В качестве кремнеземистого компонента газобетонов применяют

Обновлено: 17.05.2024

Виды ячеистых бетонов. Что важно знать!

Разобраться в видах ячеистых бетонов бывает довольно сложно. Многие строители и каменщики не могут внятно объяснить, чем отличаются, например, газосиликат и газобетон, пенобетон и газобетон неавтоклавного твердения. Чтобы определиться с основными особенностями данных видов ячеистого бетона нужно обратиться к классификациям, предложенным авторами ГОСТа 25485-2019 Бетоны ячеистые. Общие технические условия.

1. По применению . Все ячеистые бетоны можно разделить по способу применения на блочные ( сборные конструкции ) и монолитные . То есть их можно применять как для заливки отдельных строительных элементов в виде жидкой смеси, так в виде блоков разных размеров, наформованных и набравших необходимую прочность. Наиболее распространен блочный вид ячеистых бетонов, так как он позволяет перемещать ячеистые бетоны на большие расстояния и хранить их длительное время.

Пример использования монолитного пенобетона для стяжки кровли Пример использования монолитного пенобетона для стяжки кровли

2. По назначению . Основная задача ячеистых бетонов – это строительство теплых помещений, создание теплоизолирующих стен. Однако здания требуют разных характеристик по прочности материала. Где-то, например в монолито-каркасе, ячеистые бетоны могут использоваться в качестве утеплителя с низкой маркой прочности как самонесущие конструкции. Такие бетоны называются теплоизоляционными .

Утепление стены теплоизоляционным пенобетоном Утепление стены теплоизоляционным пенобетоном

Там, где требуются несущие способности от ячеистых бетонов, но теплоизолирующие свойства очень важны, применяют конструкционно-теплоизоляционный вид, например, в малоэтажном строительстве. Третий вид – конструкционные бетоны, имеют высокую прочность. Из них можно возводить многоэтажные здания, но такие бетоны применяются редко, так как имеют высокую себестоимость и плохую теплопроводность. Как правило, строители, когда требуется создание высокопрочных конструкций, предпочитают более дешевый железобетон или кирпич.

3. По условиям твердения . Ячеистые бетоны могут изготавливаться из компонентов, которые набирают прочность в естественных условиях в процессе высыхания. Но данный способ набора прочности устарел и характерен для кустарного метода производства ячеистых бетонов. Самым передовым считается автоклавный метод производства, заключающийся в термической обработке бетона на финальной стадии с использованием пара и давления. Автоклавный способ обработки позволяет получать готовую продукцию с максимальными показателями по прочности и морозостойкости. Одним из плюсов автоклава также можно назвать стабильность качественных характеристик ячеистых бетонов, равномерность и законченность химических реакций, происходящих в процессе производства.

Газобетон после обработки в автоклаве Газобетон после обработки в автоклаве

4. По виду вяжущих . Ячеистые бетоны в зависимости от места расположения производства могут выбирать наиболее дешёвые компоненты в качестве вяжущих. Например, если поблизости есть производство цемента, то с высокой долей вероятности цемент может быть выбран в качестве основного вяжущего. Правда, цементное вяжущее выбирают производители неавтоклавных ячеистых бетонов, так как для его использования не требуются сложные технологии. На втором по популярности месте находится известь. С использованием извести делают практически все автоклавные ячеистые бетоны, по типу вяжущего они называются смешанными , так как кроме извести могут быть добавлены шлак, цемент, зола и др. Наиболее известным видом ячеистого бетона автоклавного твердения с высоким содержанием извести является газосиликат. Менее распространенными видами по вяжущему веществу можно назвать ячеистые бетоны с использованием в основе больше шлаковых вяжущих и зольных вяжущих .

5. По виду кремнеземистого компонента . Ячеистые бетоны по основному наполнителю можно разделить на 2 вида. Наиболее распространены бетоны с природным наполнителем (кварцевый песок различного происхождения). Но часто в качестве основного компонента применяются вторичные продукты промышленности : золы, шлаки, отходы рудной промышленности и так далее.

6. По способу порообразования . В ГОСТе упоминается 2 основных способа образования пор, делающих бетон ячеистым: газ и пена. Подробно технология производства пенобетона описана в другой статье, как и газобетона тут. Важно, что видов ячеистых бетонов по способу порообразования три: газобетон , пенобетон и газо-пенобетон .

Газобетон (газосиликат) и пенобетон структура Газобетон (газосиликат) и пенобетон структура

Не всегда столь подробное перечисление классификаций ячеистых бетонов имеет практическую пользу при выборе материала для своего дома. Можно лишь отметить, что из всех ячеистых бетонов для коттеджного строительства предпочтительнее выбирать блоки автоклавного производства конструкционно-теплоизоляционного назначения, на основе смешанных вяжущих с преобладанием извести.

Расскажите в комментариях свою точку зрения на данный вопрос и поделитесь своим опытом использования ячеистых бетонов.

