Ячеистые бетоны

Ячеистые бетоны являются разновидностью легких бетонов с равномерно распределенными порами (до 85 % от общего объема бетона). Получают ячеистые бетоны в результате затвердевания предварительно вспученной порообразователем смеси вяжущего, воды и кремнеземистого компонента.

Состав статьи:

1. Ячеистые бетоны общая характеристика.

2. Газосиликат

3.Технология двухслойных газосиликатных пенополистирольных плит “силипласт” типа сэндвич.

4. Силакпор

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 и малую теплопроводность.

Пористость ячеистого бетона сравнительно легко регулировать в процессе изготовления, в результате получают бетоны разной объемной массы и назначения. Ячеистые бетоны делят на три группы: теплоизоляционные объемной массой в высушенном состоянии не более 500 кг/м3; конструкционно-теплоизоляционные (для ограждающих конструкций) объемной массой 500 — 900 кг/3; конструкционные (для железобетона) объемной массой 900 — 1200 кг/м3.

Материалы для ячеистого бетона.

Вяжущим для цементных ячеистых бетонов обычно служит портландцемент. Бесцементные ячеистые бетоны (газо- и пеносиликат) автоклавного твердения изготовляют, применяя молотую негашеную известь.

Вяжущее применяют совместно с кремнеземистым компонентом, содержащим двуокись кремния.

Кремнеземистый компонент (молотый кварцевый песок, зола-унос ТЭС и молотый гранулированный доменный шлак) уменьшает расход вяжущего, усадку бетона и повышает качество ячеистого бетона. Кварцевый песок обычно размалывают мокрым способом и применяют в виде песчаного шлама. Измельчение увеличивает удельную поверхность кремнеземистого компонента и повышает его химическую активность. Встречается тонкодисперсный природный кварц — маршаллит с частицами 0,01 — 0,06 мм.

Возрастает применение побочных продуктов промышленности {золы-уноса, доменных шлаков, нефелинового шлама) для изготовления ячеистого бетона.

Соотношение между кремнеземистым компонентом и вяжущим устанавливают опытным путем. При перемешивании материалов в смесителе получают исходную смесь — тесто, состоящее из вяжущего, кремнеземистого компонента и воды.

Вспучивание теста вяжущего может осуществляться двумя способами: 1) химическим, когда в тесто вяжущего вводят газообразующую добавку и в смеси происходят химические реакции, сопровождающиеся выделением газа; 2) механическим, заключающимся в том, что тесто вяжущего смешивают с отдельно приготовленной устойчивой пеной.

В зависимости от способа изготовления ячеистые бетоны делят 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 пенобетона.

В настоящее время известно множество разновидностей ячеистого бетона, который классифицируется по следующим основным признакам. Получают пористую структуру способом поризации тремя принципиально различными методами :

1. Газообразованием (газосиликат, газобетон, газошлакобетон и другие).

2. Пенообразованием (пенобетоны, шлакощелочные пенобетоны и другие).

3. Аэрированием (аэрированный ячеистый бетон, аэрированный ячеистый силикат и другие).

К модифицированным способам поризации относятся:

а) вспучивание массы за счет газообразования при небольшом разрежении ( в вакууме);

б) аэрирование массы под давлением (барбатирование ее сжатым воздухом) и последующее снижение давления до атмосферного ( баротермальный способ).

Читай далее на http://stroivagon.ru продолжение статьи- силикатные материалы

Основные свойства различных видов автоклавных ячеистых бетонов (ГОСТ 25485-82) приведены  в таблицу-1.

Морозостойкость силикатных ячеистых бетонов может меняться в значительных пределах от 35 до 200 и более циклов попеременного замораживания и оттаивания. Морозостойкость зависит не только от характеристик пористой структуры, но и от качества структуры синтезируемого силикатного камня межпорового материала и влагосодержания.

Таблица-1. Физико-механические свойства ячеистых бетонов

Физико-механические свойства ячеистых бетоновК способу комплексной поризации, особенно эффективному при получении теплоизоляционного ячеистого бетона, относится газопенная технология-сочетание метода аэрирования и газообразования.

По функциональному назначению выделяют три вида ячеистого бетона:

1. Теплоизоляционный средней плотностью до 400 кг/м³.

