Технология производства неавтоклавного пенобетона

Теория и практика производства неавтоклавного пенобетонаставит ряд проблем, связанных с длительным набором распалубочной прочности,недостаточной конечной прочностью и однородностью пенобетона. Устранениеуказанных недостатков, исходя из особенностей гидратации портландцемента,возможно следующими путями: 1) торможениереакции эттрингитообразования или ее полное исключение из процесса гидратациипортландцемента; 2) преобразование гидроксида кальция,выделяющегося при гидратации портландцемента в другие, более прочные иводостойкие соединения; 3) применение химических добавок — ускорителейсхватывания и твердения; 4) интенсивное перемешивание смеси для повышенияоднородности (вибротурбоперемешивание).

Торможение илиполное исключение реакции эттригнитообразования из процесса гидратациипортландцемента возможно двумя способами: 1) использование молотогобезгипсового клинкера; 2) применение химических добавок, вступающих в химичесиереакции с гипсом.

Для технологическойреализации этих путей разработаны оптимальный состав комплексной добавкив пенобетон (модифицированная карбамидно-формальдегидная смола), а также способприготовления пенобетонной смеси, обеспечивающий быстрый набор распалубочнойпрочности и повышение конечной прочности пенобетона. Первоначально в смесительвводят воду затворения, вяжущее и модифицированную карбамидно-формальдегиднуюсмолу (КФС-М) в количестве 0,3–0,5 % от массы цемента и перемешивают в течение1 мин. После добавляют песок и перемешивают в течение 1–2 мин. Затем вводятпорообразователь с последующим перемешиванием смеси в течение 1–2 минут дополучения однородной массы.

Использование предлагаемого способа повышает конечнуюпрочность пенобетона за счет блокирования минералов гипса, предотвращающегопроцесс эттрингитообразования на ранней стадии твердения, обеспечивает быстрыйнабор распалубочной прочности пенобетона вследствие создания микроармирующегокаркаса и готовых центров кристаллизации при взаимодействии КФС-М с гипсом иминералами цементного клинкера. Одним из способов связывания гидроксида кальцияи торможения реакции эттрингитообразования в обычных портландцементах являетсявведение в состав пенобетонов пуццолановых добавок. Установлено, что привведении до 8 % горелых пород (глиежей) Тюлькубасского месторождения в составпенобетона его суточная прочность возросла в 4 раза.

Приготовление тонкодисперсных гомогенных растворов иячеистых смесей повышенной вязкости представляет определенные трудности,связанные, в частности, с тем, что наряду с минеральными вяжущими и песком всостав ячеистых смесей вводят в качестве порообразователя техническую пену.Равномерное распределение каждого из компонентов, особенно пены, оказываетрешающее влияние на однородность ячеистой структуры и другиефизико-механические свойства пенобетона.

Применение существующих смесителей для приготовленияпенобетонной массы имеет ряд недостатков: 1) повышенное значение В/Ц дляполучения однородной смеси, способной легко перемешиваться с пеномассой; 2) разрушениепены в процессе перемешивания. Разрушение пены при перемешивании в лопастныхсмесителях происходит из-за прямого механического воздействия лопастей и другихчастей механизма на пену.

Для устранения этих недостатков рассматривались некоторыетехнологические аспекты более эффективного перемешивания пенобетонной массы. Хотяпри нормальных значениях В/Ц вязкость раствора очень высокая, после перемешиванияс пеной вязкость пенобетонной массы, благодаря разжижающей способности пены,резко снижается, и пена становится более текучей. Это дает основание предположить,что применение определенных технологических приемов, временно снижающихвязкость раствора до перемешивания с пеной, даст возможность сниженияпервоначального расхода воды и В/Ц, повышения прочностных и другихфизико-механических свойств пенобетона. Для этой цели применили одновременноевибрирование в процессе перемешивания раствора. Вибрационное воздействиесообщают частицам раствора вынужденные колебания со скоростью, зависящей отпараметров вибрации и массы частиц. При этом соседние зерна различной массы лучшесмешиваются относительно друг друга, что сопровождается разрушениемкоагуляционной структуры, вызывая тиксотропное разжижение смеси. Дляпредотвращения разрушения пены наряду с вибрационным воздействием использовалитурбопропеллерный механизм, который благоприятствует самопроизвольномуперемешиванию растворной части с пеной в «кипящем слое». На чертеже(рис. 1) изображен общийвид предлагаемого смесителя.

Вибротурбопропеллерныйсмеситель содержит корпус с вертикальной осью, внутри которого вращаетсяпропеллер переменной плоскости со скоростью 16–25 м/с, вокруг которогоустановлен диффузор для направления движения компонентов исходных материалов. Вднище корпуса предусмотрено разгрузочное отверстие, сверху герметичная крышка,имеющая загрузочные и смотровые люки. На крышке установлен электродвигатель сприводным валом, смонтированным на подшипниках и два вибратора с частотойколебания 2800 об./мин. Корпус смесителя установлен на раму через пружины.Подача готовой ячеистобетонной смеси к месту укладки осуществляется через гибкийшланг за счет избыточного давления, создаваемого в смесителе.

Рис. 1. 1— корпус, 2 — вибратор, 3 — электродвигатель, 4— пропеллер, 5 — диффузор, 6 — пружина

Вибротурбопропеллерныйсмеситель работает следующим образом. Расположение вибратора вдольгеометрической оси смесителя позволяет получить равномерное разрушениеструктуры материала во всем объеме камеры смешения, что стабилизирует процессперемешивания. Установка пропеллера переменной плоскости обеспечиваетперемешивание материала турбулентным потоком к вибрирующей поверхности корпусасмесителя и тем самым обработку вибрацией всего объема смеси. Под действиемвибрации и вращающегося пропеллера структура смеси разрушается, чтообусловливает свободное перемещение частиц компонентов, а следовательно, ихперемешивание во всем пространстве камеры смешения, с минимальными затратамиэнергии на силы сухого и вязкого сопротивления, до получения высокооднороднойсмеси. В результате применения вибрации возрастает интенсивность процессаперемешивания, происходит активация зерен цементного клинкера, что приводит кповышению однородности и качества смеси (получено заключение о выдаче патентана изобретение).

Таким образом, введение комплексной добавки позволяетполучать пенобетон, превосходящий по физико-механическим свойствам автоклавныепенобетоны, а применение вибротурбопропеллерного смесителя значительно повышаетоднородность пенобетонной смеси, увеличивает прочность на 20–30 %, а при равнойпрочности пенобетона позволяет сократить расход цемента на 10–15 %.