Проектирование состава ячеистого бетона

В качестве кремнеземистого компонента рекомендуется применять:

— Кварцевый песок, соответствующий ГОСТ 8736 с содержанием квар-
ца не менее 85%, слюды не более 0,5%, илистых и глинистых при-
месей не более 3% и не более 1% глинистых примесей типа монт-
мориллонита. Применение других песков обосновывается путем их
испытаний;

— Тонкодисперсные вторичные продукты обогащения руд, содержа-
щие SiO2 не менее 60%, железистых минералов не более 20%,
сернистых соединений в пересчете на SO3 не более 2%, щелочей
в пересчете на Na2O не более 2%, пылевидных, глинистых частиц
не более 3%, слюды не более 0,5%. Удельная поверхность песка и
тонкодисперсных вторичных продуктов обогащения руд должны
устанавливаться опытным путем в зависимости от требуемой
средней плотности ячеистого бетона и способа формирования его
структуры. Чем больше удельная поверхность кремнеземистого
компонента, тем меньшую среднюю плотность ячеистого бетона
можно достичь;

— Кислая зола-унос ТЭС с электрофильтров от сжигания углей должна
иметь стекловидных и оплавленных частиц не менее 50%. Потери
при прокаливании должны быть не более 3% для золы бурых углей
и не более 5% для золы каменных углей. Удельная поверхность
зол бурого угля – не менее 4 тыс. см2/г, а зол каменноугольных
не более 5 тыс. см2/г. Зола должна выдерживать испытания на
равномерность изменения объема;

— Карбонатные породы с удельной поверхностью 2,5…5 см2/г в ко-
личестве 20…30% от массы цемента, в том числе карбонатный
шлам, содержащий CaO + MgO 80…85%, Fe2O3 + Al2O3 – 5…15%,
удельная поверхность 4,5…6 см2/г.;

— Волокнистые материалы – асбест 5 и 6 сортов (ГОСТ 12871), хи-
мические волокна-заменители асбеста (полиакрилнитрильные,
поливинилспиртовые), полимерные волокна и другие;

— Вода, порообразователи (см. гл. );

— Химические добавки и ПАВ, применяемые для пластификации
смеси, регулирования процессов структурообразования, нарастания
пластической прочности и ускорения твердения бетона:

Гипс двухводный (ГОСТ 4013), К2СО3 (ГОСТ 4221), Na2CO3 (ГОСТ
5100), жидкое стекло (ГОСТ 13078), тринатрийфосфат (ТНФ)
(ГОСТ 201), суперпластификатор С-3 (ТУ-14-625) и другие, NaOH
(ГОСТ 2263), Na2SO4 (UJCN 21458).

Состав ячеистого бетона проектируют в соответствии с ГОСТ 27006 и
СН-277-80.

Исходными данными для проектирования являются средняя плотность
бетона в сухом состоянии, прочность, вид вяжущего, кремнеземистого ком-
понента и порообразователя, условия твердения, коэффициент вариации по
прочности на сжатие, требования по долговечности (морозостойкость).

Сначала определяют характеристики исходных материалов. Проектиро-
вание состава ведут с обеспечением бетону среднего уровня прочности, кото-
рый рассчитывается с учетом заданного коэффициента вариации прочности
(см. гл. ). Если коэффициент вариации прочности не задан, то его принимают
равным 17%.

В зависимости от вида, состава вяжущего и условий твердения бетона
по табл. Принимают исходное значение " С ", представляющее собой отно-
шение массы кремнеземистого компонента к массе вяжущего.

Требования к материалам для ячеистых бетонов

Для изготовления ячеистых бетонов используют вяжущие, тонкодисперсный кремнеземистый компонент, заполнители, порообразователи, добавки-регуляторы процессов схватывания и твердения вяжущих, антикоррозионные обмазки и добавки, арматурную сталь, воду, материалы для защитно-отделочных покрытий арматуры и смазки форм.

В качестве вяжущих для ячеистых бетонов применяют все разновидности портландцемента и нефелиновый цемент, сланцевую золу, молотую известь-кипелку, а также шлаковые вяжущие. Наиболее эффективным цементом для изготовления ячеистых бетонов является низко- и среднеалюминатный портландцемент, содержащий в клинкере не более 6% трехкальциевого алюмината. Удельная поверхность цемента, определяемого на приборе ПСХ-2, должна быть для конструктивного и конструктивно-теплоизоляционного ячеистого бетона 2500-3000 см 2 /г, а для теплоизоляционного — 3000-4000 см 2 /г.

Поскольку прочность ячеистых бетонов и особенно бетонов неавтоклавного твердения зависит от активности вяжущего, для их производства рекомендуется использовать цементы не менее М400. Использование высокоактивных вяжущих требуется также и для получения стойкости ячеистой массы перед ее тепловлажностной обработкой.

Вяжущие для производства ячеистых бетонов должны иметь нормируемые сроки схватывания. При недостаточно быстром схватывании в результате толчков, сотрясений, а также под воздействием собственной массы вышележащих слоев может произойти разрушение ячеистой структуры и появление трещин на верхней поверхности изделий. Начало схватывания цементов, используемых в производстве ячеистых бетонов, должно наступать не позднее 2 ч, а конец — не позднее 6 ч.

Для отделочных слоев разрешается применять белый и цветные портландцемента, отвечающие требованиям стандартов.

В качестве вяжущего в ячеистых бетонах экономически выгодно использовать нефелиновый цемент, обладающий равномерностью изменения объема с суммарным содержанием щелочей (К₂0+ Na₂0) не более 2%, удельной поверхностью 3000-3500 см 2 /г и сроками схватывания: начало — 0,5-1,5 ч и конец — не позднее 6 ч после его затвердения. Такой цемент из нефелинового шлама рекомендуется приготавливать с добавками 10—15% извести или 20% портландцементного клинкера, а также 5% гипсового камня.