2. Теплоизоляционно-конструкционный средней плотностью 500…800 кг/м³, который широко применяют в ограждающих конструкциях жилых, общественных, сельскохозяйственных и промышленных зданий и сооружений.

3. Конструкционный ячеистый бетон средней плотностью 900…1200 кг/м³, который применяют в качестве несущих элементов жилых и сельскохозяйственных зданий.

По виду применяемого вяжущего ячеистые бетоны делят на следующие группы:

а) газобетоны и пенобетоны, получаемые на основе портландцемента или цементно известкового вяжущего;

б) газосиликаты и пеносиликаты, получаемые на основе смеси извести кипелки и кварцевого песка;

в) газошлакобетоны и пеношлакобетоны получаемые из смеси извести и тонкомолотых доменных гранулированных шлаков или золы -уноса.

Газосиликат

Газосиликат это вид ячеистого бетона на основе извести- кипелки. В качестве газообразователя при производстве газосиликатного бетона используют широко алюминиевую пудру. Алюминиевая пудра реагирует с водным раствором гидроксида кальция, в следствие которого выделяется водород, вызывающий  вспучивание бетонной смеси.

2Al + 3 Ca(OH)2 + 6H2O=3CaO·Al2O3·6H2O+3H2

Для того чтобы получить сбалансированную  скорость процесса газовыделения и нарастание пластичных и вязких свойств вспучивающейся бетонной массы используют разные технологические приемы. Вспучивание массы в самом начале газовыделения должна нарастать медленно а в конце достаточно быстро. Это достигается путем использования различных технологических приемов, таких как например, изменение температуры формовочной массы а также воды, использованием различных добавок которые помогают регулировать скорость гашения извести, загашивают частично известь и другие приемы.

Наиболее эффективным в этом случае оказывается управление структурообразованием путем механического воздействия на вспучивающуюся смесь. Разработана и широко используется комплексная вибрационная технология формования ячеистых бетонов. При воздействии вибрации происходит тиксотропное разжижение ячеисто-бетонной массы, что позволяет регулировать кинетику ее пластично вязких свойств с учетом кинетики газовыделения.

Зависимость процессов формирования ячеистой структуры при газообразовании от кинетики газовыделения и изменения реологических свойств массы приведена на рисунке -1.

Рисунок-1.Формирование ячеистой структуры в зависимости от кинетики газовыделения и реологических свойств массы

 

а) формирование оптимальной ячеистой структуры.

Формирование ячеистой структуры в зависимости от кинетики газовыделения и реологических свойств массы

 

 

 

 

 

 

б) возможная осадка массы.

Формирование ячеистой структуры в зависимости от кинетики газовыделения и реологических свойств массы

в) возможное образование слоистой рыхлой структуры .
Формирование ячеистой структуры в зависимости от кинетики газовыделения и реологических свойств массы

 

1-кинетика газовыделения; 2-изменение вязкости; 3-рост предельного напряжения сдвига; Этап-1-интенсивное газовыделение; Этап-2 затухающее газовыделение

 

 

Из приведенной зависимости видно, что для получения оптимальной ячеистой структуры необходимо, чтобы окончание газовыделения совпадало с прекращением тексотропного разжижения массы.

Особенно эффективно сочетание вибрационного воздействия с использованием масс, содержащие добавки ПАВ. В этом случае при вибрации происходит резкое снижение предельного напряжения сдвига ячеисто-бетонной смеси и в меньшей мере вязкости массы.Такой характер изменения реологических характеристик ячеисто-бетонной смеси предотвращает седиментацию грубодисперсных частиц и коалесценцию газовых пузырей.

При использовании вибрационного способа регулирования пластично-вязких свойств бетонно- ячеистой массы считаются оптимальными следующие режимы и параметры вибрации:

1. В первый период вспучивания ( до достижения максимальной скорости газовыделения) осуществляется вибрация при частоте 20-30 с -1 и амплитуде 0,5… 0.75 миллиметров. При снижении интенсивности вспучивания частота и амплитуда вибрационного воздействия  снижаются до  15-20 с -1 и соответственно-0,25…0.5 миллиметров.

