с размером сторон в 10 см. и показала, что прочность вибровспученного газосиликата во всех случаях превышает прочность обычного газосиликата при тех же значениях объемного веса. Морозостойкость вибровспученного газосиликата приведена в таблице.
№ п.п. | №№ проб и образцов | Объемный вес в воздушно сухом состоянии кг/м3 | Водопоглощение в % по весу | Предел прочности при сжатии после 50 циклов замораживания/оттаивания (кг/см2) | Потеря в весе образцов после испытания на морозостойкость % | Описание внешнего вида образцов после испытания на морозостойкость |
1 | 746-4 | 484 | 80.4 | 13.08 | 2.44 | Без изменений |
746-5 | 475 | 83.8 | 12.9 | 3.34 | Без изменений | |
746-6 | 475 | 81.8 | 15.0 | 1.35 | Без изменений | |
среднее | 477 | 81.8 | 13.66 | 2.37 | ||
2 | 747-4 | 460 | 80.1 | 12.5 | 2.32 | Без изменений |
747-5 | 442 | 95.8 | 9.6 | 7.80 | Очень незначительное шелушение грани после 36-го цикла | |
747-6 | 462 | 79.4 | 14.05 | 0 | Без изменений | |
среднее | 453 | 85.1 | 12.1 | 3.37 | ||
3 | 748-4 | 456 | 92.0 | 10.5 | 9.62 | Шелушение 1 грани после 36-го цикла |
748-5 | 428 | 98.0 | 9.95 | 11.01 | Шелушение 1 грани после 36-го цикла | |
748-6 | 442 | 91.8 | 9.50 | 12.20 | Шелушение 1 грани после 36-го цикла | |
среднее | 442 | 93.9 | 9.90 | 10.94 | ||
4 | 749-4 | 482 | 89.20 | 14.20 | 4.17 | Без изменения |
749-5 | 467 | 88.00 | 16.00 | 4.32 | Без изменения | |
749-6 | 476 | 88.00 | 13.80 | 7.05 | Очень незначительное шелушение грани после 36-го цикла | |
среднее | 475 | 88.30 | 14.60 | 5.18 | ||
5 | 751-4 | 480 | 80.00 | 13.20 | 6.45 | Без изменения |
751-5 | 484 | 80.00 | 14.80 | 4.80 | Без изменения | |
751-6 | 481 | 76.00 | 18.60 | 3.38 | Без изменения | |
среднее | 482 | 76.70 | 15.50 | 4.88 | ||
Данные показывают, что применение вибровспучивания позволяет получать изделия из ячеистого силикатного бетона с высокой степенью морозостойкости даже при объемном весе, не превышающем 500 кг/м3.
Высокую морозостойкость вибровспученных газосиликатных изделий можно объяснить тем, что они характеризуются мелкими однородными норами, тонкими, но плотными (за счет вибрации раствора) стенками пор. Такая макроструктура изделий обеспечивает им высокую сопротивляемость разрушению при замораживании.
Выполненная работа позволяет сделать следующие предварительные выводы:
1. Получение газосиликатных изделий методом вибровспучивания значительно интенсифицирует процесс производства:
длительность вспучивания составляет – 40 - 70 сек.
длительность "вызревания" до разрезки изделий - I5 - 40 мин.
температура в изделиях к моменту разрезки – 60 - 80оС.
автоклавная обработка (по расчетным формулам Новикова и кривым прогрева изделий) длится - 12 - 14 час.
2. Вибровспученные газосиликатные изделия отличаются от изделий, полученных по обычной технологии:
однородной мелкопористой структурой;
высокими прочностными показателями;
высокими показателями морозостойкости;
снижением усадочных явлений как в процессе автоклавной обработка, так и после нее.
3. Применение вибровспучивания позволяет создать поточно-конвейерную линию производства 'крупноразмерных изделий из газосиликата и создает предпосылки для организации автоклавной обработки газосиликатных изделий на жестких поддонах без бортоснастки.
Научный редактор Г.Д. Копелянекий
Отв. за выпуск М.А.Гашимов
Издание Росниимс
Тираж 1000 экз.
Бесплатно.
==========================================================================
Министерство высшего и среднего специального образования РСФСР
Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительный институт им. В.В.Куйбышева.
Доклады
На XXI научно-исследовательской конференции
Вибровспученный газобетон
(изготовление, макроструктура и технические свойства)
д.т.н. Хигерович М.И., д.х.н. проф. Логгинов Г.И., инж. Меркин А.П., аспирант Филин А.И.
Москва 1962 г.
Предисловие
На кафедре строительных материалов Московского инже нерностроительного института им. Н.В.Куйбышева в течение ряда лет ведутся работы по улучшению свойств газобетона и совершенствованию технологии крупноразмерных газобетонных изделий и конструкций для индустриального строительства.
Проф. Н.А.Попов показал, что ячеистые бетоны во многом подчиняются закономерностям, свойственным обычным бетонам, и выявил совместно с канд. техн. наук Е. А. Ерофеевой основные влияния реологических характеристик на свойства получаемого газобетона.
Проф. М.П.Хигерович и канд. техн. наук X.М.Лейбович установили некоторые особенности действия воздухововлекающих и др. поверхностноактивных добавок на цементные системы и, в частности, на регулирование в них воздухоудержания путем вибрирования. В этих работах использовались основные принципы физико-химической механики, развиваемые П.А.Ребиндером, Н.В.Михайловым, Г.И.Логгиновым и др.