В производстве цементных и силикатных ячеистых бетонов для приготовления известково-кремнеземистого вяжущего применяют также молотую негашеную известь со скоростью гашения 5—25 мин. Гашеную известь в виде теста или пушонки из-за большой осадки ячеистой смеси и малой прочности получаемого материала рекомендуется использовать только для отделочных растворов. Известь-кипелка должна отвечать требованиям стандарта и содержать активных СаО + MgO не менее 70% и «пережога» — не более 2%. Молотую известь заготавливают не более чем на 3—5-дневную потребность производства.

Для автоклавных ячеистых бетонов можно применять шлаковые вяжущие, получаемые путем измельчения 12—15% портландцемента или негашеной извести, 3—5% гипса или гипсового камня и 80—85% гранулированных основных и нейтральных доменных шлаков, с модулем активности не менее 0,2 и модулем основности 1,0, а также кислых шлаков с этими показателями соответственно не менее 0,4 и 0,9. Содержание закиси марганца (МпО) в шлаках не должно превышать 4%, а содержание сульфатной серы — 5%.

Следует использовать свежеизготовленные шлаки без посторонних примесей и влажностью не более 15%. Шлаковое вяжущее должно иметь начало схватывания не позднее 1 ч и конец — 3 ч, удельную поверхность — не менее 4000 см 2 /г и температуру гашения — более 40° С.

В качестве вяжущего используют также сланцевую пылевидную золу от сжигания горючего сланца с удельной поверхностью 2500-3000 см 2 /г, содержащую не менее 35% окислов кальция (в том числе 15—25% свободной СаО) и не менее 20—30% Si0₂. Количество вредных примесей S0₃ в золе не должно быть более 6%, а щелочей (К₂0 + Na₂0) — 3%.

Большое влияние на качество ячеистых бетонов оказывают химический состав, дисперсность и характер поверхности частицкремнеземистого компонента, а также содержание в нем различных примесей. Чем больше содержится в кремнеземистом компоненте кремнезема, больше суммарная поверхность и шероховатость его зерен, тем полнее происходит химическое взаимодействие кремнезема с вяжущим или продуктами его гидратации при температуре более 100° С и тем выше прочность бетона.

При прочих равных условиях прочность ячеистого бетона значительно возрастает с повышением дисперсности частиц кремнеземистого компонента, т. е. с увеличением их суммарной поверхности. Еще более интенсивно этот процесс протекает на свежеобнаженных частицах, образующихся при их помоле. Большое влияние дисперсность кремнеземистого компонента оказывает на стойкость ячеистой массы. С уменьшением размера частиц и их массы обеспечиваются более благоприятные условия для образования ячеистой смеси с равномерно распределенными воздушными порами и уменьшается опасность оседания смеси и нарушения ее структуры.

Качество ячеистого бетона зависит также от содержания в кремнеземистом компоненте примесей глины, слюды, а также сернистых и органических соединений. Примеси глины и ила, обладающие повышенным водопоглощением, могут вызвать появление трещин на поверхности изделий.

Большое содержание в кремнеземистом компоненте сернистых и органических соединений, а также окислов щелочноземельных металлов (К₂0, Na₂0), содержащихся в слюде и полевом шпате, препятствует нормальному течению процессов твердения вяжущих и взаимодействию их с частицами кремнеземистого компонента.

В качестве кремнеземистого компонента в ячеистых бетонах применяют:

1. Природные кварцевые пески с содержанием кремнезема не менее 90%, полностью или частично молотые и только в отдельных случаях — тонкодисперсные немолотые. В немолотом песке допускается: слюды— не более 0,5%, глины и ила — не более 3%, если глинистые частицы представлены минералами с устойчивой кристаллической решеткой (типа каолинита), и не более 1%, если они содержат минералы с расширяющейся кристаллической решеткой (типа монтмориллонита).

2. Зола ТЭЦ и ГРЭС. Наиболее целесообразным является использование золы-уноса, так как зола из отвалов гидрозолоудаления неоднородна по химическому и зерновому составу. Зола-унос от сжигания бурых и каменных углей с удельной поверхностью 3000—5000 см 2 /г должна содержать не менее 50% стекловидных и оплавленных частиц; п.п.п. для золы бурых углей — не более 3% и для золы каменноугольных углей — 5%, набухание в воде — не более 5%. Лепешки из цементно-зольного раствора состава 1 : 3 должны выдерживать стандартные испытания (ГОСТ 310—60) на равномерность изменения объема. При неудовлетворительном зерновом составе золы в первую очередь производят отсев крупных частиц. Если этого оказывается недостаточно, то прибегают к ее помолу. Золу-унос рекомендуется использовать в качестве кремнеземистого компонента в безавтоклавных бетонах.

3. Маршаллит — рыхлый природный материал с объемной массой в сухом состоянии 1100 кг/м 8 , содержащий свыше 85% кремнезема в виде мелкозернистого кварца. В маршаллите имеется около 60% частиц размером меньше 0,01 мм и около 25% — размером 0,02-0,06 мм. Содержание в маршаллите до 2% (от массы бетона) соединений мышьяка не только не оказывает вредного влияния на качество бетона, но и ускоряет его твердение и повышает атмосферостойкость.