При  скорости вспучивания менее 0,5…1.0 см/мин вибровоздействия на смесь прекращают. После прекращения вибрационных воздействий на смесь происходит быстрое восстановление разрушенных вибрацией структурных связей, что приводит к интенсивному возрастанию пластической прочности и несущей способности поризованной массы. Это позволяет исключить “ложное кипение”  и просадку массы.

Ячеистый бетон автоклавного твердения

В НИИПИсиликатобетона разработана ударная технология формования ячеистого бетона на специальных площадках, создающих низкочастотные циклические механические воздействия на вспучивающуюся ячеисто-бетонную смесь.Наиболее широкое применение получила ударная площадка типа ЛВ-37Б грузоподъемностью 20 т.

Она состоит из 2-х сварных рам: нижней неподвижной, стационарно закрепленной на железобетонном фундаменте и верхней подвижной.Регулировании интенсивности ударных воздействий на вспучивающуюся ячеисто-бетонную смесь осуществляется плавным изменением подъема верхней рамы площадки.

Производство ячеистых силикатных материалов включает следующие технологические переделы :подготовку сырьевых материалов , приготовление ячеисто-бетонной смеси , формование , гидротермальную обработку и отделку поверхностей изделий. Широкое распространение получает производство ячеисто-бетонных изделий по резательной технологии.

Применение прогрессивной резательной технологии в отличие от формования изделий в индивидуальных формах позволяет:

1. Осуществлять производство всего ассортимента изделий из ячеистого бетона в формах одного-двух типоразмеров.

2. Также проводить автоклавную обработку массивов на специальной запарочной решетке без бортоснастки, что способствует увеличению оборачиваемости форм и снижению металлоемкости парка форм в 2…3 раза.

3.  Повысить до 0,4…0,45 коэффициент заполнения автоклава и соответственно снизить на 20…30 % удельные энергозатраты на 1 м³ ячеисто-бетонных изделий.

4. Увеличить производительность формовочных линий до двух раз за счет увеличения объема формуемых массивов ячеисто-бетонного сырца.

 

Повышение коэффициента заполнения автоклава за счет увеличения габаритов газосиликата показано в таблицу-1.Вт.(м·°С)

Таблица-2. Коэффициент заполнения и мощность автоклавов в зависимости от их размеров и габаритов ячеисто-бетонных массивов .

Коэффициент заполнения и мощность автоклавов в зависимости от их размеров и габаритов ячеисто-бетонных массивов .Схема размещения массивов газосиликата в автоклавах разного диаметра показана на рисунке-2.

Рисунок-2. Размещение массивов газосиликата в автоклавах разного диаметра

Размещение массивов газосиликата в автоклавах разного диаметраОсновной объем изделий по резательной технологии выпускается на отечественном оборудовании “Универсал-60”, созданном НИИПИсиликатобетоном, которое в серийном исполнении получил название СМС-300. На рисунке -3 показана схема технологической линии с разрезкой массива на формовочном поддоне. Комплект оборудования и оснастки для производства изделий из ячеистого бетона по резательной технологии предназначен для до автоклавной разрезки массивов на стеновые блоки, перегородочные плиты и армированные панели, плиты перекрытия.

Рисунок-3. Автомат укладчик сырца пресса Р-550

Автомат укладчик сырца пресса Р-5501-стол пресса ; 2- съемник(захват); 3-переносной механизм; 4-поворотное устройство (кантователь сырца); 5-укладчик; 6-грейфер; 7-конвейер- накопитель; 8-вагонетка; 9-толкатель.

Он включает резательную машину для продольной и поперечной резки массива, захват для подъема и перемещения массивов, автоклавные решетки и специальный захват для их транспортировки. В комплекте предусмотрены универсальные формы трех видов:

Стационарные для агрегатно-поточной линии, вагонетки для конвейерной линии, работающей по вибротехнологии. Разрезка массивов может осуществляться при пластической прочности 0,015…0,07 МПа, что практически исключает обрыв пилящих струн. По резательной технологии на специальных линиях для укрепительной сборки осуществляется производство индустриальных крупноразмерных составных панелей. Эти линии являются составной частью конвейерных линий по изготовлению панелей  полной заводской готовности.

Составные панели на этих линиях собираются из нескольких исходных элементов, обжатых металлическими тяжами, которые проходят через отверстия в исходных элементах. Панели длиной до 6,4 м могут быть глухими или с оконными и дверными проемами, швы между элементами заполняют полимерцементным раствором толщиной 2…3 мм.