Учитывая вышеотмеченные положения и ряд других опубликованных данных, инженер (статья написана в 1961 г. – С.Р.) А.П.Меркин разработал под руководством М.И.Хигеровича метод вибровспучивания газобетона и газосиликата, позволяющий интенсифицировать технологический процесс и улучшить качество изделий.
Кафедра строительных материалов в содружестве с НИИЖелезобетоном при Мосгорнсполкоме (канд. техн. наук С.Н.Левин, инж. Г.Я.Амханицкий) и работниками Люберецкого и Бутовского заводов силикатного кирпича, а также Ижевского завода железобетонных изделий принимает участие в промышленном внедрении метода внбровспучивапия.
Этот же способ положен в основу некоторых новых проектов для газобетонной промышленности. Одновременно углубляются соответствующие экспериментальные и теоретические исследования, причем изучение макроструктуры и ее влияния на технические свойства газобетона и газосиликата проводится кафедрой строительных материалов и кафедрой физики института на фотоэлектронной установке, созданной аспирантом А.П.Филиным под руководством проф. Г.И.Логгинова.
В настоящей брошюре приводится комплекс докладов на XXI научно-исследовательской конференции института, посвященных изготовлению, макроструктуре и техническим свойствам газобетона и газосиликата.
Московский инженерно-строительный институт имени В.В.Куйбышева просит работников строительной индустрии, которые будут применять способ вибровспучивания, а также методику количественного измерения пористости и распределения составляющих многокомпонентных систем с помощью фотоэлектронной установки, информировать о полученных результатах и сообщать свои замечания и пожелания по адресу:
Москва, Б-66, Спартаковская, 2, МИСИ им. В. В. Куйбышева, кафедра строительных материалов или кафедра физики.
Московский инженерно-строительный институт им. В. В. Куйбышева.
Доктор технических наук, профессор М.И.Хигерович, инженер А.П.Мерикн.
Особенности изготовления газобетона и газосиликата способом вибровспучивания.
Газобетон и газосиликат относятся к числу наиболее эффективных и перспективных материалов для индустриального строительства. Однако существующая технология получения крупноразмерных газобетонных и газосиликатных изделий нуждается в серьезном усовершенствовании, так как период, протекающий от заливки массы в формы до момента, когда можно приступить к срезыванию «горбушки» и к разрезке изделий обычно длится долго (не менее 4 - 5 часов), что не дает возможности осуществить поточное, конвейерное производство и затрудняет применение автоматического управления технологическим процессом.
Для совершенствования технологии газобетона и газосиликата и одновременного улучшения качества изделий предлагается применять так называемый метод вибровспучивания.
Сущность этого нового метода заключается в том, что газобетонная или газосиликатная смесь, в которую введено меньшее количество воды, чем обычно, и к которой добавлены поверхностно-активные вещества, подвергается кратковременному вибрированию. При этом резко ускоряется процесс вспучивания — он заканчивается в среднем через 40 — 160 сек. вместо обычных 10 — 50 минут.
Благодаря уменьшению исходной дозировки воды и применению поверхностно-активных добавок структурная прочность массы после прекращения вибрирования очень быстро нарастает. Поэтому оказывается возможным во много раз сократить время выдерживания изделий до тепловой обработки.
Так как вибровспученные изделия, не нуждаясь в длительном выдерживании до распалубки, сохраняют к началу тепловой обработки температуру равную примерно 65 — 70°С и так как они обладают повышенной прочностью структуры, то запаривание в автоклавах можно производить по сокращенному режиму. Усадочные деформации уменьшаются (по сравнению с обычно изготовляемыми газобетонами и газосиликатами) в значительной мере потому, что исходное количество воды снижено.
Уменьшается размер пор и становится более равномерным их распределение. Возрастает морозостойкость. Повышается коэффициент конструктивного качества. В общем значительно интенсифицируется технологический процесс, возникает возможность его автоматизации и одновременно существенно улучшается качество изделий [1,2].
Общетеоретические положения метода вибровспучивания основываются главным образом на исследованиях Н.А.Попова и Е.Л.Ерофееной, показавших, что реологические характеристики ячеистых бетонов во многом сказываются на их технических свойствах [3], на трудах П.А.Ребиндера и Н.В.Михайлова по ряду вопросов физико-химической механики [4,5], а также на работах М.И.Хигеровича и X.М.Лейбович по установлению влияния поверхностно-активных добавок и вибрирования на содержание воздуха в растворных и бетонных смесях [6].
Следует отметить, что метод вибрирования вообще применялся в технологии газобетонных изделий (например, К.Э.Горяйновым, М.Г.Давидсоном, Е.Г.Григорьевым и В.П.Куприяновым), но не в процессе вспучивания, а исключительно при укладке уже вспученной массы в формы для её уплотнения, т. е. для устранения «горбушки» и повышения прочности изделий [7].
Наши исследования по вибровспучиванию широко проводятся как на цементном, так и на известково-песчаном вяжущем [8].
Метод вибровспучивания проверен с положительным результатом в опытно-производственных условиях на Бутовском и Люберецком силикатных заводах (газосиликат) и на заводе сборного железобетона в г. Ижевске (газобетон) и внедряется в практику. Этот метод заложен в проекты реконструкции Люберецкого и Калининского заводов силикатного кирпича. Запроектирован передвижной завод вибровспученного газобетона.
В связи с этим промышленные предприятия и проектные организации нуждаются в уточнении ряда вопросов, связанных с производством вибровспученных изделий. Ниже приводятся практические рекомендации по наиболее важным вопросам технологии.