4. Трепел — тонкодисперсная порода осадочного происхождения, содержащая свыше 75% аморфного кремнезема с размерами зерен 0,002—0,005 мм.

В производстве крупноразмерных изделий, главным образом из безавтоклавного ячеистого бетона, в его состав вводят те же искусственные и естественные пористые заполнители фракции 5-10 мм, что и при изготовлении легких бетонов, а также карбонатные заполнители с содержанием углекислого кальция и магния не менее 90%. Объемная масса заполнителя в куске не должна превышать заданную объемную массу бетона более чем на 25%, а коэффициент температурного расширения должен быть близок к такому же показателю для ячеистого бетона.

Образование пор в ячеистых бетонах производят двумя способами: смешиванием раствора с заранее приготовленной пеной или введением в него газообразующих веществ.

Наибольшее распространение в качестве газообразователяв СССР и за рубежом получила алюминиевая пудра ПАК-3 и ПАК-4 с содержанием металлического алюминия в количестве 87-92% и тонкостью помола 5000-6000 см 2 /г.

Для получения стойкой пены используют следующие пенообразователи: клееканифольный, приготавливаемый из костного или мездрового клея, сосновой канифоли и технического едкого натра; смоло-сапониновый, сырьем для которого служит мыльный корень; алюмосульфонафтеновый, для приготовления которого применяют керосиновый контакт Петрова, едкий натр и сернокислый глинозем; ГК, изготавливаемый из гидролизованной крови животных и сернокислого закисиого железа. Все материалы для приготовления пенообразователей должны отвечать требованиям соответствующих стандартов. Допускается применение и других пенообразователей, если пена и приготовленный на ней цементный и силикатный ячеистый бетон удовлетворяют требованиям технических условий.

В качестве антикоррозийной защиты арматуры применяют покрытие ее слоем холодной цементно-битумной или цементно-полистирольной мастики.

Для стабилизации обмазок, т. е. предотвращения расслоения, в их состав можно вводить поверхностно-активные добавки. Например, для цементно-битумной обмазки — 1% мылонафта и 0,5% NaOH, а для цементно-полистирольной — 0,5% алкиламида от массы цемента. Рабочая вязкость всех обмазок по вискозиметру ВЗ-4 должна составлять 30-40 с.

В качестве пассиватора коррозии арматурной стали в смесь можно вводить нитрит натрия (натрий азотистокислый) — 2% сухого вещества от массы вяжущего.

О ячеистых бетонах

Ячеистый бетон является разновидностью легкого бетона, его получают в результате затвердевания вспученной при помощи порообразователя смеси вяжущего, кремнеземистого компонента и воды. При вспучивании исходной смеси образуется характерная «ячеистая» структура бетона с равномерно распределенными по объему воздушными порами. Благодаря этому ячеистый бетон имеет небольшую объемную массу, малую теплопроводность и достаточную прочность. Эти свойства, доступность сырья и простота технологии делают ячеистый бетон прогрессивным материалом для эффективных конструкций стен, покрытий зданий из легкого железобетона.

Пористость ячеистого бетона сравнительно легко регулировать в процессе изготовления и получать бетоны разной объемной массы и назначения.

По назначению ячеистые бетоны подразделяют на три группы:

теплоизоляционные объемной массой в высушенном состоянии не более 500 кг/м3;
конструктивно-теплоизоляционные (для ограждающих конструкций) объемной массой от 500 до 900 кг/м3;
конструктивные (для железобетона) объемной массой от 900 до 1200 кг/м3.

Вяжущим для цементных ячеистых бетонов обычно служит портландцемент.

Бесцементные ячеистые бетоны (газо- и пеносиликат) автоклавного твердения изготавливают, применяя молотую негашеную известь 1-го и 2-го сортов с временем гашения от 8 до 25 мин. Вяжущее применяют совместно с минеральной добавкой, содержащей двуокись кремния.

Кремнеземистый компонент (молотый кварцевый песок, зола-унос ТЭЦ и молотый гранулированный доменный шлак) уменьшает расход вяжущего и повышает качество ячеистого бетона.Кварцевый песок размалывают обычно мокрым способом и применяют в виде песчаного шлама. Измельчение увеличивает удельную поверхность кремнеземистой добавки и повышает ее химическую активность. Встречается тонкодисперсный природный кварц-маршалит частицами от 0,01 до 0,06 мм.Зола-унос имеет высокую дисперсность, поэтому ее не нужно молоть. К химическому составу золы предъявляют определенные требования, вызванные стремлением иметь в золе побольше активной составляющей - двуокиси кремния и поменьше веществ, вызывающих химическую коррозию или неравномерность изменения объема. Поэтому зола-унос должна содержать (в % по массе): SiO2 - не менее 40, Аl2O3- не более 30, Fe2O3 - не более 15, MgO - не более 3, сернистых и сернокислых соединений (в пересчете на SО3) - не более 3. В золе допускается присутствие до 5% частиц несгоревшего угля.Молотый доменный гранулированный шлак служит в качестве добавки к портландцементу при изготовлении цементного ячеистого бетона. Его можно использовать для изготовления бесцементного ячеистого бетона с активизаторами твердения - воздушной известью и гипсом.Применение отходов промышленности (золы-унос и доменных шлаков) для изготовления ячеистого бетона все время увеличивается, так как это экономически выгодно.