Армирование плит осуществляется пространственными каркасами или сетками из арматурной проволоки класса В1 диаметром 4…5 мм, расположенными в двух уровнях. Расход стали на 1 м² плиты в среднем составляет 2…3 кг. В настоящее время заводы ячеистого бетона выпускают армированные теплоизоляционные плиты шириной 1,5…1,8 м, длиной 2…6,4 м. Для защиты изделий от увлажнения в период транспортировки и строительства на верхнюю поверхность плит в заводских условиях наносят гидроизоляционное покрытие .

Исследования НИИЖБа показали, что дисперсное армирование ячеистого бетона низкосортным асбестом в количестве 3…5% или щелочестойким волокном в количестве 4…8 % от массы сухой смеси позволяет повысить прочность при растяжении в 1,3…1.5 раза, на сжатие в 1,2 …1.4 раза, предельную растяжимость на 15…20 %. При этом удельная работа разрушения возрастает в 1,4….1,6  раза.

Свойства ячеистого бетона армированного асбестом, представлены в таблицу-3.

Таблица-3. Физико-механические свойства ячеистого бетона с дисперсно-армирующей добавкой асбеста.

Физико-механические свойства ячеистого бетона с дисперсно-армирующей добавкой асбеста.

 

 

 

Технология двухслойных газосиликатных пенополистирольных плит «силипласт» типа сэндвич.

Особенно перспективной является технология двухслойных газосиликатных пенополистирольных плит “силипласт” типа ” сандвич”. Плиты предназначены  для утепления кровли из профилированного металлического настила, а также могут применяться как утеплитель в совмещенных кровлях.

Плиты состоят из слоя пенополистирола средней плотностью 30…40 кг/м³, соединенного с ячеистым бетоном средней плотностью не более 30 кг/м³ и покрыты с обеих сторон рубероидом марки РПП- 300, который выполняет роль гидроизоляции и армирующего материала. Технология плит “силипласт” включает изготовление калиброванных плит из теплоизоляционного ячеистого бетона, разрезку пенополистирола на плиты требуемой толщины, приготовление битумной мастики и оклейку двухслойной плиты с обеих сторон рубероидом.

Готовые изделия специальным автоматическим устройством укладываются в контейнеры, конструкция которых также разработана институтом ВНИИтеплоизоляции. Размеры плит (мм):длина -1000 и 2000, ширина-900 и толщина 100…200. Управление линией осуществляется с общего пульта и обслуживается 10 рабочими. Производительность линии при 2-х сменной работе составляет 250 тыс. м² в год.

Силакпор

Силакпор-силикат акустический пористый это новый вид звукопоглощающего материала, получаемого из автоклавного легковесного газосиликата и газобетона. Производство этих плит по разработанным ВНИИтеплоизоляцией технологии. Технологическая схема производства плит силакпор показана на рисунке-4.

Рисунок-4. Технологическая схема производства плит силакпор

Технологическая схема производства плит силакпор1-бункер песка; 2-виброгрохот; 3-элеватор; 4-питатель; 5-шаровая мельница; 6-насос; 7-шламбасейн; 8-объемный дозатор; 9-газобетоно-смеситель; 10-мешалка для подачи воды, а также алюминиевой пудры и ПАВ; 11-весовой дозатор; 12-шнек; 13-формы; 14-массив, разрезанный на блоки- заготовки; 15-автоклав; 16-штабель блоков; 17-линия механической обработки; 18-упаковка; 19-транспортер; 20-дробилка; 21-контейнер для отходов.

Звукопоглощающие плиты силакпоризготовляют из ячеистого бетона средней плотностью 300…350 кг/м³. Особенностью приготовления формовочной смеси является введение при помоле песка 10…20% отходов производства в виде газобетонного боя и помол шлама до удельной поверхности 300…400 м²\кг.Формы высотой 500 мм заливают формовочной смесью.