1. Методом вибровспучивания могут изготавливаться как теплоизоляционные изделия с объемным весом 250 — 500 кг/м3), так и конструктивные с объемным весом 650 — 1200 кг/м3. При этом используются те же исходные материалы и то же оборудование, что и при производстве газобетонных и газосиликатных изделий обычным способом. Добавочно требуется лишь вибрационное оборудование.
Вибровспученный ячеистый бетон приготовляют путем тщательного смешения (желательно в быстроходных вертикальных бетономешалках) вяжущего (извести-кипелки и цемента) с молотым песком (или другим тонкодисперсным минеральным материалом), порообразователем, водой, а иногда со специально вводимыми поверхностно-активными добавками. Вспучивание смеси производится при применении вибрирования.
Метод вибровспучивания пластично-вязких масс вообще имеет достаточно универсальный характер и может применяться при получении пористых изделий не только из цемента и из вести, но также из трепелов, глин (в том числе и при повышенных температурах), из гипса, магнезиальных, шлаковых, зольных и др. неорганических и органических материалов. Во всех случаях вибровспучивание содействует уменьшению предельного напряжения сдвига и снижению количества задельной жидкости, благодаря чему возможны интенсификация технологического процесса, сокращение усадки и улучшение качества изделий.
2. Помолу подвергаются следующие компоненты: комовая негашеная известь, кварцевый песок и гипс. В зависимости от принятой технологической схемы производства помол извести и песка производится либо совместно, либо раздельно. Предпочтителен совместный помол песка, имеющего карьерную влажность, и комовой извести в соотношении от 0.2 : 1 до 1 : 1 (по весу). Удельная поверхность смеси 5000 — 6000 см2/г (по прибору ПСХ-2). Остальное количество песка, требующееся дли получения ячеистой массы, подвергается измельчению до удельной поверхности 2000 — 2500 см2/г.
3. Для производства газосиликата и газобетона принимаются ориентировочные составы, приведенные в табл. 1.
Приведенные в табл. 1 составы газосиликата и газобетона должны корректироваться в зависимости от конкретных условий производства. Возможна замена извести в составе газобетона едким натрием или калием из расчета 0.6 — 0.9%, от веса цемента.
4. Вода вводится в смесь, предназначенную для изготовления газобетона, в количестве 30 — 50%, от веса сухих компонентов, при этом количество воды затворения при вибровспучивании должно быть на 15 — 30% меньшим, чем при изготовлении идентичных изделий по обычной технологии.
Таблица 1
Ориентировочные составы газосиликата и газобетона, изготовляемых методом вибровспучивания
Вид ячеистого бетона | Заданный объемный вес в высушенном состоянии, в кг/м3 | Исходные соотношения цемент:известь:песок (от — до) по весу | Расход алюминиевой пудры в % от веса сухих компонентов |
Газосиликат | 410 | 0:1:2 - 0:1:3 | 0.100 – 0.150 |
700 | 0:1:2.5 - 0:1:3.7 | 0.060 — 0.070 | |
1000 | 0:1:2.5 — 0:1:3.7 | 0.020 – 0.031 | |
1200 | 0:1:2.8 - 0:1:3.9 | 0.012 – 0.015 | |
Газобетон на смешанном вяжущем | 400 | 1:1:3.4 - 1:1:3.7 | 0.110 – 0.150 |
700 | 1:1:3.4 - 1:1:4.7 | 0.060 – 0.070 | |
1000 | 1:1:3.7 - 1:1:4.8 | 0.020 – 0.031 | |
1200 | 1:1:3.9 - 1:1:5.0 | 0.014 — 0.017 | |
Газобетон | 400 | 1:0.2:1 - 1:0.2:1.2 | 0.110 – 0.150 |
700 | 1:0.15:1.2 - 1:0.15:1.9 | 0.060 – 0.070 | |
1000 | 1:0.15:1.5 - 1:0.15:2.2 | 0.022 – 0.032 | |
1200 | 1:0.15:1.7 - 1:0.15:2.4 | 0.014 – 0.017 | |
Примечание: Смешанным называется цементно-известковое вяжущее, в котором дозировка извести и цемента принимается примерно в равных весовых соотношениях.
5. Применяемые при производстве вибровспученных газобетонов и газосиликатов пластифицирующие и гидрофобизующие поверхностно-активные добавки вводятся в следующих дозировках:
сульфитно-спиртовая барда в количестве 0.1 — 0.15% от веса сухих материалов;
мылонафт — в количестве 0.07 — 0.12%;
смесь мылонафта и сульфитно-спиртовой барды в количестве соответственно 0.07% + 0.1% соответственно.
Могут применяться три способа введения пластифицирующих поверхностно-активных добавок:
а) в мельницу при помоле песка для интенсификации процесса помола;
б) в бачок при приготовлении алюминиево-водной суспензии с целью придания непрокаленной алюминиевой пудре гидрофильных свойств;
в) с водой затворения непосредственно в газобетономешалку;
Во всех случаях применяется 5% водный раствор поверхностно-активного вещества.
6. Ячеистая смесь для производства вибровспученных газобетонов приготавливается в однобарабанных газобетономемешалках предпочтительно с числом оборотов в минуту не менее 90 — 120. Сивные краны мешалки должны позволять разливать по формам ячеистую смесь повышенной вязкости.