Эффективно также использовать нефелиновый цемент, получающийся в виде сопутствующего продукта ряда производств.

Соотношение между кремнеземистым компонентом и вяжущим устанавливают опытным путем. Кремнеземистую добавку и портландцемент обычно берут поровну (соотношение 1:1).При перемешивании материалов в смесителе получается исходная смесь - тесто, состоящее из вяжущего, кремнеземистого компонента и воды. Вспучивание теста вяжущего может осуществляться двумя способами: химическим, когда в тесто вяжущего вводят газообразующую добавку и в смеси происходят химические реакции, сопровождающиеся выделением газа; механическим, заключающимся в том, что тесто вяжущего смешивают с отдельно приготовленной устойчивой пеной.

В зависимости от способа изготовления ячеистые бетоны подразделяют на газобетон и пенобетон. У нас и за рубежом развивается производство преимущественно газобетона. Его технология более проста и позволяет получить материал пониженной объемной массы со стабильными свойствами. Пена же не отличается стабильностью, что вызывает колебания объемной массы и прочности бетона - пенобетона.

Газобетон и газосиликат. Газобетон приготовляют из смеси портландцемента (часто с добавкой воздушной извести или едкого натра), кремнеземистого компонента и газообразователя.По типу химических реакций газообразователи делят на следующие виды:

вступающие в химическое взаимодействие с вяжущим или продуктами его гидратации (алюминиевая пудра);
разлагающиеся с выделением газа (пергидроль Н202);
взаимодействующие между собой и выделяющие газ в результате обменных реакций (например, молотый известняк и соляная кислота).

Чаще всего газообразователем служит алюминиевая пудра. Она, реагируя с гидратом окиси кальция, выделяет водород по реакции: ЗСа (ОН)2 + 2Аl + 6Н20 = ЗН2^ + ЗСаО • Аl2О3 • 6Н2О. Согласно уравнению химической реакции 1 кг алюминиевой пудры выделит в нормальных условиях 1,245 м3 водорода. При повышении температуры объем газа возрастет и, например, при 40°С составит 1,425 м3. На практике расходуется большее количество алюминиевой пудры, так как она содержит менее 100% активного алюминия и, кроме того, часть газа теряется в процессе перемешивания и вспучивания раствора.Это учитывается с помощью коэффициента газоудержания Кг.у, представляющего отношение объема газа, удержанного раствором, Vу к теоретическому объему выделяемого газа Vт при данной температуре Кг.у= Vу / Vт.Коэффициент газоудержания обычно составляет 0,7-0,85; на изготовление 1 м3 ячеистого бетона объемной массой 600-700 кг/м3 расходуется 0,4-0,5 кг алюминиевой пудры.Гидроокись кальция образуется в процессе взаимодействия портландцемента с водой при гидролизе трехкальциевого силиката. Для усиления газовыделения в смесь добавляют воздушную известь или едкий натр.

Алюминиевую пудру применяют в виде водной суспензии. При изготовлении на заводе алюминиевый порошок парафинируют, поэтому его частицы плохо смачиваются водой. Для придания пудре гидрофильных свойств ее обрабатывают водным раствором поверхностно-активных веществ (ССБ, канифольного мыла и др.).Прокаливание же алюминиевого порошка с целью удаления пленок парафина с частиц может вызвать взрыв.

Ячеистый бетон изготовляют по обычной (литьевой) технологии и другими методами.

Автоклавную обработку производят по определенному режиму с учетом типа и массивности изделий. Чтобы не появились трещины в изделиях, предусматривают плавный подъем и спуск температуры и давления (в течение 2-6 ч); время выдержки изделий при максимальной температуре составляет 5-8 ч.Неавтоклавные ячеистые бетоны, изготовленные по литьевой технологии и твердевшие в нормальных условиях или пропаренные при атмосферном давлении (при температуре 80-100°С), значительно уступают автоклавным бетонам по прочности и морозостойкости.Литьевая технология ячеистого бетона, основанная на применении текучих смесей с большим количеством воды, имеет ряд недостатков. Готовые изделия имеют большую влажность 25-30%, поэтому у них большая усадка, вызывающая появление трещин. Изделия получаются неоднородными по толщине (по высоте формы) вследствие расслоения жидкой смеси, всплывания газовых пузырьков. Производственный цикл удлиняется из-за медленного газовыделения и схватывания смеси.

Новые технологические методы позволяют смягчить или полностью устранить эти недостатки.