Вспученный массив после предварительного схватывания разрезают на блоки. Автоклавная обработка проводится по следующему режиму:

подъем давления до 0,8 МПа-2 ч; выдержка при 0,8 МПа-10 ч; снижение давления-2 ч.После распалубки форм и двухсуточного высыхания в штабелях в крытом складе блоки подают на конвейерную линию изготовления плит, где их калибруют и распиливают на плиты- заготовки. Плиты выпускаются следующих размеров (мм):

450 х 450 х 45; 400 х 400 х 50; 380 х 380 х 45; 390 х 390 х 40; 400 х 400 х 40; 400 х 400 х 35;

Удельный расход сырьевых компонентов при изготовлении силакпора на различных предприятиях приведен в таблицу-4.

Таблица-4. Расход сырья на изготовлении 1 м² плит силакпор

Расход сырья на изготовлении 1 м² плит силакпорСравнение технико-экономических показателей традиционных стеновых материалов с взаимозаменяемыми изделиями и конструкциями из ячеистого бетона (смотри таблицу-5) показывает, что последние по всем показателям превосходят аналогичные по назначению материалы.

Таблица-5. Технико-экономические показатели традиционных стеновых материалов

Технико-экономические показатели традиционных стеновых материаловСтены жилых зданий из ячеистого бетона эффективнее стен из трехслойных панелей: по себестоимости-в среднем на 40%, приведенным затратам-на 25 %, трудоемкости производства на 10…15 %, уступая по эксплуатационным затратам на отопление на 12…16 %. Стеновые ячеистобетонные блоки по всем показателям являются наиболее эффективными стеновыми материалами.

Особенно целесообразно их применение в сельском строительстве. Стоимость 1 м² стены из газосиликатных блоков в сельском строительстве на много дешевле стоимости 1 м² кирпичной кладки.При этом укладка стенового блока размером 200 х 250 х 600 мм средней плотностью 600 кг/м³, имеющего массу 21 кг, соответствует одновременной укладке 14 шт. стандартных кирпичей.

Свойства ячеистых бетонов.

Прочность и объемная масса являются главными показателями качества ячеистого бетона. Объемная масса, колеблющаяся от 300 до 1000 кг/м³, косвенно характеризует пористость ячеистого бетона (соответственно 85 — 60%).

Поэтому зависимость свойств бетона от объемной массы, представленная на рисунке-5, выражает, в сущности, влияние пористости. Возрастание объемной массы ячеистого бетона с 300 до 1200 кг/м3 сопровождается, как видно из рис. 101, закономерным увеличением его прочности и теплопроводности.

Рисунок-5. Кривые характеризующие изменение свойств ячеистого бетона в зависимости от объемной массы

Кривые характеризующие изменение свойств ячеистого бетона в зависимости от объемной массы

 

 

 

 

 

 

 

1-марка по прочности; 2-водопоглощение по объему;3-теплопроводность

Марка ячеистого бетона по прочности обозначает предел прочности при сжатии базовых кубов с ребром 150 мм, имеющих среднюю влажность 10±2% (по массе). Контрольные образцы испытывают не ранее 12 ч. после тепловлажностной обработки, а при естественном твердении — через 28 суток выдерживания в нормальных температурно – влажностных условиях (влажность 90 ± 5%, температура 20  ± 2°С).

Установлены следующие марки ячеистых бетонов по прочности при сжатии: M 15, М 25, М 35, М 50, М 75, M 100, М 150.

Водопоглощение и морозостойкость зависят от величины и характера пористости ячеистого бетона и плотности перегородок между макропорами (ячейками). Для снижения водопоглощения 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.

Установлены следующие марки ячеистого бетона по морозостойкости: Мрз 15, Мрз 25, Мрз 35, Мрз 50, Мрз 75, Мрз 100. Для панелей наружных стен применяют ячеистый бетон марок Мрз 15, Мрз 25 в зависимости от влажности атмосферы в помещениях и климатических условий. Более высокая морозостойкость требуется от конструкционного ячеистого бетона, подвергающегося многократному замораживанию и оттаиванию.

Теплопроводность ячеистого бетона зависит от объемной массы и влажности. Удельная теплоемкость ячеистого бетона составляет в среднем 0,84 кДж/(кг-°С). Применяют ячеистые бетоны для легких железобетонных конструкций и теплоизоляции. Широко распространены конструкционно-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%. Для защиты от коррозии стальную арматуру покрывают цементно-битумной или цементно-полистирольной обмазкой.

 

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.