Подогревом воды затворения или песчаного шлама должна обеспечиваться температура ячеистого раствора в момент заливки в формы в пределах 38 — 42°С.
7. Виброплощадки, применяемые для вибровспучивания, должны иметь амплитуду колебаний в пределах 0.25 — 0.33 мм при частоте вибрации 2850 — 3000 кол/мин и 0.16 — 0.2 мм при частоте вибрации 6000 кол/мин и обеспечивать равномерное распределение амплитуды по всей длине и ширине стола виброплощадки. Повышение частоты вибрации улучшает качество готовых изделий.
Конструкция и регулирование виброплощадки должны обеспечивать стабильный режим ее работы. Нельзя применять виброплощадки, входящие в режим биения (как в процессе их работы, так и в период остановки).
Должна обеспечиваться герметичность форм проклейкой их плотной бумагой (например, бумагой от цементных мешков), посредством солидола или жидкого стекла, установкой термостойких упругих прокладок, а также замазыванием цементным или гипсовым раствором.
По окончании заливки смеси в форму виброплощадка должна включаться на 5 — 7 сек. для равномерного распределения раствора в форме. Начало вибрирования смеси должно совпадать с началом активного газовыделения, что определяется визуально по образованию горбушки и наступает обычно через 30 — 150 сек. с момента заливки смеси в форму (в зависимости от вида вяжущего, скорости гашения извести-кипелки, температуры помещения и др. условий). Смесь следует вибрировать до окончания процесса вспучивания, что совпадает с полным заполнением формы ячеистой массой. Практически длительность вибрирования должна составлять 40 — 160 сек.
Формы с вибровспученной ячеистой массой могут без специального выдерживания (обычно применяемого для «вызревания») направляться на автоклавную обработку через 10 — 25 мин. (газосиликат) или через 20 — 40 мин. (газобетон), считая с момента окончания перемешивания ячеистой смеси в газобетономешалке.
10. Автоклавная обработка производится при давлении насыщенного пара 8 — 12 ати. Ориентировочные циклы автоклавной обработки вибровспученных ячеистых бетонов при давлении пара 8 ати, приведены в табл. 2.
Таблица 2
Ориентировочные режимы автоклавной обработки вибровспученных изделий при давлении пара 8 ати
Толщина изделий в см | Подъем давления пара в автоклаве до максимального, в часах | Выдержка при максимальном давлении пара, в часах | Спуск давления пара и температуры в автоклаве до 40 — 60°С, в часах |
до 20 | 1 - 2 | 4 - 7 | 1.5 - 2.0 |
От 20 до 30 | 2 - 3 | 4 - 7 | 2.5 - 4.0 |
Литература.
1. Хигерович М.И., Меркин А.П. Интенсификация изготовления ячеистых бетонов путем применения вибрирования. МИСИ, М., 1961.
2. Хигерович М.И., Левин С.Н., Меркин А.П. Изготовление силикатных газобетонных изделий методом вибровспучивания. //Строительные материалы, 1961, № 9.//
3. Ерофеева Е.А. Экспериментальные исследования возможности регулирования свойств газобетона. Диссертация. М, 1955.
4. Попов Н.А. Применение гидрофобизующих добавок и вибродомола цемента для повышения эффективности легких бетонов и строительных растворов. Ст. в сб. № 15 (Труды кафедры строительных материалов). МИСИ, М., 1957.
5. Ребиндер П.А. Физико-химические представления о механизме схватывания и твердения минеральных вяжущих веществ. Труды совещания по химии цемента. Промстройиздат, М., 19"56.
6. Михайлов Н.В. Основные принципы новой технологии бетона и железобетона. Госстройиздат, М, 1961.
7. Хигерович М.И., Лейбович X.М. О влиянии добавок поверхностно-активных веществ на содержание воздуха в растворных и бетонных смесях. Информ. сообщения НИИЦемента, изд. НИИЦемента, М., 1954, вып. 20.
8. Хигерович М.И. Гидрофибный цемент и гидрофобнопластифицирующие добавки. Промстройиздат, М., 1957.
9. Дэвидсон М.Г., Горяйнои К.Э., Григорьев Е.Г. Вибрироваииыи газобетон Бюллетень технической информации (по строительству) Главленинградстроя. 1959, № 1.
10. Горяйнов К.Э., Давидсон М.Г., Григорьев Е. Г., Куприянов В. П. Авторское свидетельство № 109741.
11. Левин С.Н., Меркин А.П. Новая технология изготовления конструкций и деталей из газосиликата. Промышленность строительных материалов Москвы, 1961. № 10.
Типография МИСИ
Тираж 650 экз
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЯЧЕИСТЫХ БЕТОНОВ СПОСОБОМ ВИБРОВСПУЧИВАНИЯ
Ценгра.-и.пое бюро технической информации
ПРЕДИСЛОВИЕ
Авторы брошюры М. И. Хигсрооич, 3. М. Мратуссвнч, А. П. Мсрким.
Предисловие
Крупнопанельное и крупноблочное домостроение стало одним из важнейших путей в развитии новой техники индустриального строительства. Для изготовления крупных панелей служат преимущественно обычные (тяжелые) бетоны и легкие бетоны на пористых заполнителях; крупные блоки делаются из легких бетонов. Задача дальнейшего уменьшения веса зданий требует широкого развития производства особо легких ячеистых бетонов для изготовления сборных конструкций и деталей. Производство ячеистых бетонов в нашей стране должно быть доведено в 1965 г. до 15 млн. м3 в год. На предприятиях Пермского Совета народного .хозяйства должно быть выпущено в 1965 г. 250 тыс. м3 ячеистых бетонов.