Вибрационная технология газобетона заключается в том, что во время перемешивания в смесителе и вспучивания в форме смесь подвергают вибрации.Тиксотропное разжижение, происходящее вследствие ослабления связей между частицами, позволяет уменьшить количество воды затворения на 25-30% без ухудшения удобоформуемости смеси. В смеси, подвергающейся вибрированию, ускоряется газовыделение- вспучивание заканчивается в течение 5-7 мин вместо 15-50 мин при литьевой технологии. После прекращения вибрирования газобетонная смесь быстро, через 0,5-1,5 ч, приобретает структурную прочность, позволяющую разрезать изделие на блоки, время автоклавной обработки также сокращается. Все это повышает производительность предприятий и снижает себестоимость изделий из ячеистого бетона.Разработаны новые технологические приемы изготовления ячеистого бетона из холодных смесей (с температурой около 20°С) с добавками поверхностно-активных веществ и малым количеством воды. Такой газобетон на цементе после обычного пропаривания при атмосферном давлении достигает прочности автоклавного бетона, изготовленного по литьевой технологии. Замена автоклавной обработки пропариванием без ущерба для качества ячеистого бетона дает большой экономический эффект, так как отказ от дорогостоящего и сложного автоклавного хозяйства удешевляет и упрощает изготовление изделий.Принципы вибрационной технологии разработаны советскими учеными.

Резательная технология изготовления изделий из ячеистого бетона предусматривает формование вначале большого массива (объемом 10-12 м3, высотой до 2 м). После того как бетон наберет структурную прочность, массив разрезают в горизонтальном и вертикальном направлениях на прямоугольные элементы, а затем подвергают тепловой обработке. Полученные элементы калибруют на специальной фрезерной машине и отделывают их фасадные поверхности.Из готовых элементов, имеющих точные размеры, собирают на клею плоские или объемные конструкции, используя стяжную арматуру. Таким путем получают большие стеновые панели размером на одну или две комнаты и высотой на этаж.Резательная технология дает возможность изготовлять с большой точностью легкие сборные конструкции полной заводской готовности, что повышает качество монтажных работ и темпы индустриального строительства.

Газосиликат автоклавного твердения в отличие от газобетона не требует цемента, так как изготовляется на основе известково-кремнеземистого вяжущего. Поэтому изделия из газосиликата получают, используя в основном местные дешевые материалы - воздушную известь и песок, золу-унос и металлургические шлаки. Соотношение между известью и молотым песком колеблется от 1 :3 до 1 :4,5 (по массе), при этом извести расходуется от 120 до 180 кг на 1 м3 газосиликата. Изделия из газосиликата приобретают нужную прочность и морозостойкость только после автоклавной обработки, обеспечивающей химическое взаимодействие между известью и кремнеземистым компонентом и образование нерастворимых в воде гидросиликатов кальция.

Пенобетон и пеносиликат. Пенобетон приготовляют, смешивая между собой приготовленную растворную смесь и пену, образующую в тесте воздушные ячейки.

Раствор получают из вяжущего (цемента или воздушной извести) кремнеземистого компонента и воды, как и в технологии газобетона.

Пену приготовляют в лопастных пеновзбивателях и центробежных насосах из водного раствора пенообразователей, содержащих поверхностно-активные вещества, либо при помощи пеногенераторов. Применяют гидролизованную кровь (ГК), клееканифольный, смолосапониновый, алюмосульфо-нафтеновый и синтетические пенообразователи. Пенообразование вызывается понижением поверхностного натяжения воды на поверхности раздела "вода-воздух" под влиянием поверхностно-активных веществ, адсорбирующихся на поверхности раздела.

Качество пены тем выше, чем больше «кратность», представляющая отношение начального объема пены к объему водного раствора пенообразователя. Пена должна быть прочной и устойчивой, т. е. не осаживаться и не расслаиваться по крайней мере в начальный период схватывания ячеистой массы. Стабилизаторами пены служат добавки раствора животного клея, жидкого стекла или сернокислого железа; минерализаторами же являются цемент и известь.

Пенобетонную смесь на цементе или извести можно изготовлять в смесителях периодического действия. В пеногенераторе приготовляется пена, в растворосмесителе готовится цементно-песчаный или известково-песчаный раствор и приготовленная пена смешивается с растворной смесью. Полученную ячеистую массу заливают в формы. Перед термообработкой отформованные пенобетонные изделия выдерживают до приобретения необходимой структурной прочности, тогда изделия не растрескиваются при перемещении форм и для них не опасно расширение воздуха, находящегося в ячейках-порах, происходящее при тепловой обработке. Для сокращения времени выдержки и ускорения оборачиваемости форм добавляют хлористый кальций, поташ и другие вещества, ускоряющие структурообразование.

Прочность и объемная масса являются главными показателями качества ячеистого бетона.

Объемная масса косвенно характеризует пористость ячеистого бетона: увеличивая пористость с 60 до 83%, можно снизить объемную массу с 1000 до 400 кг/м3. Поэтому зависимость свойств бетона от объемной массы, представленная на графике, выражает, в сущности, влияние пористости. Возрастание объемной массы ячеистого бетона с 300 до 1200 кг/м3 сопровождается, как видно из графика, закономерным увеличением его прочности и теплопроводности.Кривые, характеризующие изменение свойств ячеистого бетона от объемной массы приведены на рисунке ( 1 - марка по прочности, 2- контрольная, прочностная характеристика, 3 - водопоглощение по объему, 4 - коэффициент теплопроводности):

Проектная марка ячеистого бетона по прочности R обозначает предел прочности при сжатии кубов с ребром 200 мм, имеющих естественную влажность 8% (по массе). Если кремнеземистым компонентом является не молотый кварцевый песок, а зола, влажность ячеистого бетона принимается равной 15%. Установлены следующие марки конструктивно-теплоизоляционных и конструктивных ячеистых бетонов по прочности на сжатие: 25, 35, 50, 75, 100, 150, 200.