Как известно, изготовление крупноразмерных изделий из ячеистых бетонов связано с некоторыми трудностями технологического характера, к числу которых относится, в частности, длительная выдержка изделий во время вспучивания и особенно «вызревания».
Период, протекающий от момента заливки массы в формы до момента,.когда, можно.приступить к срезанию «горбушки» и к раз резке изделий,- обычно длится не менее 4 — 5 часов. Это обстоятельство,а также некоторые другие причины не дают пока возможности перейти на поточную технологию производства.
Способы, позволяющие резко сократить период выдержки изделий, могли бы явиться одним из важнейших звеньев в создании новой высокопроизводительной технологии изготовления ячеистых бетонов. В связи с этим по заданию управления промышленности строительных материалов Пермского совнархоза кафедра строительных материалов Московского инженерно-строительного института им. В.В.Куйбышева провела научно-исследовательскую работу, целью которой было изыскание методов интенсификации некоторых производственных процессов изготовления ячеистых бетонов.
Эта работа, выполняемая в тесном контакте с управлением промышленности строительных материалов Пермского совнархоза уже привела к некоторым новым оригинальным решениям, из числа которых особо важным является способ вибровспучивания газобетонных масс, заключающийся в следующем.
Газобетонная масса, включающая в свой состав около 0.15% органического пластификатора, готовится с относительно малой дозировкой воды, т. е. с таким ее количеством, которое явно недостаточно для обеспечения процесса вспучивания массы, если газобетон делают обычным способом. Однако благодаря применению вибрирования в период вспучивания и наличию пластификатора масса сильно разжижается, газовыделение происходит весьма интенсивно и масса увеличивается в объеме в соответствии с заданной величиной объемного веса изделий. По окончании процесса газовыделения, который при этом способе длится всего лишь 1 — 3 мин. (вместо обычных 30 — 50 мин.), вибрирование прекращается и, естественно, что масса, изготовленная при малых значениях водовяжущего отношения, загустевает. Быстрому загустеванию уже вспученной массы способствует не только то, что в ней мало воды, но также и особое «флокулирующее» действие пластификатора, содействующего образованию коагуляцнонных структур. Вместе с тем и процессы схватывания сами по себе ускоряются при ограниченном количестве воды в тесте.
В результате этого газобетонная и даже газосиликатная вспученная масса очень быстро приобретает настолько высокую структурную прочность, что это дает возможность без промедления приступить к срезыванию «горбушки» и к распалубливанию изделий. Поэтому общее время выдержки до автоклавной или иной тепловлажностной обработки удается сократить до 20 — 30 минут, вместо обычных 5 — 10 часов.
Применение способа вибровспучивания приводит также к улучшению качества изделий: ячеистый бетон становится более мелкопористым, уменьшается его водопоглощение и увеличиваете морозостойкость.
В брошюре кратко освещаются предварительные результаты исследований способа вибровспучивания ячеистых бетонов, выполненных кафедрой строительных материалов МИСИ совместно с управлением строительных материалов Пермского совнархоза.
В качестве исходных материалов для проведения опытов использовались песок, известь и цемент, вырабатывающиеся и добываемые на предприятиях управления промышленности строительных материалов Пермского совнархоза. Дальнейшее промышленное применение вышеуказанного метода предполагается осуществить на Березниковском заводе железобетонных конструкций №4 в 1961 г.
Изготовление ячеистых бетонов способом вибровспучивания.
Применяемая в настоящее время технология производства ячеистых бетонов связана с необходимостью длительного выдерживания изделий в период вспучивания и «вызревания». С момента заливки массы в формы и до срезки «горбушки» обычно проходит не меньше 4 — 6 часов. В этот период должны соблюдаться все меры, предотвращающие сотрясение газобетонной массы в формах; нельзя двигать и перемещать формы.
Все это значительно удлиняет производственный цикл, требует больших производственных площадей в цехе, где происходит «вызревание» изделии. Таким образом, при ныне принятых способах производства ячеистых бетонов крайне затрудняется создание высокопроизводительных поточных линий на заводах. Вместе с тем, сильно осложняется введение автоматического управления производственным процессом.
Основной причиной всех указанных затруднений технологического характера является своеобразие структурно-механических свойств газобетонной смеси в периоды ее вспучивания и «вызревания».
Газобетонная смесь, пока происходит ее вспучивание, должна иметь относительно малое предельное напряжение сдвига, иначе говоря, пластический сдвиг должен осуществляться достаточно легко. Это необходимо для того, чтобы процесс газообразования протекал наиболее полно было обеспечено получение изделии с заданным, объемным весом. В то же время газобетонная смесь должна характеризоваться такой пластической вязкостью, которая была бы достаточной для предотвращения прорыва пузырьков газа сквозь толщу массы, т. е. для создания достаточной газоудерживающей способности.
Простейшим способом, позволяющим уменьшить предельное напряжение сдвига, является увеличение количества воды в смеси. Так, если в цементном тесте повысить водо/вяжушее отношение с 0.3 до 0.55, то предельное напряжение сдвига может снизиться, как это было, например, в одном из опытов, с 3760 дин/см2 до 104 дин/см2, т. е. увеличение дозировки воды на 85% повлекло за собой уменьшение предельного напряжения сдвига почти в 40 раз. Одновременно с этим сильно падают значения пластической вязкости и соответственно уменьшается газоудерживающая способность теста. Увеличение водо/вяжущего отношения, помимо уменьшения газоудерживающей способности массы, приводит к тому, что процесс вспучивания замедляется, и удлиняются сроки схватывания. Все это обычно вызывает ряд нежелательных последствий:
может произойти значительная осадка массы, находящейся в форме;
процесс «вызревания» требует большего времени;
увеличивается длительность гидротермальной обработки;
ухудшаются некоторые физико-механические свойства изделий.
Таким образом, в обычно практикуемом способе изготовления газобетонных масс, характеризующемся применением больших дозировок волы, заложено существенное противоречие. С одной стороны некоторый избыток воды полезен, так как он нужен для процессов газообразования, а с другой стороны, избыточная вода вредна, так как ослабляет удержание газа в массе и ухудшает ряд свойств готовых изделии.
Для преодоления такого противоречия, лежащего в существе классического способа получения газобетонов, надо изменить технологию так, чтобы можно было уменьшить дозировку воды в газобетонной смеси, благодаря чему повышается ее пластическая вязкость, но сохраняются при этом достаточно низкие значения предельного напряжения сдвига.
Решение такой научно-технической задачи можно осуществить на основе современных учений коллоидной химии и исходя из развитых П.Л.Ребиндером и его школой представлении об образовании и устойчивости дисперсных систем и возникновении в них пространственных коагуляционных (тиксотропных) структур [1]. Используя тнксотропный характер цементно-известково-песчаного и известково-песчаного раствора и влияя на изменения этого свойства в нужных, направлениях, можно значительно понизить значение предельного напряжения сдвига, вызвав тем самым переход относительно «жесткой» системы к состоянию временной повышенной текучести без увеличения количества воды. Одновременно с этим увеличить структурную прочность системы, когда она окажется в покое, т.е. после окончания процесса вспучивания. Как показали опыты, все это можно осуществить практически, если сочетать введение гидрофобизующих поверхностно-активных добавок в раствор для ячеистой массы с его вибрированием в период газовыделения.
Гидрофобизующие добавки типа мылонафта оказывают на цементные, нзвестково-песчаные и подобные системы своеобразное смазочное действие, обусловленное слоистой структурой тонких ориентированных пленок. Это смазочное действие, вызывающее повышение подвижности цементных и подобных систем, проявляется лишь под влиянием внешних механических факторов, например, перемешивания, вибрирования. Когда же система находится в покое, то сказывается влияние флокуляционного эффекта, вызываемого углеводородными цепями гндрофобизующих добавок. Таким образом, гидрофобизующие добавки, оказывая физико-химическое воздействие могут существенно улучшить тиксотропные свойства системы [2].
Мощное воздействие на тиксотропные свойства цементного теста, строительного раствора или бетона, как известно, оказывает вибрирование. При вибрировании бетонной смеси ее частицы, получая колебательные импульсы, находятся в состоянии неустойчивого равновесия. При этом бетонная смесь или строительный раствор приобретают свойства «тяжелой» жидкости. Колебательные движения частиц приводят к ослаблению связей между ними, и структурная прочность растворов резко падает. Для сохранения состояния временной текучести необходимо лишь поддерживать состояние неустойчивого равновесия [3,4]
Таким образом, сочетая механическое действие вибрирования в период газовыделения с физико-химическим влиянием гидрофобизующих добавок, можно вызвать существенное тиксотропное разжижение газобетонной массы, содержащей сравнительно небольшие количества воды, и получить быстрозагустевающую массу после прекращения вибрирования.
Приведенные выше соображения общетеоретического характера, а также предварительные опыты привели к разработке метода вибровспучивания газобетонных смесей. Этот метод заключается в следующем. В момент, когда начинается заметное газовыделение, масса подвергается вибрированию, и система приобретает необходимые вязкостные характеристики. К концу реакции газовыделения прекращается вибрация и высокая жесткость раствора обеспечивает его немедленное схватывание, что предотвращает прорыв газов и оседание массы.
В проведенных опытах применялись три вида вяжущих веществ:
а) цемент;
б) смесь из равных количеств цемента и извести-кипелки;
в) молотая негашеная известь.
Цемент был портландский марки 400 Ново-Пашийского завода. Известь — быстрогасящаяся активностью 68 — 85%'. Песок применялся 'Чашкинского месторождения (г. Березники) - размолотый до удельной поверхности 2000 — 4000 см2/г (по ПСХ-2), пудра — алюминиевая ПАК-3. В качестве поверхностно-активной добавки применялся мылонафт в количестве 0.15% от веса сухих, компонентов, иногда мылонафт использовался в смеси с сульфитно-спиртовой бардой.
Технология подготовки и перемешивания компонентов не отличалась от обычно принятой в производстве ячеистых бетонов. Опыты по впбровспучиванию проводились с помощью различных вибраторов:
а) на стандартной лабораторной виброплощадке Кузнецова-Десова;
б) на поличастотной виброплощадке с частотой колебаний 3000, 6000, 7500 и 12000 в минуту;
в) на промышленной пятитонной виброплощадке;
г) с помощью поверхностных вибраторов типа C-414, используемых как навесные. Исследования проводились в основном при частоте колебаний 3000 в минуту (50 гц).
Образцы для стандартных испытаний, а также изделия в виде фрагментов блоков и панелей формовались как в разборных, так и в сварных металлических формах. Готовились образцы-кубы с длиной ребер 10 и 20 см. Фрагменты имели следующие размерь: 50х160х15 см, 80х40х18 см, 120х60х40 см, 100х100х20 см.