Предел прочности при сжатии (контрольная характеристика) ячеистого бетона определяют как среднее арифметическое результатов испытания шести высушенных до постоянной массы образцов-кубов с ребром 100 мм или цилиндров диаметром и высотой 100 мм.

Для перехода от контрольной характеристики RC к марке бетона пользуются переходным коэффициентом 0,7, т. е. R = 0,7RC. У Водопоглощение и морозостойкость зависят от величины и характера макропористости ячеистого бетона и от плотности перегородок между макропорами (ячейками). Для снижения водопогло-щения и повышения морозостойкости стремятся к созданию ячеистой структуры с замкнутыми порами. Этому способствует вибрационная технология, так как при вибрации газобетонной смеси разрушаются крупные ячейки, снижающие морозостойкость и однородность материала.

Водотвердое отношение В/Т (т. е. отношение массы воды к массе вяжущего и кремнеземистого компонента) при вибрационной технологии значительно меньше, чем при литьевой, поэтому уменьшается и капиллярная пористость перегородок между порами, они становятся плотнее. Улучшению структуры благоприятствует введение при изготовлении ячеистого бетона гидрофобизующих и комплексных гидрофобно-пластифицирующих добавок. Таким путем можно получить ячеистый бетон высокой морозостойкости, пригодный для строительства в суровом климате.

Установлены следующие марки ячеистого бетона по морозостойкости (в циклах замораживания и оттаивания): 10, 15, 25, 35, 50, 100 и 200.

Для панелей наружных стен применяется ячеистый бетон марок Мрз10, Мрз15, Мрз25 в зависимости от влажности атмосферы в помещениях и климатических условий. Более высокая морозостойкость требуется от конструктивного ячеистого бетона для железобетонных конструкций, подвергающихся многократному замораживанию и оттаиванию.

Теплопроводность ячеистого бетона сильно зависит от влажности. Расчетную величину коэффициента теплопроводности лр можно определить, имея данные о коэффициенте теплопроводности сухого материала лсух и влажности (W в % по объему)

лр = лсух / (1+бW/100)

где б - прирост коэффициента теплопроводности на 1% влажности (в среднем б = 0,01).

Удельная теплоемкость ячеистого бетона составляет в среднем 0,84 кДж/кг-град.

Коэффициент его теплоусвоения при периоде 24 ч колеблется взависимости от объемной массы от 1,5 до 5,8 кДж/м2*К Для тяжелого бетона он составляет около 14,5 кДж/(м*К).

Коэффициент линейного температурного расширения ячеистого бетона в среднем равен 8*10-6*1/К.

Усадка зависит от объемной массы и состава ячеистого бетона (величины водотвердого отношения, расхода вяжущего), а также от условий твердения. Ячеистый бетон объемной массой 700- 800 кг/м3 в воздухе с 70-80% -ной относительной влажностью и температурой 20°С имеет усадку 0,4-0,6 мм/м.

Снижение усадки необходимо для предотвращения усадочных технологических трещин и для повышения трещиностойкости ячеистобетонных конструкций при эксплуатации здания. Этому способствует уменьшение начального количества воды затворення и введение пористого крупного заполнителя.

Ячеистые бетоны успешно применяют для легких железобетонных конструкций и теплоизоляции. У нас в стране широко распространены конструктивно-теплоизоляционные и теплоизоляционные ячеистые бетоны. Из них изготовляют панели наружных стен и покрытий зданий, неармированные стеновые и теплоизоляционные блоки, камни для стен. Конструкции из ячеистых бетонов долговечны в зданиях с сухим и нормальным режимами помещений при относительной влажности воздуха 60-70%. Коррозия стальной арматуры в ячеистом бетоне может начаться еще при автоклавной обработке изделий и усиливаться при эксплуатации.

Для защиты от коррозии арматуру покрывают цементно-битумными или цементно-полистирольными обмазками толщиной 0,3-0,5 мм.

Ячеистые бетоны обладают сравнительно большой сорбционной влажностью, паро- и воздухопроницаемостью, которая в 5-10 раз больше, чем у тяжелого бетона. Поэтому наружную поверхность ограждающих конструкций защищают более плотными слоями раствора, дроблеными каменными материалами, керамической плиткой, гидрофобными покрытиями на основе кремнийорганических пленкообразующих веществ и др. Защитные слои и покрытия должны предохранять ячеистый бетон от увлажнения атмосферной влагой, иметь с ним прочное сцепление, обладать морозостойкостью не менее 35 циклов и достаточной паропроницаемостью. Для панелей наружных стен жилых и общественных зданий толщина отделочного слоя раствора или бетона должна быть не более 2см, а марка по прочности на сжатие не менее 100 и не более 200% от проектной марки ячеистого бетона.

В промышленном строительстве широко применяют ленточные стеновые панели размерами 1,2x6x0,2 и 1,8x6x0,24 м и плиты покрытий ГПК. Наружные стены жилых зданий монтируются из крупных панелей на одну или две комнаты. Совмещенные покрытия жилых зданий выполняются из плит с вентилируемыми каналами.

Предварительно напряженные двухслойные плиты используют для покрытий и чердачных перекрытий всех видов зданий.