Изготовление блоков, имевших размеры 120 на 40 см при высоте 60 см, осуществлялось в форме для фундаментных блоков с применением двух боковых навесных вибраторов С-414 мощностью по 0.4 квт. Остальные изделия формовались на виброплощадках разной грузоподъемности и возмущающей силы.
Опыты показали, что при изготовлении ячеистых бетонов методом вибровспучивания должны быть соблюдены следующие технологические параметры производства:
1. Для быстрого прохождения реакции газовыделения необходима достаточно высокая щелочность раствора. Поэтому, когда для изготовления ячеистого бетона применяется цемент, то к нему нужно добавлять 10 — 15% извести-пушонки (от веса вяжущего).
2. Если в качестве вяжущего используется известь-кипелка со сроками гашения большими чем 15 мин., то известково-песчаный раствор до введения алюминиевой пудры должен перемешиваться 1 - 1.5 мин. дольше, чем при применении быстрогасящейся извести.
3. От температуры раствора, которую он имеет к моменту заливки в формы, в значительной мере зависит скорость газовыделения, а соответственно и продолжительность вибровспучивания. Опытами установлено, что при изготовлении газобетона температура раствора перед заливкой в формы должна составлять 48 — 52°С для теплоизоляционных изделий и 45 — 48°С — для конструктивных. При этом температура воды затворения должна быть равна 53 — 58°С. При получении газосиликата температура раствора должна поддерживаться в пределах 35 — 37°С, а воды затворения — около 16 — 18°С.
При изготовлении кубов с размером ребер 10 и 20 см температура воды затворения соответственно увеличивается на 2 — 3°С вследствие большой теплоотдачи мелких изделий. Если температура помещения и форм ниже 18 — 20°С, то раствор при изготовлении газобетона должен выдерживаться в форме до начала вибрации 2 – 3 мин., а при изготовлении газосиликата — около I мин.
4. Решающее влияние на получение ячеистого бетона с заданными физико-механическими свойствами имеют параметры вибрирования. Оптимальной амплитудой колебаний при частоте 2850 — 3000 в мин. является амплитуда 0.25—0.37 мм при всех применяемых видах вяжущего. Когда амплитуда была меньше указанной оптимальной, то наблюдалась недостаточная степень разжижения в центральной части образцов или изделий, а поэтому пористость оказывалась различной в центральной и периферийных зонах изделия. При сравнительно большой амплитуде, например 0.4 — О.6 мм. возможно всплескивание раствора и прорыв газов у стенок формы. Если же амплитуда характеризуется величиной большей 0.8 мм, то вспучивание раствора сопровождается повсеместными прорывами газов, всплескиванием раствора, расслоением и оседанием массы.
5. Процесс газовыделения при вибрировании идет настолько интенсивно, что время вибровспучивания для газобетонов можно ограничить до 60 — 90 сек., а для газосиликата — 40 — 70 сек. При этом температура в массе может доходить до 60 — 65°С при изготовлении газобетона и до 70 — 85°С — при получении газосиликата.
6. Относительно низкое водовяжущее отношение раствора, высокая температура массы, интенсивность процесса газообразования, повышенная плотность стенок пор — все это при использовании метода вибровспучивания газобетонных масс, содержащих поверхностно-активные добавки, приводит к тому, что по окончании вибрирования весьма быстро нарастает структурная прочность ячеистой массы. Это позволяет транспортировать, распалубливать и разрезать изделия без длительной их выдержки для «вызревания».
7. Экспериментами установлено, что срезку «горбушки» и разрезку изделий из ячеистого бетона можно производить примерно в следующие сроки. Если изготавливается газобетон на смешанном вяжущем, то при размерах изделий 10X10X10 см — через 50 мин., а при крупноразмерных изделиях — через 35 мин. Когда изготавливается газосиликат на извести-кипелке, то при размерах изделии 10x10x10 см — через 35 мни., а при крупноразмерных изделиях —
через 8 — 12 мин.
После разрезки изделия можно немедленно транспортировать для тепловлажностной обработки. При этом, как показали исследования, относительно высокая температура изделий перед тепло-влажностной обработкой и сравнительно малое водо/вяжущее отношение позволяют значительно снизить продолжительность прогрева изделий в первый период запаривания и сократить цикл тепловой обработки в целом.
Одновременно с изучением технологических параметров производства ячеистых бетонов по методу вибровспучивания была проведена проверка свойств получаемых изделий.
В таблице 1 приведены некоторые данные по определению объемного веса и прочности ячеистых бетонов, изготовленных обычным способом и способом вибровспучивания.
Как видно из данных таблицы 1, коэффициент конструктивного качества вибровспученных газобетонов и газосиликатов в среднем па 25 — 30% выше, чем у изготовленных обычным способом.
В таблице 2 приведены данные, характеризующие морозостойкость образцов вибровспученного газосиликата при 50 циклах попеременного замораживания и оттаивания.
Данные таблицы показывают, что после 50 циклов замораживания и оттаивания вибровспученные образцы потеряли всего лишь 12 — 15% первоначальной прочности. Между тем известно, что обычный газосиликат при объемном весе порядка – 450 кг/м3 выдерживает чаще всего 7 циклов попеременного замораживания и оттаивания [5].
Таблица 1
Объемный вес и прочность ячеистых бетонов при изготовлении обычным способом и способом вибровспучивания.
Название материала | Способ вспучивания | Объемный вес кг/м3 | Прочность при сжатии кг/см2 | Коэффициент конструктивного качества | Оптимальное изменение коэф. конструктивного качества при способе вибровспучивания |
Газобетон на смешанном вяжущем с поверхностно-активными добавками | обычный | 780 | 52 | 6.65 | 1.00 |
вибровспучиванием | 765 | 69 | 9.00 | 1.35 | |
обычный | 610 | 34 | 5.55 | 1.00 | |
вибровспучиванием | 625 | 45 | 7.20 | 1.29 | |
Газосиликат (на молотой негашеной извести) | обычный | 800 | 78 | 9.73 | 1.00 |
вибровспучиванием | 795 | 86 | 10.08 | 1.11 | |
обычный | 635 | 47 | 7.40 | 1.00 | |
вибровспучиванием | 650 | 59 | 9.08 | 1.23 | |
обычный | 455 | 14 | 3.08 | 1.00 | |
вибровспучиванием | 445 | 19 | 4.27 | 1.39 | |
Таблица 2
Морозостойкость теплоизоляционного вибровспученного газосиликата (50 циклов попеременного замораживания оттаивания)
Особенности изготовления образцов | Объемный вес в воздушно-сухом состоянии кг/м3 | Водопоглощение (по объему) % | Потери в весе после после испытания на морозостойкость % | Прочность при сжатии кг/см2 | Коэффициент морозостойкости | Внешний вид образцов после испытания на морозостойкость | |
До замораживания (в водонасыщенном состоянии) | После 50 циклов замораживания оттаивания | ||||||
Раздельный сухой помол извести и песка Активность массы 20% | 450 | 38.1 | 3.37 | 16.0 | 12.1 | 0.756 | У одного образца незначительное разрушение грани после 36-го цикла |
Совместный сухой помол извести и песка (1:1) Активность массы 17.5% | 485 | 42.0 | 5.18 | 21.1 | 14.6 | 0.700 | Очень незначительное шелушение у одного образца после 36-го цикла |
Совместный сухой помол извести и песка (1:1) Активность массы 25% | 455 | 41.7 | 4.88 | 15.7 | 15.5 | 0.987 | Без изменений |
Таким образом, при получении зделий способом вибровспучивания их морозостойкость становится относительно более высокой, что объясняется улучшением структуры материала и, в частности, уменьшением размеров пор и повышением однородности их распределения в массе, а также уплотнением стенок пор.
Заключение.
Исследования метода получения ячеистых бетонов вибровспучиванием еще не закончены. Они продолжаются как в лабораториях, так и в полупроизводственных условиях, но имеющиеся данные, позволяют считать, что метод вибровспучивания систем, содержащих поверхностно-активные добавки, приводит к следующим отличиям от обычного способа получения ячеистых бетонов:
1. Уменьшается водо/вяжущее отношение.
2. Ускоряется гидратация извести.
3. Ускоряются начало и конец процесса газовыделения.
4. Быстрее растет температура в газобетонной массе.
5. Уменьшается трение вспучивающейся массы о стенки формы (пристенное трение), в связи с чем уменьшается кривизна поверхности ячеистой массы — «горбушки».
6. Очень быстро нарастает структурная прочность массы (по окончанию вибрирования).
7. В процессе вибрирования происходит непрерывное дробление пузырьков газа, что улучшает структуру изделий.
8. Благодаря этим отличиям можно применять новые, значительно более эффективные, технологические параметры производства, как это видно из нижеследующего сравнения некоторых средних данных.
Длительность этапа технологического передела | Метод вибровспучивания (из опытных данных) | Обычный способ производства (по нормативным и др. литературным данным) |
Длительность вспучивания | 40 – 90 сек | 10 – 50 мин |
Длительность вызревания до среза «горбушки» | 8 – 25 мин | 4 – 10 час |
Длительность выдержки до распалубки перед автоклавной обработкой | 15 – 40 мин | распалубливать нельзя |
Общее время выдержки до автоклавной обработки | 25 – 50 мин | 4 – 12 час |
Температура в изделиях к моменту автоклавной обработки | 60 – 80ос | 25 – 35ос |
Длительность автоклавной обработки | 12 – 14 час | 18 – 20 час |
Общий цикл производства от заливки до выгрузки готовых изделий из автоклава | 13 – 14 час | 25 – 30 час |
9. Вибровспученные изделия отличаются относительно повышенной прочностью и значительной морозостойкостью.
Следует отметить, что процесс вибровспучивания можно осушествлять в формах любых размеров па виброплощадках или при помощи навесных вибраторов.
При применении метода вибровспучивания газобетонных или газосиликатных смесей, содержащих добавки поверхностно-активных веществ, возникает возможность осуществлять поточно-конвейерное производство ячеистых бетонов.
Литература.
1. Ребиндер П.А. Физико-химические представления о механизме схватывания и твердения минеральных вяжущих веществ. Труды совещания по химии цемента. Промстройиздат. М., 1956 г.
2. Хигерович М.И. Гидрофобный цемент и гидрофобно-пластифицирующие добавки. Промстройиздат, М., 1957 г.
3. Десов А.Е. Вибрированный бетон. Госстройиздат, М., 1956 г.
4. Лермит Р. Проблемы технологии бетона. Госстройиздат, М., 1959 г.
5. Агриколянская Н.Я., Алексеев Г.Б., Доильницын П.К. Морозостойкий офактуренный газосиликат. «Главленстройматериалы», Л., 1960 г.