Конструкции из ячеистых бетонов отличаются высокими технико-экономическими показателями.

Стены из ячеистого бетона в 1,3-2 раза легче стен из железобетонных слоистых и керамзитобетонных панелей, стоимость их также меньше. Удельные капиталовложения в строительство заводов ячеистого бетона на 30-40% меньше, чем в строительство предприятий, выпускающих аналогичные конструкции из тяжелого и легкого бетона с пористым заполнителем. Поэтому применение ячеистого бетона постоянно расширяется. Эффективность ячеистого бетона возрастает при снижении объемной массы и выпуске изделий полной заводской готовности. Заводы переходят на массовое производство ячеистого бетона объемной массой 500-600 кг/м3 (вместо 700-800 кг/м3) с контрольной прочностью 25-35.

СЫРЬЁ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ГАЗОБЕТОНА

Перечень и расход сырьевых материалов для производства газобетона определяется конкретной задачей, возможностями местных ресурсов и результатами испытаний полученного газобетона.

Основными компонентами газобетона являются: вода, цемент, кварцевый песок и алюминиевая пудра, а также химические добавки, обеспечивающие газообразование и ускоряющие твердение.

Вода является важнейшим компонентом в составе смеси, поскольку технология неавтоклавного газобетона связана с гидравлическим вяжущим – портландцементом.

Вода для приготовления газобетонной смеси должна отвечать требованиям ГОСТ 23732. По качеству пригодна любая питьевая вода. В случае технической воды – вода поверхностных источников несолёная, мягкая – средняя по жёсткости предпочтительней. Не допускаются следы нефтепродуктов и другой органики.

Важно точно придерживаться количества расходуемого объёма воды, т. к. недостаток воды приводит к недоподъёму «теста», т. е. нерациональному использованию порообразователя, а её излишек – к снижению прочности газобетона и увеличению размера пор, а также значительно увеличивает риск трещинообразования и продлевает время отвердения смеси.

Величина водотвёрдого соотношения (между массой воды и массой твёрдого вещества в смеси) тесно связана с температурой воды. Холодная вода (+20 ºС) приводит к медленному подъёму раствора (до 3-5 часов), а затем – длительному процессу отвердения смеси. Горячая вода (более +50 ºС) провоцирует чрезмерно бурную реакцию газообразования с высокой степенью дегазации раствора – его «кипению» и несвоевременно быстрому отвердению смеси.

Компанией ЗБТ экспериментально установлено, что оптимальная температура воды (+40 ÷ +50) ºС.

Технология производства позволяет подобрать рецептуру и режим изготовления неавтоклавного газобетона с применением конкретного цемента. Исключаются только высокосульфатные, гидрофобные, сульфатостойкие и пуццолановые цементы.

В случае выбора оптимального цемента рекомендуется применение марки М500Д0 портландцемента без активных минеральных добавок, с содержанием трёхкальциевого силиката не менее 50 % и трёхкальциевого алюмината не более 6 %. Начало схватывания цемента должно происходить не позднее 1 часа, а окончание – не позднее 4 часов после затворения.

Необходимое условие – входной контроль качества портландцемента, и в первую очередь – его активности. Фактическая активность должна соответствовать маркировке по ГОСТ 310.4-81 каждой новой партии.

КРЕМНЕЗЕМИСТЫЙ КОМПОНЕНТ

Кремнеземистый компонент – речной или карьерный песок, соответствующий ГОСТ 8736-77.

Требования, предъявляемые к песку:

минимальное содержание крупных включений в виде камней, веток, крупного песка с размером частиц более 2 мм;

содержание илистых и глинистых веществ не более 3 %;

модуль крупности в пределах 1,1-1,5.

В качестве наполнителя могут также применяться: доломитовая мука, зола уноса ТЭЦ и любые другие мелкодисперсные наполнители.

ДОБАВКИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ГАЗОБЕТОНА

На 1 м3 газобетона марки М25 необходимо 1,5-8 кг химических реактивов, которые:

повышают эффективность процесса газообразования;

увеличивают скорость протекания реакций;

позволяют набрать большую прочность за меньший промежуток времени.

В зависимости от назначения добавки можно разбить на две группы: интенсификаторы газообразования и ускорители твердения.

Компанией «Златоустовские бетонные технологии» предоставляются детальные рекомендации по применению добавок на этапе подбора состава смеси.

АЛЮМИНИЕВАЯ ПУДРА

Алюминиевая пудра обеспечивает «дозированное газовыделение», т. е. за равные промежутки времени – равный относительный подъём смеси. Этот эффект позволяет не «рвать тесто», а в спокойном ламинарном режиме поднимать газобетонный раствор.

При подборе рецептуры оптимальное количество алюминиевой пудры можно определить по вторичным признакам. Недостаток алюминиевой пудры приводит к недоподъёму смеси, нарушению заданной пористости, что в свою очередь приводит к повышению плотности, а её излишек – к образованию избыточного количества газа, и, как следствие, – слиянию газовых пузырьков и выходу их на поверхность, в результате чего происходит осадка газобетонной смеси.

Рекомендуемые марки алюминиевой пудры – ПАП-1 и ПАП-2.

Временные, количественные и качественные характеристики, представленные выше, носят рекомендательный характер и подлежат корректировке в зависимости от местных условий.

Читайте также: